新教材适用2024-2025学年高中物理本册综合学业质量标准检测A新人教版选择性必修第一册

本册综合学业质量标准检测(A)本卷分第Ⅰ卷(选择题)和第Ⅱ卷(非选择题)两部分。满分100分，时间90分钟。第Ⅰ卷(选择题共40分)一、选择题(共10小题，每小题4分，共40分，在每小题给出的四个选项中，第1～7小题只有一个选项符合题目要求，第8～10小题有多个选项符合题目要求，全部选对的得4分，选不全的得2分，有选错或不答的得0分)1．(2024·全国高二课时练习)下列说法正确的是(C)A．检验工件平整度的操作中，如图甲所示，上面为标准件，下面为待检测工件，通过干涉条纹可推断出P为凸处、Q为凹处B．图乙为光照耀到小圆孔得到的衍射图样C．图丙空中楼阁是光的全反射现象，缘由是由于海面的上层空气的折射率比下层空气折射率小D．图丁的原理和照相机镜头表面涂上增透膜的原理是相同的解析：薄膜干涉是等厚干涉，即明条纹处空气膜的厚度相同，从弯曲的条纹可知，P处检查平面左边处的空气膜厚度与后面的空气膜厚度相等，知P处凹陷，而Q处检查平面右边处的空气膜厚度与后面的空气膜厚度相同，知Q处凸起，故A错误；图为光线通过小圆板得到的衍射图样，若用光照耀很小的不透亮圆板时，后面会出现一亮点，故B错误；空中楼阁和沙漠蜃景都是光的全反射现象，而空中楼阁的缘由是下层温度低，空气下沉，折射率大，上层空气薄折射率小，故C正确；立体电影是光的偏振，而镜头表面涂上增透膜是利用光的干涉，它们的原理不相同，故D错误。故选C。2．(2024·陕西师大附中高二期中)物体A和B用轻绳相连挂在轻质弹簧下静止不动，如图所示，A的质量为m，B的质量为M。当连接A、B的绳子突然断开后，物体A上升经某位置时的速度大小为v。这时物体B的下落速度大小为u。在这一段时间里，弹簧的弹力对物体A的冲量为(C)A．Mv B．mv－MuC．mv＋mu D．mv＋Mu解析：以向上为正方向，由动量定理对B有－Mgt＝－Mu－0，对A有I－mgt＝mv－0，解得I＝m(v＋u)，故选C。3．下列关于机械振动和机械波的说法正确的是(B)A．图甲中粗糙斜面上的金属球m在弹簧的作用下运动，该运动是简谐运动B．图乙中单摆的摆长为l，摆球的质量为m、位移为x，简谐运动时回复力为F＝－eq\f(mg,l)xC．图丙中质点A、C之间的距离就是简谐波的一个波长D．图丁中三根细线于O点处打结，C点系着一个小球(忽视小球半径)，小球在纸面内摇摆的周期等于小球在垂直纸面内摇摆的周期(摇摆角度特别小)解析：在粗糙斜面上金属球运动过程中，要不断克服摩擦力做功，系统的机械能减小，金属球最终静止，所以该运动不是简谐运动，A错误；单摆模型中摆球的回复力等于重力沿运动方向上的分力，即F＝mgsinθ，因为θ较小，sinθ＝eq\f(x,l)，考虑到回复力的方向与位移x的方向相反，所以F＝－eq\f(mg,l)x，B正确；相邻波峰或波谷之间的距离等于一个波长，所以质点A、C的平衡位置之间的距离只是简谐波的半个波长，C错误；由单摆周期T＝2πeq\r(\f(L,g))可知，小球在纸面内摇摆的摆长小于小球在垂直纸面内摇摆的摆长，所以小球在纸面内摇摆的周期小于小球在垂直纸面内摇摆的周期，D错误。4．(2024·山西省忻州市第一中学高二下学期期中)一列简谐横波沿x轴负方向传播，波速v＝4m/s，已知坐标原点(x＝0)处质点的振动图像如图所示，在下列四幅图中能够正确表示t＝0.15s时波形的图是(A)解析：简谐横波沿x轴负方向传播，因此在t＝0.15s时，原点处的质点位移为正、向负方向振动。CD图原点处的质点位移为负，所以CD错；B图向正方向振动，B错，因此选A。5.(2024·内蒙古包头九中高二下学期期中)虹是由太阳光射入雨滴(球形)时，经一次反射和两次折射而产生色散形成的。现有白光束L由图示方向射入雨滴，a、b是经反射和折射后的其中两条出射光线，如图所示，下列说法中错误的是(D)A．光线b在水滴中传播时的波长较长B．光线a在雨滴中的折射率较大C．若分别让a、b两色光通过同一双缝装置，则b光形成的干涉条纹的间距较大D．