高中物理 人教版模块素养达标

模块素养达标(总分:100分时间:75分钟)一、选择题(本题共10小题,共46分。第1~7题只有一项符合题目要求,每小题4分;第8~10题有多项符合题目要求,每小题6分,全部选对得6分,选对但不全的得3分,有选错的得0分)1.以下四幅图片:图甲是单色光的衍射图样，图乙是双缝干涉示意图，图丙是两束单色光a、b射向水面A点，经折射后组成一束复色光，图丁是自然光通过偏振片M、N的实验结果，右边是光屏，当M固定不动缓慢转动N时，光屏上的光亮度将明暗交替变化。下列说法中正确的是(A)A.图甲中，中央条纹特别宽特别亮，两侧的亮纹比较窄比较暗B.图乙中，若只增大屏到挡板间距离，两相邻亮条纹间距离将减小C.图丙中，以水下某一点为光源向水面发射复色光，a光更容易发生全反射D.图丁中，这种现象表明光是纵波解析：题图甲是单色光的衍射图样，中央条纹特别宽特别亮，两侧的亮纹比较窄比较暗，故A正确;题图乙是双缝干涉示意图，由Δx=ldλ可知，只增大屏到挡板间距离，两相邻亮条纹间距离将增大，故B错误;由n=sinisinr可知a光的折射率小，b光的折射率大，由sinC=1n可知b光的临界角较小，以水下某一点为光源向水面发射复色光，b光更容易发生全反射，故C错误;题图丁中，是光的偏振现象，2.如图所示，铁架横梁上挂着几个不同摆长的摆。其中A与D、G的摆长相同，D的摆球质量最大。现使D摆偏离平衡位置后释放，D摆在振动中通过横梁对其他几个摆施加周期性的驱动力。在振动稳定后，下列说法中正确的是(B)A.A、D、G三个摆的固有频率不相同B.所有摆的振动频率都相同C.C摆振幅比B摆振幅大一点D.C、E摆振幅是最大的解析：A、D、G三个摆的摆长相同，则三个摆的固有频率相同，故A错误;所有摆的振动频率都等于驱动力频率，即都等于D摆的振动频率，故B正确;与C摆相比，B摆的摆长更接近D摆的摆长，所以B摆振幅比C摆振幅大一点，故C错误;C、E摆的摆长与D摆的摆长相差最多，则C、E摆振幅是最小的，故D错误。3.中华神盾防空火控系统会在目标来袭时射出大量子弹颗粒，在射出方向形成一个均匀分布、持续时间t=0.01s、横截面积为S=2m2的圆柱形弹幕，每个子弹颗粒的平均质量为m=2×10-2kg，每1cm3有一个子弹颗粒，所有子弹颗粒以v=300m/s射入目标，并停在目标体内。下列说法正确的是(B)A.所形成弹幕的总体积V=6cm3B.所形成弹幕的总质量M=1.2×105kgC.弹幕对目标形成的冲量大小I=3.6×107kg·m/s2D.弹幕对目标形成的冲击力大小F=3.6×108N解析：形成弹幕的总体积V=vtS=6m3，A错误;每1cm3有一个子弹颗粒，则子弹颗粒的总个数N=61×10−6个=6×106个，所形成弹幕的总质量M=Nm=1.2×105kg，B正确;对整个弹幕，由动量定理可得I=Mv=3.6×107kg·m/s，C错误;由冲量公式I=Ft知，弹幕对目标形成的冲击力大小F=It=3.6×104.一列简谐机械波沿x轴正方向传播，周期为T，波长为λ。若在x=0处质点的振动图像如图所示，则该波在t=T2时刻的波形曲线为(A)A BC D解析：由振动图像可观察出，t=T2时，x=0处质点应在平衡位置，故C、D错误;因为波沿x轴正方向传播，由质点振动图像可知t=T2时，x=0处质点振动方向向下，故A正确5.同步振动、频率相同、振幅均为A的两列水波在水面上相遇后，在它们重叠的区域形成如图所示的图样，其中实线代表波峰，虚线代表波谷。在图示时刻，M为波峰与波峰相遇点、N为波谷与波谷相遇点、P为波峰与波谷相遇点。则下列说法正确的是(D)A.质点P是振动减弱的点，但其振动并不始终减弱B.质点N是振动减弱的点，其位移始终为0C.质点M是振动加强的点，其位移大小始终等于2AD.振动加强和减弱的区域在水面上的位置稳定不变解析：两列水波同步振动、频率相同、振幅均为A，在叠加的区域会发生干涉现象，形成稳定的干涉图样。M和N是振动加强的点，振幅均为2A，且振动始终加强，但振动的位移随时间变化;质点P是振动减弱的点，其振幅为0，位移也始终为0;振动加强和减弱的区域在水面上的位置稳定不变，A、B、C错误，D正确。6.如图所示，观察者通过针孔能看到一根高度为h的细杆(粗细不计)的顶端。