高中物理新教材同步选择性必修第一册 综合检测(二)

综合检测(二) (时间：90 分钟 满分：100 分) 一、选择题(本题共12 小题，每小题4 分，共48 分，其中1～6 题为单项选择题，7～12 题 为多项选择题) 1.下列说法正确的是( ) A.单摆的振动周期与其质量有关 B.声波从空气进入水中，波长不变，波速变快 C.光波从空气进入水中，频率不变，波长变短 D.声波只能在空气中传播 答案 C 解析 根据T＝2π 可知，单摆的振动周期与其质量无关，选项A 错误；声波可以在其他介 质比如水、金属中传播，且声波从空气进入水中，频率不变，波速变大，则波长变长，选项 B、D 错误；光波从空气进入水中，频率不变，波速变小，波长变短，选项C 正确. 2.(2018·甘肃省会宁二中月考)小球质量为2m，在光滑的水平面上以速度v 沿水平方向撞击 竖直墙壁，以0.8 v 的速度反弹回来，球与墙的撞击时间为t，则在撞击过程中，球对墙的平 均作用力的大小是( ) A. B. C. D. 答案 B 解析 以初速度方向为正，根据动量定理得：t＝－0.8v×2m－2mv，解得＝－，选项B 正 确，A、C、D 错误. 3.登山运动员在登雪山时要注意防止紫外线的过度照射，尤其是眼睛更不能长时间被紫外线 照射，否则将会严重地损伤视力.有人想用薄膜干涉的原理设计一种能大大减小紫外线对眼 睛伤害的眼镜，他选用的薄膜材料的折射率n＝1.5，所要消除的紫外线的频率ν＝8.1×1014 Hz，那么他设计的这种“增反膜”的厚度至少是( ) A.9.25×10－8 m B.1.85×10－7 m C.1.23×10－7 m D.6.18×10－8 m 答案 C 解析 为了减小紫外线对眼睛的伤害，应使入射光分别从该膜的前后两个表面反射的光叠加 后加强，则路程差(大小等于薄膜厚度d 的2 倍)应等于光在薄膜中的波长λ′的整数倍，即2d ＝Nλ′(N＝1，2，…).因此，膜的厚度至少是紫外线在膜中波长的.紫外线在真空中的波长λ＝ ≈3.7×10－7 m，在膜中的波长是λ′＝≈2.467×10－7 m，故膜的厚度至少是1.23×10－7 m. 4.如图1 所示，光滑圆形管道固定在竖直面内，直径略小于管道内径、可视为质点的小球 A、B 的质量分别为mA、mB，A 球从管道最高处由静止开始沿管道下滑，与静止于管道最低 处的B 球相碰，碰后A、B 球均能刚好到达与管道圆心O 等高处，则两小球质量的比值为( ) 图1 A.＋1 B.－1 C.1 D. 答案 B 解析 由mgR＝mv2可得两球碰后的速度大小v＝，碰撞前A 球下滑到最低点的速度大小设 为v0，由机械能守恒定律得mAg·2R＝mAv0 2，碰撞过程中由动量守恒定律可得mAv0＝mBv－ mAv，联立以上三式可解得＝－1，B 正确. 5.如图2 所示，空气中有两块材质不同、上下表面平行的足够大的透明玻璃板平行放置；一 束由红、蓝两种色光混合而成的细光束，从空气中以某一角度θ(0°<θ<90°)入射到第一块玻 璃板的上表面.下列说法错误的是( ) 图2 A.在第一块玻璃板下表面一定有出射光 B.在第二块玻璃板下表面一定没有出射光 C.第二块玻璃板下表面的出射光方向一定与入射光方向平行 D.第二块玻璃板下表面的出射光一定在入射光延长线的左侧 答案 B 解析 光线从第一块玻璃板的上表面射入，在第一块玻璃板中的折射角和下表面的入射角相 等，根据光的可逆原理可知，光在第一块玻璃板下表面一定有出射光，同理，在第二块玻璃 板下表面也一定有出射光，A 正确，B 错误；因为光在玻璃板中的折射角和下表面的入射角 相等，根据光的可逆原理知，下表面的出射光的折射角和开始在上表面的入射角相等，即两 光线平行，所以第二块玻璃板下表面的出射光方向一定与入射光方向平行，C 正确；根据光 线在玻璃板中发生偏折，由于折射角小于入射角，可知第二块玻璃板下表面的出射光一定在 入射光延长线的左侧，D 正确. 6.