新教材适用2023_2024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．(2022·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．图乙为光照射到小圆孔得到的衍射图样

C．图丙海市蜃楼是光的全反射现象，原因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，若用光照射很小的不透明圆板时，后面会出现一亮点，故B错误；海市蜃楼和沙漠蜃景都是光的全反射现象，而海市蜃楼的原因是下层温度低，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．(2023·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－Mu

C．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＝－x

C．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(忽略小球半径)，小球在纸面内摆动的周期等于小球在垂直纸面内摆动的周期(摆动角度非常小)

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＝mgsin θ， 因为θ较小， sin θ＝，考虑到回复力的方向与位移x的方向相反，所以F＝－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＝2π可知，小球在纸面内摆动的摆长小于小球在垂直纸面内摆动的摆长，所以小球在纸面内摆动的周期小于小球在垂直纸面内摆动的周期， D错误。

4．(2022·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＝4 m/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＝0.15 s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＝0.15 s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. (2022·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＝分析知，光线a在雨滴中的传播速度较小，故D错误。

6．双缝干涉实验装置如图所示，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。如果将入射的绿光换成红光或蓝光，讨论屏上O点及其上方的干涉条纹的情况是：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＝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．(2022·全国高二课时练习)如图所示，图中阴影部分ABC为一透明材料做成的柱形光学元件的横截面，该种材料折射率n＝，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，在纸面内照射弧面AC，若只考虑首次从圆弧AC直接射向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R

C．照射在AC边上的入射光，有弧长为πR区域的光不能从AB、BC边直接射出

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sin C＝＝，解得：C＝37°，故A错误；假设光线沿DE方向照射到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方向照射到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＝，即照射在AC边上的入射光，有弧长为πR区域的光不能从AB、BC边直接射出。由几何知识求得该光学元件的BC边上有光射出部分的长度为CG＝Rtan 37°＝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。根据sin C＝，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．(2023·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(采用3 300～5 000 MHz频段)，相比现有的4G通信技术(采用1 880～2 635 MHz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．(2022·四川宜宾市叙州区第二中学校高二期中)图(a)为一列简谐横波在t＝0.10 s时刻的波形图，P是平衡位置在x＝1.0 m处的质点，Q是平衡位置在x＝4.0 m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时刻开始计时P点的振动方程为y＝10sincm

B．从t＝0时刻开始计时，P、Q两点在t1＝ s时位移相同

C．在t＝1.0 s时刻，设波已经传播过x＝－100 m处，那么在t＝1.8 s时，x＝－32.5 m的R点在处于平衡位置下方在向上振动

D．从t＝0.10 s到t＝0.225 s，质点P通过的路程为5(6－) cm

 解析：因为t＝0.10 s时刻质点Q向下振动，可知波沿x轴负向传播，波的周期T＝0.2 s，则ω＝＝10π rad/s，振幅A＝10 cm，t＝0时刻，质点P的位置在x轴下方与t＝0.10 s时刻关于x轴对称，则质点P的初相φ＝，从t＝0时刻开始计时P点的振动方程为y＝10sin cm，选项A错误；从t＝0时刻开始计时，P点在t1＝ s时位移yP＝10sin cm＝－10sin  cm, Q质点在t1＝ s时位移yQ＝10sincm＝－10sin cm，选项B正确；在t＝1.0 s时刻，质点Q在平衡位置向上振动，因QR＝36.5 m＝4.5λ＋，则此时R点在平衡位置下方向下振动，再经过0.8 s＝4T，即在t＝1.8 s时刻，R点还是在平衡位置下方向下振动，选项C错误；从t＝0.10 s到t＝0.225 s，经过的时间为Δt＝0.125 s＝T，质点P振动到最低位置，通过的路程为s＝3A－A＝5 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＝0.6 kg，m＝0.2 kg的两个小球，中间夹着一个被压缩的具有Ep＝10.8 J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＝0.425 m的竖直放置的光滑半圆形轨道，如图所示。g取10 m/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3.4 N·s

B．M离开轻弹簧时获得的速度为9 m/s

C．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1.8 N·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＝Mv＋mv

解得v1＝3 m/s，v2＝9 m/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

mv＝mv′＋mg×2R，得v2′＝8 m/s

由A运动到B的过程由动量定理得

I合＝mv2′－(－mv2)＝3.4 N·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＝gt2，结合从A到B的能量关系mv＝mg·2R＋mv′，整理得x＝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＝1.8 N·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。把答案直接填在横线上)

11．(8分)某物理兴趣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，可忽略不计，当地重力加速度大小为g。采用的实验步骤如下：

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．改变弹簧压缩量，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)该实验要验证“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 　等于b的动量大小 mbsb　。(用上述实验所涉及物理量的字母表示)

解析：(1)螺旋测微器的读数为2.5 mm＋0.050 mm＝2.550 mm。

(2)烧断细线后，a向左运动，经过光电门，根据速度公式可知，a经过光电门的速度为va＝，故a的动量为Pa＝。b离开平台后做平抛运动，根据平抛运动规律可得，h＝gt2及sb＝vbt，联立解得vb＝sb，故b的动量为pb＝mbvb＝mbsb。

