第四章 光 章末综合检测（Word版含答案）

人教版选择性必修第一册 第四章 章末综合检测
一、单选题
1．如图所示，足够长的光滑平行金属导轨水平放置，间距为L，两根完全相同的导体棒1、2垂直导轨放置并紧挨在一起，整个装置处于竖直向下的磁感应强度大小为B的匀强磁场中，导体棒的电阻均为R，质量均为m，现给导体棒1水平向右的初速度v，则在以后的运动过程中，两导体棒之间的最大距离为（　　）
A． B． C． D．
2．如图所示，质量为m的物体在水平外力F的作用下，沿水平面做匀速运动，速度大小为v，当物体运动到A点时撤去外力F．物体由A点继续向前滑行过程中经过B点，则物体由A点到B点的过程中，下列说法中正确的是（ ）
A．速度v越大，摩擦力对物体的冲量越小；摩擦力做功与速度v的大小无关
B．速度v越大，摩擦力对物体的冲量越大；摩擦力做功与速度v的大小无关
C．速度v越大，摩擦力对物体的冲量越小；摩擦力做功越少
D．速度v越大，摩擦力对物体的冲量越小；摩擦力做功越多
3．两列简谐横波的振幅都是20cm，传播速度大小相同．实线波的频率为，沿x轴正方向传播；虚线波沿x轴负方向传播．某时刻两列波在如图所示区域相遇，则（ ）
A．在相遇区域会发生干涉现象
B．平衡位置为x＝6m处的质点此刻速度为零
C．平衡位置为处的质点此刻位移
D．从图示时刻起再经过，平衡位置为处的质点的位移
4．质量为,长度为的小车静止在光滑水平面上，小车的左端站立着质量为的人．小车的右端站立着质量为的人，若>且两人从静止开始相向运动，互换位置，则此过程中小车的位移方向和大小为（ ）
A．小车左移，位移大小为L
B．小车左移，位移大小为L
C．小车右移，位移大小为L
D．小车右移，位移大小为L
5．玻璃杯从同一高度落下，掉在水泥地面上比掉在草地上容易碎，这是由于玻璃杯与水泥地面 撞击过程中
A．动能变化较大 B．动量变化较大
C．受到的冲量较大 D．动量变化较快
6．a、b两束平行激光垂直于表面射入截面为等腰直角三角形（截面如图）的玻璃砖，其中b束激光在出射面上发生全反射，下列关于这两束激光的说法中不正确的是（　　）
A．a光在此玻璃砖内传播速度更大
B．该玻璃砖对a光的折射率大于
C．a光对微小障碍物的衍射现象更明显
D．a光和b光分别通过杨氏双缝干涉装置的两个狭缝，不能产生干涉现象
7．关于振动和波，下列说法中正确的是( )
A．物体发生振动，一定会产生波
B．物体做简谐振动的条件是存在回复力
C．振动物体运动到平衡位置时刻，回复力为零
D．当一个弹簧振子做简谐振动时，振子受到的回复力不一定和弹簧的形变成正比
8．跳绳是某高中毕业生体育测试的项目之一，如图高三的小李同学在某次测验过程中，一分钟跳180次，每次跳跃，脚与地面的接触时间为跳跃次所需时间的。取，则他克服重力做功的平均功率约为（　　）
A． B． C． D．
二、多选题
9．一列沿水平方向传播的简谐横波，某时刻的波形图像如图所示，此时图中质点P位于平衡位置下方，速度大小为v，经过0.2s质点P的速度大小和方向第一次跟v相同，再经过1.0s，质点P的速度再次跟v相同，则（　　）
A．波沿x轴负方向传播，波速为 B．波沿x轴正方向传播，波速为
C．经过0.1s，离P点水平距离为3m的质点都到达平衡位置 D．经过0.5s，离P点水平距离为3m的质点都达到平衡位置