(2018·厦门一中高二下学期期中)一列向右传播的简谐横波t0＝0 时刻的波形如图3 所示， 波速v＝5 m/s，从t＝5 s 时刻开始扫描质点A 的振动图象如图所示，其中最符合实际的是( ) 图3 答案 D 解析 简谐横波向右传播，由波形平移法可知t0＝0 时刻质点A 的振动方向向下.由题图读出 波长λ＝20 m，则周期为T＝＝ s＝4 s，因为t＝5 s＝1T，所以质点A 在t＝5 s 时刻到达平衡 位置下方，速度方向向下，正向波谷运动，所以从t＝5 s 时刻开始扫描质点A 的振动图象， D 图最符合实际. 7.(2018·北京101 中学高二下学期期中)如图4 所示，一束平行光经玻璃三棱镜折射后分解为 互相分离的a、b、c 三束单色光.比较a、b、c 三束光，可知( ) 图4 A.当它们在真空中传播时，c 光的波长最短 B.当它们在玻璃中传播时，c 光的速度最大 C.若它们都从玻璃射向空气，c 光发生全反射的临界角最大 D.对同一双缝干涉装置，c 光干涉条纹之间的距离最小 答案 AD 解析 由题图可知，c 光的偏折程度最大，则玻璃对c 光的折射率最大，频率最大，根据λ ＝知，在真空中c 光的波长最短，A 正确；根据v＝知，c 光在玻璃中传播的速度最小，B 错误；根据sin C＝知，c 光发生全反射的临界角最小，C 错误；c 光的频率最大，则波长最 小，根据Δx＝λ 知，c 光干涉条纹之间的距离最小，D 正确. 8.(2017·浙江11 月选考)有两列频率相同、振动方向相同、振幅均为A、传播方向互相垂直的 平面波相遇发生干涉.如图5 所示，图中实线表示波峰，虚线表示波谷，a 为波谷与波谷相遇 点，b、c 为波峰与波谷相遇点，d 为波峰与波峰相遇点，e、g 是a、d 连线上的两点，其中 e 为连线的中点，则( ) 图5 A.a、d 处的质点振动加强，b、c 处的质点振动减弱 B.从图示时刻经过半个周期，e 处的质点通过的路程为4A C.从图示时刻经过半个周期，g 处的质点加速向平衡位置运动 D.从图示时刻经过四分之一周期，d 处的质点振幅恰好为零 答案 ABC 解析 由题意可知两列波满足发生干涉的条件，a、d 两点分别为波谷与波谷叠加和波峰与 波峰叠加，属于振动加强点，而b、c 两点为波峰与波谷叠加，属于振动减弱点，选项A 正 确；由题图可知，e、g 均为振动加强点，题图所示时刻，e 点处在平衡位置，经过半个周期 后，e 处质点通过的路程为4A，选项B 正确；题图所示时刻g 处质点加速向平衡位置振动， 半个周期后加速向平衡位置运动，选项C 正确；d 处质点振动的振幅为偏离平衡位置的最大 距离，是一定值2A，不会发生变化，选项D 错误. 9.(2016·天津卷)在均匀介质中坐标原点O 处有一波源做简谐运动，其表达式为y＝5sin(t)， 它在介质中形成的简谐横波沿x 轴正方向传播，某时刻波刚好传播到x＝12 m 处，波形图象 如图6 所示，则( ) 图6 A.此后再经6 s 该波传播到x＝24 m 处 B.M 点在此后第3 s 末的振动方向沿y 轴正方向 C.波源开始振动时的运动方向沿y 轴负方向 D.此后M 点第一次到达y＝－3 m 处所需时间是2 s 答案 AB 解析 波的周期T＝＝ s＝4 s，波长λ＝8 m，波速v＝＝2 m/s，则再经过6 s，波传播的距 离为x＝vt＝12 m，该波传到x＝24 m 处，选项A 正确；M 点在此时振动方向沿y 轴负方向， 则此后第3 s 末，即经过了T，该点的振动方向沿y 轴正方向，选项B 正确；因波传到x＝12 m 处时，质点向y 轴正方向振动，故波源开始振动时的运动方向沿y 轴正方向，选项C 错误； M 点第一次到达y＝－3 m 位置时，所需的时间小于＝2 s，选项D 错误. 10.