模块综合试卷(一)（配套教参Word）-【步步高】2025-2026学年高二物理选择性必修第一册学习笔记（人教版）

本讲义聚焦高中物理光学、力学模块综合复习，涵盖全反射、衍射、干涉等光学现象，单摆、弹簧振子的简谐运动，光的折射与传播，动量定理与守恒，碰撞及简谐横波等核心知识点，通过综合题目构建从基础概念到应用的学习支架。 资料以科学思维与科学探究为特色，题目设计注重模型建构（如单摆、弹簧振子模型）和科学推理（如动量守恒计算），实验题（双缝干涉测波长）培养证据处理能力。课中辅助教师强化模块知识关联，课后助力学生查漏补缺，提升知识应用与问题解决能力。

模块综合试卷(一) (满分：100分) 一、单项选择题：本题共7小题，每小题4分，共28分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。 1.(2024·沈阳市高二期末)对于以下光学现象的判断正确的是(　　) A.图甲中潜水员认为水面以上所有景物都出现在一个倒立的圆锥里，这是全反射现象 B.图乙中心的亮斑被称为“泊松亮斑”，圆孔越小衍射越明显 C.图丙是竖直金属环肥皂膜的干涉条纹照片，在白光下是水平的彩色条纹 D.图丁中水里的气泡看上去特别明亮，是因为光的折射 答案　C 解析　题图甲中潜水员认为水面以上所有景物都出现在一个倒立的圆锥里，这是折射现象，故A错误；题图乙中心的亮斑被称为“泊松亮斑”，属于圆板衍射，圆板的尺寸越小衍射越明显，故B错误；题图丙是竖直金属环肥皂膜的干涉条纹照片，在白光下是水平的彩色条纹，故C正确；题图丁中水里的气泡看上去特别明亮，是因为光的全反射，故D错误。 2.(2025·吉林省乾安县第七中学高二月考)如图所示，虚线和实线分别为甲、乙两个单摆做简谐运动的图像，则(　　) A.甲、乙两个单摆的振幅分别为2 cm、－1 cm B.甲、乙两个单摆的机械能可能相等 C.第4 s末，甲、乙两个摆球的加速度均为零 D.第2 s末甲的速度达到最大，乙的向心加速度达到最大 答案　B 解析　振幅为偏离平衡位置的最大距离，故甲、乙两个单摆的振幅分别为2 cm、1 cm，A错误；摆球质量未知，故甲、乙两个单摆的机械能可能相等，B正确；第4 s末，两摆球均在平衡位置，故甲、乙两摆球切线方向的加速度均为零，但向心加速度均不为零，C错误；第2 s末甲处于平衡位置，速度达到最大，乙处于最大位移处，速度为零，向心加速度为零，D错误。 3.(2024·重庆市高二期末)光照射到水雾上的光路图如图所示，已知a光与界面的夹角为30°。b光的折射率为，b光与法线的夹角为45°，光在空气中的传播速度为c，水雾半球的半径为R。则下列说法正确的是(　　) A.a光在水雾半球中的传播时间为 B.a光在水雾半球中的传播时间为 C.b光从水雾半球进入空气速度变快，波长变短 D.在水雾半球中a光的速度比b光的速度大 答案　A 解析　对b光根据折射定律nb＝，则i＝30°，则a光的折射率na＝，a光在水雾半球中的传播速度va＝，传播时间为 t＝，选项A正确，B错误；b光从水雾半球进入空气速度变快，根据λ＝vT，可知周期不变，波长变长，选项C错误；根据v＝，因a光的折射率大于b光，可知在水雾半球中a光的速度比b光的速度小，选项D错误。 4.一质量为2 kg的物块在合外力F的作用下从静止开始沿直线运动。F随时间t变化的图线如图所示，则(　　) A.t＝2 s时物块的速率为1 m/s B.t＝2 s时物块的速率为4 m/s C.t＝4 s时物块的速率为3 m/s D.t＝4 s时物块的速率为1 m/s 答案　D 解析　对物块应用动量定理，0~2 s内有F1t1＝mv1，代入数据得v1＝2 m/s，故A、B错误；对物块应用动量定理，0~4 s内有F1t1－F2t2＝mv2，代入数据得v2＝1 m/s，故C错误，D正确。 5.如图，某次冰壶比赛，甲壶以速度v0与静止的乙壶发生正碰。已知冰面粗糙程度处处相同，两壶完全相同，从碰撞到两壶都静止，乙的位移是甲的9倍，则(　　) A.两壶碰撞过程无机械能损失 B.两壶碰撞过程动量变化量相同 C.碰撞后瞬间，甲壶的速度为 D.碰撞后瞬间，乙壶的速度为v0 答案　C 解析　两壶碰后在冰面上滑行，则有a＝＝μg，两壶完全相同，从碰撞到两壶都静止，乙的位移是甲的9倍，设碰后两壶的速度分别是v1和v2，根据0－v2＝－2ax，得v1∶v2＝1∶3，根据动量守恒定律得mv0＝mv1＋mv2，解得v1＝，v2＝，C正确，D错误；两壶碰撞过程机械能的变化量为ΔE＝mmm＝－m，机械能有损失，A错误；动量的变化量是矢量，两壶碰撞过程动量变化量大小相同，但方向相反，B错误。 6.(2024·成都市高二期中)一列简谐横波沿直线传播，直线上相距10.5 m的质点a、b的振动图像分别如图中a、b所示，质点a的振动滞后于质点b。下列说法正确的是(　　) A.该波的振幅为20 cm B.该波由质点b传播到质点a可能历时3 s C.该波的波速大小不可能为10.5 m/s D.