10．如图甲所示，电动机通过绕过定滑轮的轻细绳，与放在倾角为的足够长斜面上的物体相连，启动电动机后物体沿斜面上升；在时间内物体运动的图象如图乙所示，其中除时间段图象为曲线外，其余时间段图象均为直线，后电动机的输出功率保持不变；已知物体的质量为，不计一切阻力，重力加速度。则下列判断正确的是（ ）
A．在内电动机所做的功为
B．后电动机的输出功率为
C．在内电动机牵引力的冲量为
D．在内物体沿斜面向上运动了
11．如图所示表示两列同频率相干水波在t=0时刻的叠加情况，图中实线表示波峰，虚线表示波谷。已知两列波的振幅均为2cm，波速为2m/s，波长为0.4m，E点是BD连线和AC连线的交点，下列说法正确的是（　　）
A．A、C两点是振动减弱点
B．E点是振动减弱点
C．B、D两点在该时刻的竖直高度差为8cm
D．t=0.05s，E点离开平衡位置2cm
12．如图甲所示，用不可伸长的轻质细绳拴着一小球，在竖直面内做圆周运动。小球运动到最高点时绳对小球的拉力F与小球速度的平方v2的图象如图乙所示，重力加速度g＝10m/s2，不计一切阻力，下列说法正确的是（　　）
A．小球的质量为0.1kg
B．细绳长为0.1m
C．小球运动到最高点的最小速度为1m/s
D．当小球在最高点的速度为2m/s时，细绳的拉力大小为10N
三、实验题
13．某同学欲采用气垫导轨和光电计时器等器材进行“验证动量守恒定律”的实验。实验装置如图所示，下面是实验的主要步骤：
①测得A和B两滑块上遮光片的宽度均为d；
②安装好气垫导轨和光电门，向气垫导轨通入压缩空气，调节气垫导轨的调节旋钮，使导轨水平；
③利用固定在气垫导轨两端的弹射装置，使滑块A、B分别向左和向右运动，测出滑块A、B在碰撞前经过光电门过程中挡光时间分别为Δt1和Δt2；
④观察发现滑块A、B碰撞后通过粘胶粘合在一起，且运动方向与滑块A碰撞前运动方向相同。
(1)为验证滑块A、B碰撞过程中动量守恒，除了上述已知条件外，还必须要测量的物理量有( )
A．A、B两滑块（包含遮光片）的质量m1、m2
B．两个光电门之间的距离L
C．碰撞后滑块B再次经过光电门b时挡光时间Δt
D．碰撞后滑块A再次经过光电门a时挡光时间
(2)为了验证滑块A、B碰撞过程中动量守恒，请用上述实验过程测出的相关物理量，表示需要验证的关系式是：_____。
(3)有同学认为利用此实验装置还能计算碰撞过程中损失的机械能。请用上述实验过程测出的相关物理量，表示出A、B系统在碰撞过程中损失的机械能________。
14．在做“用双缝干涉测量光的波长”实验时，某同学调整手轮后，从测量头的目镜看去，当分划板中心刻度线对齐A条纹中心时（如图1所示），游标卡尺的示数如图2所示，其示数为1.14cm；接着转动手轮，当分划板中心刻度线对齐B条纹中心时（如图3所示），游标卡尺的示数如图4所示。已知双缝间距为0.05cm，从双缝到屏的距离为1m。
（1）图4游标卡尺的示数为_____cm；
（2）实验时测量多条干涉条纹宽度的目的是_______，所测光的波长为_____m 。（保留两位有效数字）
四、解答题
15．简谐运动是一种理想化运动模型，是最简单、最基本的机械振动，具有如下特点：
①简谐运动的物体受到回复力的作用，回复力的大小与物体偏离平衡位置的位移成正比，回复力方向与物体偏离平衡的位移方向相反，即：，其中为振动系数，其值由振动系统决定；
②简谐运动是一种周期性运动，其周期与振动物体的质量的平方根成正比，与振动系统的振动系数的平方根成反比，而与振幅无关，即：；