如图7 所示为一列沿x 轴传播的简谐横波，实线为t＝0 时刻的波形图，虚线为t＝0.2 s 时 刻的波形图.已知该波的波速是v＝0.8 m/s，则下列说法正确的是( ) 图7 A.这列波的波长为10 cm B.这列波的周期为0.15 s C.这列波可能沿x 轴正方向传播 D.在t＝0 时刻，x＝4 cm 处的质点速度沿y 轴负方向 答案 BD 解析 由题图可知，这列波的波长为12 cm，选项A 错误；由v＝得，这列波的周期T＝＝ 0.15 s，选项B 正确；t＝0.2 s＝1T，由题图可知，波沿x 轴负方向传播，选项C 错误；由 “同侧法”知，t＝0 时刻，x＝4 cm 处质点的速度沿y 轴负方向，选项D 正确. 11.(2018·复旦附中高二期中)如图8 所示，质量相等的两个滑块位于光滑水平桌面上.其中弹 簧两端分别与静止的滑块N 和挡板P 相连接，弹簧与挡板的质量均不计，滑块M 以初速度 v0向右运动，它与挡板P 碰撞后开始压缩弹簧，最后滑块N 以速度v0向右运动.在此过程中( ) 图8 A.M 的速度等于0 时，弹簧的弹性势能最大 B.M 与N 具有相同的速度时，两滑块动能之和最小 C.M 的速度为时，弹簧的长度最长 D.M 的速度为时，弹簧的长度最短 答案 BD 解析 M、N 两滑块与弹簧组成的系统在整个过程中动量守恒，当M 与N 具有相同的速度时， 弹簧弹性势能最大，系统动能损失最大，损失的动能转化为弹簧的弹性势能，A 错误，B 正 确；M 的速度为时，弹簧的压缩量最大，弹簧的长度最短，C 错误，D 正确. 12.如图9 所示，两个完全相同的小球A、B 用等长的细线悬于O 点，线长为L，若将A 由图 示位置静止释放，则B 球被碰撞后第一次速度为零时距最低点的高度可能是( ) 图9 A. B. C. D. 答案 ABC 解析 设A、B 的质量均为m，A 从静止到最低点，由动能定理得mg·＝mv2，A、B 碰撞瞬 间，由动量守恒得mv＝mvA＋mvB(取水平向右为正方向).A、B 碰撞前后动能不增加， mv2≥mvA 2＋mvB 2，B 球被碰后第一次速度为零过程中，由动能定理得mvB 2＝mgh，且 vA≤vB，由以上各式，将选项中h 值代入符合条件即可，故A、B、C 正确. 二、实验题(本题共2 小题，共13 分) 13.(6 分)(2017·浙江11 月选考)在“测定玻璃的折射率”实验时， (1)下列做法正确的是________. A.入射角越大，误差越小 B.在白纸上放好玻璃砖后，用铅笔贴着光学面画出界面 C.实验时既可用量角器，也可用圆规和直尺等工具进行测量 D.判断像与针是否在同一直线时，应该观察大头针的头部 (2)小明同学在插针时玻璃砖的位置如图10 所示，根据插针与纸上已画的界面确定入射点与 出射点，依据上述操作所测得的折射率________(填“偏大”“偏小”或“不变”). 图10 (3)小明同学经正确操作后，在纸上留下四枚大头针的位置P1、P2、P3和P4，AB 和CD 是描 出的玻璃砖的两个边，如图11 所示，请在虚线框中画出光路图. 图11 答案 (1)C(2 分) (2)偏小(2 分) (3)光路图见解析(2 分) 解析 (1)本实验在用插针法时，角度不宜过大，否则很难确定折射角，选项A 错误；不能 用铅笔贴着光学面画界面，选项B 错误；本实验通过n＝求折射率，也可以画出两个半径一 样的圆，通过sin θ＝将角度转化为角度对边之比求折射率，选项C 正确；在观察像与针是 否在一条直线时，应该观察大头针底部，选项D 错误. (2)由图甲可知，此次测量的折射角偏大，导致测得的折射率偏小. 