烧杯高度为3h，半径为h。当烧杯中注入高度为2h的液体时，他能看到细杆的下端。则该液体的折射率为(B)A.52 B.C.5 D.3解析：光路如图所示，观察者的视线与法线的夹角i=45°，由几何知识可得sinr=hh2+(2h)2=15，根据折射率定义，折射率n7.如图所示，置于地面上的一单摆在小振幅条件下摆动的周期为T0。下列说法正确的是(C)A.单摆摆动的过程中，绳子的拉力始终大于摆球的重力B.单摆摆动的过程中，绳子的拉力始终小于摆球的重力C.将该单摆悬挂在月球表面上，其摆动周期T>T0D.将该单摆置于高空上相对于地球静止的气球中，其摆动周期T<T0解析：摆球运动到最高点时，绳子的拉力等于摆球重力的一个分力，此时绳子的拉力小于摆球的重力，摆球运动到最低点时，绳子的拉力和摆球的重力共同提供向心力，有F-mg=ma，可知F大于mg，故A、B错误;月球表面的重力加速度比地球表面的重力加速度小，根据T=2πlg可知，将该单摆悬挂在月球表面上，其摆动周期T>T0，故C正确;将该单摆置于高空上相对于地球静止的气球中，气球所在高度越高，重力加速度越小，根据T=2πlg可知，其摆动周期T>T0，故8.关于下面四幅图片所示的现象或解释，下列说法正确的是(AC)A.图甲中光学镜头上的增透膜利用的是光的干涉现象B.图乙所示的泊松亮斑是小孔衍射的图样C.图丙用标准样板检查厚玻璃板的平滑度利用的是薄膜干涉D.图丁中使摆球C先摆动，稳定后摆球A的振动周期小于摆球B的振动周期解析：光学镜头上的增透膜是利用光的薄膜干涉现象，减弱光的反射，从而增加透射，故A正确;泊松亮斑是光的圆盘衍射产生的图样，不是小孔衍射，当单色光照射在小圆盘上时，在圆盘后方的光屏中心会出现一个亮斑，这是光的波动性的有力证明，故B错误;题图丙用标准样板检查厚玻璃板的平滑度利用的是薄膜干涉，故C正确;使摆球C先摆动，由摆球C摆动从而带动摆球B和摆球A两个单摆做受迫振动，受迫振动的频率等于驱动力的频率，所以A、B各摆振动的周期跟C摆相同，故D错误。9.“爆竹声中一岁除”，爆竹送来浓浓的年味。一质量为0.06kg的爆竹以一定的速度竖直向上运动，当运动到最高点时爆炸成质量之比为1︰2的两部分，质量较小的部分速度大小为10m/s，不计空气阻力及爆炸过程中的质量损失，重力加速度g取10m/s2，下列说法中正确的是(BC)A.质量较大的部分速度大小为20m/sB.质量较大的部分速度大小为5m/sC.爆竹爆炸过程释放的化学能为1.5JD.爆竹爆炸过程释放的化学能为1.0J解析：爆炸发生在最高点，此时爆竹速度为0，总动量为0。爆炸后，根据动量守恒可得m1v1=m2v2，其中m1︰m2=1︰2，v1=10m/s，解得质量较大的部分速度大小为v2=5m/s，故A错误，B正确;根据能量守恒可知，爆竹爆炸过程释放的化学能为E=12m1v12+12m2v22=12×0.02×102J+12×0.04×5210.超声波悬浮仪主要是利用高频声波产生的声压梯度和声辐射力对悬浮颗粒施加力，让颗粒稳稳地悬浮在一个点，其在细胞分选等领域发挥着重要作用。其结构如图甲，上方圆柱体发出的超声波被下方圆柱体接收并反射回去。两列超声波信号在空间叠加，出现振幅几乎为0的一些节点，颗粒能在节点处附近保持悬浮状态。图乙为用刻度尺测量了5个相邻颗粒之间的距离。图丙为这两列超声波某时刻的波形图，S1、S2为两波源，该时刻两列波刚好分别传到N点和O点。则(BC)A.为了避免空气产生干扰，最好把超声波悬浮仪内抽成真空B.两列波叠加稳定后，颗粒可能悬浮在M点处C.两列波叠加稳定后，O点振动的位移有可能为0D.根据图乙测量数据可知，该超声波的波长为4.125mm解析：高频声波属于机械波，传播需要介质，若将超声波悬浮仪内抽成真空，声波无法传播，故A错误;根据题意，颗粒能在两列波叠加后振幅几乎为0的点悬浮，将两列波分别相向平移两个坐标单位，可发现N点为振动加强点，在两波源连线上，相邻加强点之间的距离为半个波长，减弱点处于相邻加强点中间，可知O、N为振动加强点，M为振动减弱点，颗粒可能悬浮在M点处，故B正确;加强点O会在平衡位置上下做简谐运动，位移可能为0，故C正确;在两波源连线上，相邻减弱点之间的距离为半个波长，因此16.5mm为两个波长的长度，该超声波的波长为8.25mm，故D错误。