如图所示，摆长为、摆球质量为的单摆在间做小角度的自由摆动，当地重力加速度为．试论证分析如下问题：
（）当摆球运动到点时，摆角为，画出摆球受力的示意图，并写出此时刻摆球受到的回复力大小；
（）请结合简谐运动的特点，证明单摆在小角度摆动周期为；
（提示：用弧度制表示角度，当角很小时，，角对应的弧长与它所对的弦长也近似相等）
16．图甲为某列简谐波在t＝0.2s时的波动图象，图乙是这列波上质点P的振动图象，求：
①波的传播速度；
②x＝0处质点的振动方程．
17．如图所示，真空中一半径为R、质量分布均匀的玻璃球，频率一定的细激光束在真空中沿直线AB传播，于玻璃球表面的B点经折射进入玻璃球，并在玻璃表面的D点又以折射进入真空中，已知∠B0D=1200，玻璃球对该激光束的折射率为，光在真空中的传播速度为C．求：
（1）激光束在B点的入射角
（2）激光束在玻璃球中穿越的时间
（3）试分析改变入射角，光线能在射出玻璃球的表面时发生全反射吗？
18．如图所示，光滑轨道槽ABCD与粗糙轨道槽GH通过光滑圆轨道EF平滑连接(D、G处在同一高度)，组成一套完整的轨道，整个装置位于竖直平面内．现将一质量m=1kg的小球从AB段距地面高h0=2m处静止释放，小球滑上右边斜面轨道并能通过轨道的最高点E点．已知CD、GH与水平面的夹角为θ=37°，GH段的动摩擦因数为μ=0.25，圆轨道的半径R＝0.4m，E点离水平面的竖直高度为3R（E点为轨道的最高点），（g=10m/s2，sin37°=0.6，cos37°=0.8）求：
（1）小球第一次通过E点时的速度大小；
（2）小球沿GH段向上滑行后距离地面的最大高度；
（3）若小球从AB段离地面h处自由释放后，小球又能沿原路径返回AB段，试求h的取值范围．
试卷第1页，共3页
试卷第2页，共2页
参考答案：
1．D
【解析】
【详解】
导体棒1开始运动后，受到向左的安培力向右做减速运动，导体棒2受到向右的安培力向右做加速运动，开始时两棒间距逐渐变大，直到两棒速度相等时，两棒间距达到最大，此时由动量守恒定律
对棒1由动量定理
又
解得
故选D。
2．A
【解析】
【分析】
由物体的受力情况可知摩擦力的大小，由功的公式可求得摩擦力所做的功；由冲量的定义可求得冲量的大小．
【详解】
由题意可知，物体匀速运动到A点，说明物体受到的摩擦力等于拉力，故拉力大小不变；由A到B运动的位移相等，故摩擦力做功与速度大小无关；
若速度越大，从A到B的时间越短，则由I=Ft可知冲量越小，故A正确；
故选A．
3．C
【解析】
【详解】
A．两列波的传播速度大小相同．由于两列波的波长不等，由公式知两波的频率不同．所以不能发生干涉现象．故A错误；
B．两列简谐横波在平衡位置为x=6m处，振动加强，速度是两者之和，所以不可能为零．故B错误；
C．两列简谐横波在平衡位置为x=8.5m处的质点是振动加强的，此刻各自位移都大于20cm，故C正确；
D．从图示时刻起再经过0.25s，实线波在平衡位置为x=5m处于波谷，而虚线波也处于y轴上方，但不在波峰处，所以质点的位移y＜0．故D错误；
故选C．
【点睛】
在均匀介质中两列波的波速相同，由得：波长与频率成反比．某时刻两列波的平衡位置正好在x=0处重合，两列波的平衡位置的另一重合处到x=0处的距离应该是两列波的波长整数倍
4．B
【解析】
【详解】
因m1>m3可知当左端的人向右运动，右端的人向左运动时，小车向左运动；设小车向左的位移为x，则由人船模型可知， ，解得：，故选B.