光线a在雨滴中的传播速度较大解析：画出光路图，分析可知，光线a在雨滴中的折射率较大，b光的折射率较小，则光线b的频率较小，波长较长，故A、B正确；双缝干涉条纹的间距与波长成正比，光线b波长较长，则b光形成的干涉条纹的间距较大，故C正确；由公式v＝eq\f(c,n)分析知，光线a在雨滴中的传播速度较小，故D错误。6．双缝干涉试验装置如图所示，绿光通过单缝S后，投射到具有双缝的挡板上，双缝S1和S2与单缝的距离相等，光通过双缝后在与双缝平行的屏上形成干涉条纹。屏上O点距双缝S1和S2的距离相等，P点是距O点最近的第一条亮条纹。假如将入射的绿光换成红光或蓝光，探讨屏上O点及其上方的干涉条纹的状况是：①O点是红光的亮条纹；②红光的第一条亮条纹在P点的上方；③O点不是蓝光的亮条纹；④蓝光的第一条亮条纹在P点的上方。其中正确的是(A)A．只有①②正确 B．只有①④正确C．只有②③正确 D．只有③④正确解析：O点到两缝的距离相等，故不论换用红光还是蓝光，O点均为亮条纹，所以①正确，③错误；由Δx＝eq\f(l,d)λ可知，红光的波长比绿光的大，条纹间距也比绿光大，因此，红光的第一条亮条纹在P点的上方，②正确；同理，蓝光的波长比绿光的小，蓝光的第一条亮条纹在P点的下方，④错误；综上所述，只有A正确。7．(2024·全国高二课时练习)如图所示，图中阴影部分ABC为一透亮材料做成的柱形光学元件的横截面，该种材料折射率n＝eq\f(5,3)，AC为一半径为R的四分之一圆弧，D为圆弧面圆心，ABCD构成正方形。在D处有一红色点光源，在纸面内照耀弧面AC，若只考虑首次从圆弧AC干脆射向AB、BC的光线，则以下说法正确的是(C)A．光从该材料到空气的临界角为53°B．该光学元件的BC边上有光射出的长度为eq\f(1,4)RC．照耀在AC边上的入射光，有弧长为eq\f(4,45)πR区域的光不能从AB、BC边干脆射出D．将点光源换成紫光，则AB边上有光射出的长度增大解析：设光从该材料到空气的临界角为C，则有sinC＝eq\f(1,n)＝eq\f(3,5)，解得：C＝37°，故A错误；假设光线沿DE方向照耀到AB面上正好发生全反射，DE与弧AC相交于F，则∠ADE＝37°。如图所示，假设光线沿DG方向照耀到BC面上正好发生全反射，DG与弧AC相交H，可知∠CDG＝37°，则∠GDE＝16°，求得光线不能射出对应的弧长FH＝eq\f(4πR,45)，即照耀在AC边上的入射光，有弧长为eq\f(4,45)πR区域的光不能从AB、BC边干脆射出。由几何学问求得该光学元件的BC边上有光射出部分的长度为CG＝Rtan37°＝eq\f(3,4)R，故C正确，B错误；若将点光源换成紫光，由于紫光的频率大于红光的频率，故在该种材料中紫光的折射率大于红光的折射率。依据sinC＝eq\f(1,n)，可知从该种材料中到空气中，紫光的临界角小于红光的临界角，则AB边上有光射出的长度将变短，故D错误，故选C。8．(2024·浙江省湖州中学高三下学期模拟)下列有关波动现象及光的特性与应用说法正确的是(BD)A．医学诊断时用“B超”仪器探测人体内脏，是利用超声波的多普勒效应B．5G通信技术(采纳3300～5000MHz频段)，相比现有的4G通信技术(采纳1880～2635MHz频段)，5G容量更大，信号粒子性更显著C．在镜头前装偏振片，可以减弱镜头反射光D．全息照片的拍摄利用了光的干涉原理解析：“B超”仪器通过它的探头不断向人体发出短促的超声波(频率很高，人耳听不到的声波)脉冲，超声波遇到人体不同组织的分界面时会反射回来，又被探头接收，这些信号经电子电路处理后可以合成体内脏器的像，没有利用多普勒效应。故A错误；5G容量更大，信号的频率更大，所以粒子性更显著，故B正确；在镜头前装偏振片，可以减弱被拍摄物体反射光，而不是减弱镜头反射光，故C错误；全息照片的拍摄利用了光的干涉原理，故D正确。9．(2024·四川宜宾市叙州区其次中学校高二期中)图(a)为一列简谐横波在t＝0.10s时刻的波形图，P是平衡位置在x＝1.0m处的质点，Q是平衡位置在x＝4.0m处的质点；图(b)为质点Q的振动图像，下列说法正确的是(BD)A．