12．(8分)(2023·全国高二课时练习)利用双缝干涉测定光的波长的实验中，双缝间距d＝0.4 mm，双缝到光屏间的距离l＝0.5 m，实验时，接通电源使光源正常发光，调整光路，使得从目镜中可以观察到干涉条纹。

(1)若想增加从目镜中观察到的条纹个数，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．使用间距更小的双缝

(2)某种单色光照射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＝11.1 mm，在B位置时游标卡尺读数为xB＝15.6 mm，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)如果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。则在这种情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)若想增加从目镜中观察到的条纹个数，由相邻两个亮条纹或暗条纹的间距公式

Δx＝·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＝＝＝0.75 mm，

②该单色光的波长

λ＝＝ m＝6.0×10－7 m。

(3)如果测量头中的分划板中心刻线与干涉条纹不在同一方向上，则在这种情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，只写出最后答案不能得分，有数值计算的题，答案中必须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)的质点刚好开始振动，在t1＝0.6 s时，P质点位于波峰位置，且0.6 s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＝0.05 m/s　(2)t3＝2.6 s

解析：(1)由题图可知波长λ＝4 cm，

t1＝0.6 s＝T，则T＝0.8 s，

波速v＝＝0.05 m/s；

(2)当质点Q第一次达到波峰时：

t2＝＝ s＝1 s，

质点Q第三次位于波峰的时刻t3＝t2＋2T＝2.6 s。

14．(12分)(2022·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。驾驶员发现其正前方停有汽车B，立即采取制动措施，但仍然撞上了汽车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4.5 m，A车向前滑动了2.0 m。已知A和B的质量分别为2.0×103 kg和1.5×103 kg，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10 m/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)3.0 m/s　(2)4.25 m/s

解析：(1)设B车的质量为mB，碰后加速度大小为aB。根据牛顿第二定律有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v′＝2aBsB，②

联立①②式并利用题给数据得v′B＝3.0 m/s。③

(2)设A车的质量为mA，碰后加速度大小为aA，根据牛顿第二定律有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v′＝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＝4.25 m/s。⑦

15．(11分)(2022·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＝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)　(2)　(3) x≥R

解析：(1)如图，光线垂直于玻璃砖上表面入射，不改变方向，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＝＝＝。

(2)由几何关系可知PA＝R, AQ＝R，

设光在玻璃砖中的传播速度为v，有n＝，

光束从OM上的P点到达光屏上的Q点所用的时间为t＝＋，联立方程可得t＝。

(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sin C＝，

由几何关系可知sin C＝，

可得x0＝R，

故x≥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＝0.9 kg的小滑块A和质量M＝4 kg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＝1 m/s的速率顺时针转动。现用质量m0＝100 g的子弹以速度v0＝40 m/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。已知小滑块A与传送带之间的动摩擦因数μ＝0.1，传送带两端的距离l＝3.5 m，两小滑块均可视为质点，忽略空气阻力，重力加速度g取10 m/s2。求：

(1)小滑块A滑上传送带左端时的速度大小；

(2)小滑块A在第一次压缩弹簧过程中弹簧的最大弹性势能；

(3)小滑块A第二次离开传送带时的速度大小。

答案：(1)4 m/s　(2)3.6 J　(3)1 m/s

解析：(1)子弹打入小滑块A的过程中动量守恒，

则m0v0＝(m0＋m)v1

解得v1＝4 m/s。

(2)小滑块A从传送带的左端滑到右端的过程中，

根据动能定理有

－μ(m0＋m)gl＝(m0＋m)v－(m0＋m)v，

代入数据解得v2＝3 m/s，

因为v2＞v，所以小滑块A在第一次到达传送带右端时速度大小为3 m/s。小滑块A第一次压缩弹簧的过程中，当小滑块A和B的速度相等时，弹簧的弹性势能最大，根据动量守恒定律有(m0＋m)v2＝(m0＋m＋M)v3，

代入数据解得v3＝0.6 m/s，

根据能量守恒定律得Epm＝(m0＋m)v－(m0＋m＋M)v，

代入数据解得Epm＝3.6 J。

(3)从小滑块A开始接触弹簧到弹簧恢复原长，整体可看成弹性碰撞，则有

(m0＋m)v2＝(m0＋m)v4＋Mv5，

(m0＋m)v＝(m0＋m)v＋Mv，

解得v4＝－1.8 m/s，v5＝1.2 m/s，

设小滑块A又滑回传送带上且减速到零时在传送带上滑动的距离为L，则根据动能定理有

－μ(m0＋m)gL＝0－(m0＋m)v，

解得L＝1.62 m。

由于L<l，小滑块A滑回传送带上先减速到零，再在传送带上加速到与传送带共速，设小滑块A与传送带共速时向右滑动的距离为s，则根据运动学公式得2μgs＝v2－0，

解得s＝0.5 m。

由于s<L，则小滑块A第二次从传送带离开时的速度大小为1 m/s，且从传送带右端离开。