甲 (3)光路图如图乙所示. 乙 14.(7 分)碰撞一般分为弹性碰撞和非弹性碰撞，发生弹性碰撞时系统的动量守恒、机械能也 守恒，发生非弹性碰撞时，系统动量守恒，但机械能不再守恒.为了判断碰撞的种类，某兴 趣实验小组设计了如下实验.实验步骤如下： (1)按照如图12 所示的实验装置图，安装实物图. 图12 (2)用石蜡打磨轨道，使ABC 段平整光滑，其中AB 段是曲面，BC 段是水平面，C 端固定一 重垂线. (3)O 是C 的投影点，OC＝H，在轨道上固定一挡板D，从贴紧挡板D 处由静止释放质量为 m1的小球1，小球1 落在M 点，用刻度尺测得M 点与O 点的距离为2l. (4)在C 的末端放置一个大小与小球1 相同的小球2，其质量为m2.现仍从D 处静止释放小球 1，小球1 与小球2 发生正碰，小球2 落在N 点，小球1 落在P 点，测得OP 为l，ON 为3l. (5)根据实验步骤和上述实验数据，可以得出小球1 与2 的质量之比＝________. (6)若两小球均看成质点，以两球为系统，碰前系统初动能Ek0＝________，碰后系统末动能 Ek＝________(用题目中字母H、m2、l 和重力加速度g 表示)，则可以得出两球的碰撞是____ ____碰撞. 答案 (5)3∶1(2 分) (6)(2 分) (2 分) 弹性(1 分) 解析 (5)小球1 运动到C 端的速度为v1，在空中做平抛运动，水平方向2l＝v1t，竖直方向 H＝gt2，由于球1 两次均从同一高度自由下滑，到C 端动能一样，速度均为v1，设小球1 与 小球2 碰撞后水平速度分别为v1′、v2′，碰撞前后瞬间系统动量守恒，以向右为正方向，对 小球1 和小球2 组成的系统，由动量守恒定律得：m1v1＝m1v1′＋m2v2′，碰后两球均在空中做 平抛运动，小球1 水平方向：l＝v1′t，小球2 水平方向：3l＝v2′t，解得＝3∶1. (6)以两球为系统，碰前系统初动能Ek0＝m1v1 2＝，碰后系统末动能Ek＝m1v1′2＋m2v2′2＝， 则Ek0＝Ek，碰撞过程系统机械能守恒，两球碰撞是弹性碰撞. 三、计算题(本题共4 小题，共39 分) 15.(8 分)(2018·深圳乐而思联考)位于坐标原点处的振源产生了一列沿x 轴正方向传播的横波， 当x＝5 m 处的质点b 刚好起振时，振动方向沿y 轴负方向，此时位于x＝2 m 处的质点a 刚 好位于波峰，从该时刻开始计时，经过t＝0.2 s 质点a 第二次位于波峰.已知该简谐横波的波 长为λ＝4 m，振幅为A＝2 cm. (1)该简谐横波的波速多大？ (2)从计时开始x＝9 m 处的质点c 需经过多长时间第一次位于波峰？在该过程中x＝9 m 处的 质点c 运动的总路程为多大？ 答案 (1)20 m/s (2)0.35 s 6 cm 解析 (1)x＝2 m 处的质点a 连续两次位于波峰的时间间隔是0.2 s，所以该简谐横波周期为 T＝0.2 s(1 分) 波速为v＝＝ m/s＝20 m/s(2 分) (2)由t＝0 时刻到x＝9 m 处的质点c 第一次位于波峰，该简谐横波向右传播的距离为s＝(9 －2) m＝7 m(1 分) 则所需时间为t＝＝ s＝0.35 s(1 分) 在上述时间内，x＝9 m 处的质点c 的振动时间为t1＝0.35 s－ s＝0.15 s(1 分) 0.15 s＝T，质点c 由平衡位置开始振动， 因此x＝9 m 处的质点c 通过的路程为s 路＝4×2× cm＝6 cm.(2 分) 16.(8 分)(2018·南阳市期末)如图13 所示，AOB 是由某种透明物质制成的圆柱体的横截面(O 为圆心)，其折射率为.