从t＝0时刻起先计时P点的振动方程为y＝10sineq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(10πt＋\f(3,4)π))cmB．从t＝0时刻起先计时，P、Q两点在t1＝eq\f(3,16)s时位移相同C．在t＝1.0s时刻，设波已经传播过x＝－100m处，那么在t＝1.8s时，x＝－32.5m的R点在处于平衡位置下方在向上振动D．从t＝0.10s到t＝0.225s，质点P通过的路程为5(6－eq\r(2))cm解析：因为t＝0.10s时刻质点Q向下振动，可知波沿x轴负向传播，波的周期T＝0.2s，则ω＝eq\f(2π,T)＝10πrad/s，振幅A＝10cm，t＝0时刻，质点P的位置在x轴下方与t＝0.10s时刻关于x轴对称，则质点P的初相φ＝eq\f(5π,4)，从t＝0时刻起先计时P点的振动方程为y＝10sineq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(10πt＋\f(5π,4)))cm，选项A错误；从t＝0时刻起先计时，P点在t1＝eq\f(3,16)s时位移yP＝10sineq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(10π×\f(3,16)＋\f(5π,4)))cm＝－10sineq\f(π,8)cm,Q质点在t1＝eq\f(3,16)s时位移yQ＝10sineq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(10π×\f(3,16)))cm＝－10sineq\f(π,8)cm，选项B正确；在t＝1.0s时刻，质点Q在平衡位置向上振动，因QR＝36.5m＝4.5λ＋eq\f(λ,16)，则此时R点在平衡位置下方向下振动，再经过0.8s＝4T，即在t＝1.8s时刻，R点还是在平衡位置下方向下振动，选项C错误；从t＝0.10s到t＝0.225s，经过的时间为Δt＝0.125s＝eq\f(5,8)T，质点P振动到最低位置，通过的路程为s＝3A－eq\f(\r(2),2)A＝5eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(6－\r(2)))cm，选项D正确。故选BD。10．在光滑的水平桌面上有等大的质量分别为M＝0.6kg，m＝0.2kg的两个小球，中间夹着一个被压缩的具有Ep＝10.8J弹性势能的轻弹簧(弹簧与两球不相连)，原来处于静止状态。现突然释放弹簧，球m脱离弹簧后滑向与水平面相切、半径为R＝0.425m的竖直放置的光滑半圆形轨道，如图所示。g取10m/s2。则下列说法正确的是(AD)A．球m从轨道底端A运动到顶端B的过程中所受合外力冲量大小为3.4N·sB．M离开轻弹簧时获得的速度为9m/sC．若半圆轨道半径可调，则球m从B点飞出后落在水平桌面上的水平距离随轨道半径的增大而减小D．弹簧弹开过程，弹力对m的冲量大小为1.8N·s解析：释放弹簧过程中，由动量守恒定律得Mv1＝mv2，由机械能守恒定律得Ep＝eq\f(1,2)Mveq\o\al(2,1)＋eq\f(1,2)mveq\o\al(2,2)解得v1＝3m/s，v2＝9m/s，故B错误；对m，由A运动到B的过程由机械能守恒定律得eq\f(1,2)mveq\o\al(2,2)＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,2)′＋mg×2R，得v2′＝8m/s由A运动到B的过程由动量定理得I合＝mv2′－(－mv2)＝3.4N·s，故A正确；球m从B点飞出后，由平抛运动可知：水平方向x＝v2′t，竖直方向2R＝eq\f(1,2)gt2，结合从A到B的能量关系eq\f(1,2)mveq\o\al(2,2)＝mg·2R＋eq\f(1,2)mveq\o\al(2,2)′，整理得x＝eq\r(8.1－4R4R)可见x不是随R的增大而减小，C错误；弹簧弹开过程，弹力对m的冲量I＝mv2＝1.8N·s，故D正确。