5．D
【解析】
【详解】
玻璃杯从同一高度下落，落地前的速度大小相等，故落地前的动量相等，最后的速度均为零；说明动量的变化一定相等；由动量定理可知冲量也一定相等，由动能定理可知，动能变化也相等，由于掉在水泥地上的时间较短，则说明玻璃杯掉在水泥地上动量变化较快，故D正确。
故选D。
6．B
【解析】
【分析】
【详解】
A．因为b光能在界面发生全反射，可知b光临界角较小，折射率较大，则a光的折射率较小，根据公式
a光在此玻璃砖内传播速度更大，故A正确；
B．由题意可知，a光的临界角大于45°，根据公式可知
即该玻璃砖对a光的折射率小于，故B错误；
C．因a光的频率小，波长大，则a光对微小障碍物的衍射现象更明显，故C正确；
D．因为a、b两种光的频率不同，则a光和b光分别通过杨氏双缝干涉装置的两个狭缝，不能产生干涉现象，故D正确。
故选B。
7．C
【解析】
【详解】
A．波的形成条件包括机械振动和介质，只有机械振动如果没有介质，则不会产生机械波，故A错误；
B．做简谐振动的物体受到的回复力要满足F=-kx，即物体受到的回复力F跟偏离平衡位置的位移x大小成正比，并且总指向平衡位置的力的作用；做简谐振动的物体不仅需要存在回复力，还需要符合回复力的特征，故B错误；
C．平衡位置，是指在简谐运动中，回复力为0的位置，所以振动物体运动到平衡位置时刻，回复力为零，故C正确；
D．当一个弹簧振子做简谐振动时，振子受到的回复力一定和弹簧的形变成正比，故D错误。
故选C。
8．B
【解析】
【分析】
【详解】
跳一次的时间为
人跳离地面向上做竖直上抛运动，到最高点时间为
此过程克服重力做功为
则他克服重力做功的平均功率约为
故选B。
9．BC
【解析】
【分析】
【详解】
AB．经过1.2s后质点P的速度第二次跟v相同，即经过一个全振动，周期为
T=1.2s
由图可知，波长为
波速为
若质点P向上振动，到达平衡位置另一侧对称位置时第一次速度与v相同历时较短，再次回到初始位置时速度第二次与v相同历时较长，符合题意，由“同侧法”可知该列波沿x轴正方向传播，A错误，B正确；
C．离P点水平距离为3m的质点，相距P点半个波长，由AB的分析可知，经过0.1s，P到达平衡位置，故离P点水平距离为3m的质点都到达平衡位置，C正确；
D．经过0.5s，P在平衡位置上方，此时离P点水平距离为3m的质点都未到达平衡位置，D错误。
故选BC。
10．BD
【解析】
【详解】
A．在时间 内，物体的位移为x，电动机做的功为W1，其中
由动能定理得

联立解得
故A错误；
B．由题图乙可知，在 时，物体做匀加速直线运动的加速度大小为
1 s末物体的速度大小达到 ，此过程中设细绳拉力的大小为F1，则根据牛顿第二定律可得

解得
F1=20N
由功率公式可得
故B正确；
C．当物体达到最大速度vm后，细绳的拉力大小F2，由牛顿第二定律和功率的公式可得
由解得
在内由动量定理
解得
故C错误；
D．在内由动能定理
解得
在内物体沿斜面向上运动了
故D正确。
故选BD。
11．AC
【解析】
【详解】
A．点A和点C均为波峰与波谷叠加，为振动减弱点，故A正确；
B．B点是波峰与波峰，D点是波谷与波谷叠加点，即为振动加强点，则E点在振动加强点连线上，也是振动加强点，故B错误；
C．D点在该时刻波峰与波峰叠加，振动加强，偏离平衡位置的位移为4cm，B点在该时刻波谷与波谷叠加，振动加强，偏离平衡位置的位移为－4cm，则D、B两点在该时刻的竖直高度差为8cm，故C正确；
D．波传播的周期