二、实验题(本题共2小题,共18分)11.(10分)某同学用教学用的大号量角器验证动量守恒定律和机械能守恒定律。如图所示，先将量角器固定在竖直黑板上(90°刻线沿竖直方向)，再用两根长度相同的细绳，分别悬挂两个大小相同、质量分别为m1、m2的金属小球A、B，且两球并排放置。已知重力加速度大小为g。ⅰ.将A拉到细绳处于水平位置，由静止释放;ⅱ.A在最低点与B碰撞后，A向左侧弹起、B向右侧弹起;ⅲ.多次测量，记录下A弹起的最高点对应的角度平均值为α，记录下B弹起的最高点对应的角度平均值为β。(1)为实现实验目的，两个小球的质量关系m1<(选填“<”“=”或“>”)m2。(2)若表达式m1=m21−cosβ-m11−cos(3)该同学在验证机械能守恒定律时，发现A、B碰撞前的总动能总是大于碰撞后的总动能，造成这个现象的原因可能是小球碰撞过程有能量损失或空气阻力的影响等。解析：(1)实验中碰撞后A球反弹，则A球质量m1小于B球质量m2。(2)由机械能守恒定律有m1gl=12m1v02，m1gl(1-cosα)=12m1v12，m12m2v22，碰撞过程动量守恒，有m1v0=-m1v1+m2v2，联立可得m1=m21−cosβ-(3)造成碰撞过程动能减少的原因可能是小球碰撞过程不是弹性碰撞，有能量损失，或者碰撞过程有空气阻力的影响等。12.(8分)某同学在“用双缝干涉测量光的波长”实验中，所用的实验装置如图1所示。(1)图1的②处固定的元件是A。A.单缝B.双缝C.滤光片(2)已知双缝间的距离为d=0.20mm，双缝到毛玻璃屏的距离为l=75.0cm，当分划板中心刻线对齐如图2所示的第1条亮条纹的中心时，手轮上的读数为0.3mm;当分划板中心刻线对齐第5条亮条纹中心时，手轮上的示数如图3所示，则读数为9.6mm;由以上已知数据和测量数据可知，该红光的波长为6.2×10-7m(结果保留两位有效数字)。(3)关于该实验，下列说法正确的是C。A.若将滤光片向右平移一小段距离，光屏上相邻两条亮条纹中心的距离增大B.若将双缝间的距离d减小，光屏上相邻两条亮条纹中心的距离也减小C.若将滤光片由蓝色换成橙色，光屏上相邻两条亮条纹中心的距离增大D.为了减小测量误差，可用测微目镜测出n条亮条纹中心的距离a，则相邻两条亮条纹中心的间距为Δx=a解析：(1)为了屏上出现清晰的干涉条纹，图中放置的器材从左往右依次为灯泡、凸透镜、滤光片、单缝、双缝、光屏，即题图1的②处固定的元件是单缝，故选A。(2)由题图3可知游标卡尺的精确度为0.1mm，则读数为x=9mm+0.1mm×6=9.6mm;根据Δx=ldλ，代入数据得9.6−0.35−1×10-3m=0.75m0.20×10−3m×λ，解得波长λ=6(3)滤光片平移不改变光的波长、双缝间距和双缝到屏的距离，因此相邻亮条纹间距不变，故A错误;根据Δx=ldλ，可知双缝间距d减小，相邻亮条纹间距增大，故B错误;橙色光波长比蓝色光长，根据Δx=ldλ，可知波长增大则相邻亮条纹间距增大，故C正确;若测n条亮条纹中心的距离a，则相邻两条亮条纹中心的间距为Δx=an−1三、计算题(本题共3小题,共36分)13.(10分)如图所示，某航拍小型无人机有四个相同的风扇，每个风扇的半径均为R，当它在无风的天气悬停时，每个风扇都呈水平状态，风扇吹出的空气速度大小都等于v，吹出的空气流动方向相同。已知空气的平均密度为ρ，则无人机悬停时，不考虑其他位置空气流动的影响，求:(1)无人机的总重力;(2)每个风扇对空气做功的功率。答案：(1)4ρπR2v2(2)12ρπR2v解析：(1)单位时间内被每个风扇推动的空气质量为ΔmΔt=ρ·ΔVΔt=ρ·πR2vΔtΔt=ρπR2v，根据动量定理可得FΔt=Δm·v，解得每个风扇对空气的作用力为F=ρπR2v2，根据牛顿第三定律可知，空气对每个风扇的作用力大小为F'=F=ρπR2v2(2)每个风扇对空气做功的功率为P=WΔt=12·Δmv2Δt=114.(12分)如图甲所示，一列沿x轴正方向传播的简谐横波，在x1=1m和x2=2m处的两质点的振动图线如图乙所示。(1)求该波的周期T的大小。(2)画出t=0时刻，x1、x2之间一种可能的波形。(3)求这列波可