第Ⅱ卷(非选择题共60分)二、填空题(本题共2小题，每小题8分，共16分。把答案干脆填在横线上)11．(8分)某物理爱好小组利用如图甲所示的装置验证动量守恒定律。在足够大的水平平台上的A点放置一个光电门，水平平台上A点右侧摩擦很小，可忽视不计，当地重力加速度大小为g。采纳的试验步骤如下：A．在小滑块a上固定一个宽度为d的窄挡光片；B．用天平分别测出小滑块a(含挡光片)和小球b的质量ma、mb；C．在a和b间用细线连接，中间夹一被压缩了的轻短弹簧，静置在平台上；D．烧断细线后，a、b瞬间被弹开，向相反方向运动；E．记录滑块a通过光电门时挡光片的遮光时间Δt；F．小球b从平台边缘飞出后，落在水平地面的B点，用刻度尺测出平台距水平地面的高度h及平台边缘铅垂线与B点之间的水平距离sb；G．变更弹簧压缩量，进行多次测量。(1)用螺旋测微器测量挡光片的宽度，如图乙所示，则挡光片的宽度为_2.550__mm；(2)该试验要验证“动量守恒定律”，则只需验证两物体a、b弹开后的动量大小相等，即a的动量大小eq\f(mad,Δt)等于b的动量大小mbsbeq\r(\f(g,2h))。(用上述试验所涉及物理量的字母表示)解析：(1)螺旋测微器的读数为2.5mm＋0.050mm＝2.550mm。(2)烧断细线后，a向左运动，经过光电门，依据速度公式可知，a经过光电门的速度为va＝eq\f(d,Δt)，故a的动量为Pa＝eq\f(mad,Δt)。b离开平台后做平抛运动，依据平抛运动规律可得，h＝eq\f(1,2)gt2及sb＝vbt，联立解得vb＝sbeq\r(\f(g,2h))，故b的动量为pb＝mbvb＝mbsbeq\r(\f(g,2h))。12．(8分)(2024·全国高二课时练习)利用双缝干涉测定光的波长的试验中，双缝间距d＝0.4mm，双缝到光屏间的距离l＝0.5m，试验时，接通电源使光源正常发光，调整光路，使得从目镜中可以视察到干涉条纹。(1)若想增加从目镜中视察到的条纹个数，该同学可_B__。A．将单缝向双缝靠近B．将屏向靠近双缝的方向移动C．将屏向远离双缝的方向移动D．运用间距更小的双缝(2)某种单色光照耀双缝得到干涉条纹如图2所示，则①分划板在图中A位置时游标卡尺的读数为xA＝11.1mm，在B位置时游标卡尺读数为xB＝15.6mm，相邻两条纹间距Δx＝_0.75__mm；②该单色光的波长λ＝_6.0×10－7__m；(3)假如测量头中的分划板中心刻线与干涉条纹不在同一方向上，如图3所示。则在这种状况下测量干涉条纹的间距Δx时，测量值_大于__实际值。(填“大于”“小于”或“等于”)解析：(1)若想增加从目镜中视察到的条纹个数，由相邻两个亮条纹或暗条纹的间距公式Δx＝eq\f(l,d)·λ，可知减小相邻两个亮条纹或暗条纹间的距离，以增加条纹个数，可增大双缝间距d，或减小双缝到屏的距离l，A、C、D错误，B正确。故选B。(2)①相邻两条纹间距Δx＝eq\f(xB－xA,n－1)＝eq\f(15.6mm－11.1mm,7－1)＝0.75mm，②该单色光的波长λ＝eq\f(Δx·d,l)＝eq\f(0.75×10－3×0.4×10－3,0.5)m＝6.0×10－7m。(3)假如测量头中的分划板中心刻线与干涉条纹不在同一方向上，则在这种状况下测量干涉条纹的间距Δx时，由于条纹是倾斜的，所以测量值大于实际值。三、论述、计算题(本题共4小题，共44分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤，只写出最终答案不能得分，有数值计算的题，答案中必需明确写出数值和单位)13．(9分)一列沿x轴负方向传播的简谐横波，在t＝0时刻的波形图如图所示，此时坐标为(1,0)的质点刚好起先振动，在t1＝0.6s时，P质点位于波峰位置，且0.6s内仅一次可达波峰。