今有一束平行光以45°的入射角射向柱体的OA 平面，这些光线中有一 部分不能从柱体的AB 面上射出，设凡射到OB 面的光线全部被吸收，也不考虑OA 面的反 射.求： 图13 (1)光线从透明物质射向真空时发生全反射的临界角； (2)圆柱体AB 面上有射出光线的部分占AB 面的几分之几？ 答案 (1)45° (2) 解析 (1)由公式sin C＝，(2 分) 得临界角为：C＝45°(1 分) (2)从O 点射入的光线，折射角为γ， 根据折射定律有：n＝，(1 分) 解得：γ＝30°(1 分) 设从某位置P 入射的光线，折射到AB 弧面上Q 点时，入射角恰等于临界角C， △PQO 中α＝180°－90°－C－γ＝15°，(1 分) 所以有射出光线的区域对应的圆心角为：β＝90°－α－γ＝45°(1 分) 有射出光线的部分占AB 面的比例为＝(1 分) 17.(11 分)如图14 所示，水平光滑的地面上有A、B、C 三个可视为质点的木块，质量分别为 1 kg、6 kg、6 kg.木块A 的左侧有一半径R＝0.1 m 的固定的粗糙半圆弧轨道，一开始B、C 处于静止状态，B、C 之间的弹簧处于原长.给木块A 一个水平向右的初速度，大小为v1＝8 m/s，与木块B 碰撞后，A 被反弹，速度大小变为v2＝4 m/s.若A 恰好能通过圆弧轨道的最高 点，(重力加速度g 取10 m/s2)求： 图14 (1)木块A 克服圆弧轨道摩擦力所做的功； (2)弹簧具有的最大弹性势能. 答案 (1)5.5 J (2)6 J 解析 (1)由木块A 恰好通过圆弧轨道最高点有mAg＝mA(1 分) 解得vA＝1 m/s(1 分) 木块A 从被反弹到运动到最高点的过程，由动能定理得 －mAg·2R－Wf＝mAvA 2－mAv2 2(2 分) 解得Wf＝5.5 J(1 分) (2)以水平向右为正方向，根据动量守恒定律得mAv1＝mBvB－mAv2(1 分) 解得vB＝2 m/s(1 分) 弹簧压缩至最短时，B、C 速度相同，有mBvB＝(mB＋mC)v(1 分) 解得v＝1 m/s(1 分) 弹簧具有的最大弹性势能Ep＝mBvB 2－(mB＋mC)v2＝6 J.(2 分) 18.(12 分)(2018·河南八校联考)如图15 所示，质量为M＝4 kg 的长木板A 静止放在光滑水平 地面上，质量为m1＝4 kg 的物块B 位于木板A 的左端，质量为m2＝4 kg 的物块C 位于木板 A 的右端，物块B 与木板A 间的动摩擦因数为μ＝0.5，物块C 下表面光滑.某时刻，使物块B 以速度v1＝2 m/s 从左向右运动，同时使物块C 以速度v2＝2 m/s 从右向左运动，已知当A、 B 速度相等时，B、C 发生碰撞，碰后粘在一起运动，B、C 未从木板上滑落，重力加速度g 取10 m/s2，B、C 均看成质点，则： 图15 (1)木板A 的最大速度为多少？ (2)A、B 间摩擦产生的热量为多少？ 答案 (1)1 m/s (2)7 J 解析 (1)B、C 碰撞前，A 做加速运动；B、C 碰撞后，A 做减速运动.故A、B 速度相等时， A 的速度最大，对A、B 系统，由动量守恒定律：m1v1＝(m1＋M)v(2 分) 解得v＝1 m/s.(1 分) (2)以向右为正方向，B、C 碰撞过程动量守恒：m1v－m2v2＝(m1＋m2)v′(1 分) 解得v′＝－0.5 m/s(1 分) 碰撞过程中能量损失ΔE1＝m1v2＋m2v2 2－(m1＋m2)v′2＝9 J，(2 分) 当A、B、C 相对静止时有： m1v1－m2v2＝(M＋m1＋m2)v″(2 分) 解得v″＝0，(1 分) A、B 间摩擦产生的热量Q＝m1v1 2＋m2v2 2－ΔE1＝7 J