E点为振动加强点且0时刻E点在平衡位置，再经过t=0.05s时，即为，则离开平衡位置的位移大小为4cm，故D错误。
故选AC。
12．BC
【解析】
【分析】
【详解】
BC．在最高点，根据牛顿第二定律得
拉力F为零时有
由图可知，v最小为1m/s，解得
故BC正确；
A．根据
和纵轴截距知，当速度为零时
得
故A错误；
D．在最高点速度为2m/s时，由牛顿第二定律得
代入以上数据得
故D错误。
故选BC。
13． AC
【解析】
【详解】
(1)[1]为了验证动量守恒，需要测量两个滑块的质量；碰撞完成后，两滑块粘在一起，由于滑块B上的挡光片首先通过光电门，为了减小速度测量误差，应将碰撞后滑块B的速度作为整体碰后的速度，故需要测量碰撞后滑块B再次经过光电门b时挡光时间，故选AC。
(2)[2]碰前A、B的速度大小分别为、，碰后两滑块的整体速度大小为，以A的初速度方向为正方向，则动量守恒需要满足
即
(3)[3]损失的机械能为
化简得
14． 1.67cm 减小测量的绝对误差（或提高测量的精确度）
【解析】
【详解】
（1）[1]图4中游标卡尺读数为L2=16mm+7×0.1mm=16.7mm =1.67cm；
（2）[2]实验时测量多条干涉条纹宽度的目的是求其平均值，以减小测量的绝对误差（或提高测量的精确度）；
[3]根据公式
得
又d=0.05cm=5×10-4m，L=1m，L1=1.14cm，则有
代入数据解得
λ=6.6×10-7m
15．（1）；（2）见解析．
【解析】
【分析】
【详解】
（1）单摆受力分析如图所示，即有
（2）由受力分析可得
中，当很小时，有
等于角对应的弧长与半径的比值为
当很小时，弧长近似等于弧长．即摆球偏离平衡位置的位移，即有
系数，代入简谐运动周期公式
单摆周期公式
16．①v＝5m/s②
【解析】
【分析】
【详解】
①从图中可读出
λ＝2m
T＝0.4s
波的传播速度
解得
v＝5m/s
②图乙可知：t=0.2s时质点P向上振动，故简谐波向左传播；那么：t=0.2s时x=0处的质点在平衡位置向下振动；那么，由周期T=0.4s可知：t=0时质点在平衡位置向上振动，故初相位为零，那么，x=0处质点的振动方程为
17．（1）60°（2）3R/c（3）不可能发生全反射
【解析】
【详解】
（1）由几何知识得激光束在在B点折射角为：r=30°
由折射定律得：
得：α=60°．
（2）由几何知识得激光束在玻璃球中穿越的距离为：L=BD=2Rsin60°=R
激光束在玻璃球中传播的速度为：
则此激光束在玻璃中穿越的时间为：
（3）激光束从B点进入玻璃球时，无论怎样改变入射角，折射角都小于临界角，根据几何知识可知光线在玻璃球内表面的D点的入射角不可能大于临界角，所以都不可能发生全反射．
18．（1）4m/s（2）1.62m；（3）h≤0.8m或h≥2.32m
【解析】
【详解】
（1）小球从A点到E点由机械能守恒定律可得：
解得：
（2）D、G离地面的高度
设小球在CH斜面上滑的最大高度为hm，则小球从A点滑至最高点的过程，
由动能定理得
由以上各式并代入数据
（3）①小球要沿原路径返回，若未能完成圆周运动，则
②若能完成圆周运动，则小球返回时必须能经过圆轨道的最高点E，在E点，
此情况对应小球在CH斜面上升的高度为，小球从释放位置滑至最高点的过程，根据动能定理得：
小球从最高点返回E点的过程，根据动能定理得：
由以上各式得h=2.32m
故小球沿原路径返回的条件为h≤0.8m或h≥2.32m
答案第1页，共2页
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