Q点的坐标是(－3,0)，求：(1)这列波的传播速度。(2)质点Q第三次位于波峰的时刻。答案：(1)v＝0.05m/s(2)t3＝2.6s解析：(1)由题图可知波长λ＝4cm，t1＝0.6s＝eq\f(3,4)T，则T＝0.8s，波速v＝eq\f(λ,T)＝0.05m/s；(2)当质点Q第一次达到波峰时：t2＝eq\f(Δx,v)＝eq\f(3＋2×10－2,0.05)s＝1s，质点Q第三次位于波峰的时刻t3＝t2＋2T＝2.6s。14．(12分)(2024·陕西省榆林市高三下学期线上模拟)汽车A在水平冰雪路面上行驶。驾驶员发觉其正前方停有汽车B，马上实行制动措施，但仍旧撞上了汽车B。两车碰撞时和两车都完全停止后的位置如图所示，碰撞后B车向前滑动了4.5m，A车向前滑动了2.0m。已知A和B的质量分别为2.0×103kg和1.5×103kg，两车与该冰雪路面间的动摩擦因数均为0.10，两车碰撞时间极短，在碰撞后车轮均没有滚动，重力加速度大小g取10m/s2。求：(1)碰撞后的瞬间B车速度的大小；(2)碰撞前的瞬间A车速度的大小。答案：(1)3.0m/s(2)4.25m/s解析：(1)设B车的质量为mB，碰后加速度大小为aB。依据牛顿其次定律有μmBg＝mBaB，①式中μ是汽车与路面间的动摩擦因数。设碰撞后瞬间B车速度的大小为v′B，碰撞后滑行的距离为sB。由运动学公式有veq\o\al(2,B)′＝2aBsB，②联立①②式并利用题给数据得v′B＝3.0m/s。③(2)设A车的质量为mA，碰后加速度大小为aA，依据牛顿其次定律有μmAg＝mAaA，④设碰撞后瞬间A车速度的大小为vA′，碰撞后滑行的距离为sA，由运动学公式有veq\o\al(2,A)′＝2aAsA，⑤设碰撞前的瞬间A车速度的大小为vA。两车在碰撞过程中动量守恒，有mAvA＝mAvA′＋mBvB′，⑥联立③④⑤⑥式并利用题给数据得vA＝4.25m/s。⑦15．(11分)(2024·河北省唐县第一中学高二期中)如图所示，一玻璃砖的横截面为半圆形，O为圆心，半径为R，MN为直径，P为OM的中点，MN与水平放置的足够大的光屏平行，间距d＝eq\r(3)R。一单色细光束垂直于玻璃砖上表面从P点射入玻璃砖，第一次从弧形表面上某点射出后到达光屏上Q点，Q点恰好在圆心O的正下方。已知光在空气中的传播速度为c。(1)求玻璃砖的折射率n；(2)求光束从OM上的P点到达光屏上的Q点所用的时间t；(3)光束在OM上的入射点向左移动，若入射点距圆心O为x时，光束不再从弧形表面出射(不考虑经MN反射后的光线)，求x。答案：(1)eq\r(3)(2)eq\f(5R,2c)(3)x≥eq\f(\r(3),3)R解析：(1)如图，光线垂直于玻璃砖上表面入射，不变更方向，假设从弧形面的A点出射，由几何关系可知，入射角β＝30°，折射角α＝60°，玻璃砖的折射率为n＝eq\f(sinα,sinβ)＝eq\f(sin60°,sin30°)＝eq\r(3)。(2)由几何关系可知PA＝eq\f(\r(3),2)R,AQ＝R，设光在玻璃砖中的传播速度为v，有n＝eq\f(c,v)，光束从OM上的P点到达光屏上的Q点所用的时间为t＝eq\f(PA,v)＋eq\f(AQ,c)，联立方程可得t＝eq\f(5R,2c)。(3)设入射点距圆心O为x0时，光束刚好不从弧形表面出射，即光束在弧形表面发生全反射，全反射的临界角为C，有sinC＝eq\f(1,n)，由几何关系可知sinC＝eq\f(x0,R)，可得x0＝eq\f(\r(3),3)R，故x≥eq\f(\r(3),3)R时，光束不再从弧形表面出射。16．(12分)如图所示，光滑、足够长的两水平面中间平滑对接有一等高的水平传送带，质量m＝0.9kg的小滑块A和质量M＝4kg的小滑块B静止在水平面上，小滑块B的左侧固定有一轻质弹簧，且处于原长。传送带始终以v＝1m/s的速率顺时针转动。现用质量m0＝100g的子弹以速度v0＝40m/s瞬间射入小滑块A，并留在小滑块A内，两者一起向右运动滑上传送带。