该波的波长可能为8.4 m 答案　D 解析　由振动图像可知，该波的振幅为10 cm，A错误；由题意分析可知，质点a、b间的距离满足xab＝10.5 m＝＋nλ(n＝0，1，2，3，…)，可得λ＝ m(n＝0，1，2，3，…)，由振动图像可知，该波的周期为T＝4 s，则波速为v＝ m/s(n＝0，1，2，3，…)，该波由质点b传播到质点a可能经历的时间Δt＝＝(4n＋1) s(n＝0，1，2，3，…)，故该波由质点b传播到质点a不可能历时3 s，波速大小可能为10.5 m/s，波长可能为8.4 m，B、C错误，D正确。 7.如图所示，一轻弹簧竖直放置，两端分别固定物体B和C，此时B、C处于静止状态，O点是弹簧处于原长时物体B上表面所处的位置，B、O间距离为x。把一物体A从静止释放，释放时A、B之间的距离为h，物体A和物体B的质量均为m，发生碰撞后粘在一起向下运动(以后不再分开)，压缩弹簧然后上升到最高点时，物体B的上表面刚好到达D点，O、D之间距离也为x，重力加速度为g，物体C始终静止，下列说法正确的是(　　) A.碰撞后瞬间物体B的速度为 B.运动到O点时，A、B之间弹力不为零 C.物体C的质量可能等于m D.h和x的关系满足h＝4x 答案　C 解析　由运动学公式得碰撞前物体A的速度v0＝，根据动量守恒定律有mv0＝2mv，得碰撞后瞬间物体A、B的速度为v＝，故A错误；O点是弹簧原长位置，所以运动到O点时，A与B系统仅受重力作用，加速度为重力加速度g，所以A、B之间弹力为零，故B错误；A与B碰撞前，B处于平衡状态，对B由平衡条件得mg＝kx，因为C始终静止，当运动至D点时，O、D之间距离也为x，由胡克定律可知弹簧的弹力大小等于物体B受到的重力，所以物体C的质量要大于或等于m，故C正确；A、B碰撞后到A、B系统运动到D点过程，根据能量守恒定律有×2mv2＝2mg×2x，解得h＝8x，故D错误。 二、多项选择题：本题共3小题，每小题6分，共18分。在每小题给出的四个选项中，有多项符合题目要求。全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。 8.(2024·东莞市高二期末)如图甲所示，弹簧振子以O点为平衡位置，在A、B两点之间做简谐运动。当小球位于A点时弹簧处于原长状态。取竖直向上的方向为正方向，小球的位移x随时间t的变化如图乙所示，下列说法正确的是(　　) A.t＝0.4 s时，弹簧具有最大的弹性势能 B.t＝0.8 s时，小球的速度方向竖直向上 C.t＝0.2 s和t＝0.6 s时，小球的加速度相同 D.t＝0.6 s和t＝1.0 s时，小球的速度相同 答案　CD 解析　t＝0.4 s时，小球位于A点，弹簧处于原长状态，弹簧具有最小的弹性势能，A错误；由题图乙可知，t＝0.8 s时，斜率为负，小球的速度方向竖直向下，B错误；t＝0.2 s和t＝0.6 s时，小球处于同一位置，受到相同的弹力，所以合力不变，加速度也相同，C正确； t＝0.6 s和t＝1.0 s时，图线斜率相同，由对称性可知小球的速度相同，D正确。 9.如图所示为一横截面为直角三角形ABC的玻璃棱镜，其中∠A＝30°，D点在AC边上，A、D间距为L，AB＝2L。一条光线平行于AB边从D点射入棱镜，光线垂直BC边射出，已知真空中的光速为c，则(　　) A.玻璃对光线的折射率为 B.光线在棱镜中传播的路程为3L C.光线在棱镜中传播的时间为 D.光线在棱镜中传播的时间为 答案　AC 解析　光路如图，因为光线垂直BC边射出，有β＝30°，光线在E点发生全反射，有α＝30°，可知r＝30°，光线平行于AB边从D点射入棱镜，入射角θ＝60°，由折射定律有n＝，故A正确；△ADE为等腰三角形，由几何关系有 DE＝AD＝L，EB＝AB－2L·cos 30°＝L，解得EF＝EB·cos β＝，光线在棱镜中传播的路程为s＝DE＋EF＝2.5L，故B错误；光线在棱镜中传播的速度v＝，光线在棱镜中传播的时间为t＝，故C正确，D错误。 10.(2024·牡丹江市高二期末)如图所示，质量分别为m、3m的两个小球A、B用长为L的轻质细绳连接，B球穿在光滑水平细杆上，初始时刻，细绳处于水平自然伸长状态，将A、B由静止释放，空气阻力不计，A、B可视为质点，重力加速度为g。从释放到A球运动到最低点的过程中，下列说法正确的是(　　) A.A、B组成的系统动量守恒 B.A球运动到最低点时，B球向右运动距离为L C.A球运动到最低点时，B球的速度为 D.A球运动到最低点的过程中，绳对B做的功为 答案　CD 解析　A、B组成的系统在水平方向上不受外力，A、B组成的系统在水平方向上动量守恒，但系统受到的合外力不为零，系统的总动量不守恒，故A错误；A球运动到最低点时，取水平向左为正方向，水平方向由动量守恒定律得mvA－3mvB＝0，两边同时乘以t，则有mxA－3mxB＝0，其中xA＋xB＝L，解得B球向右运动距离为xB＝L，故B错误；A球运动到最低点时，由A、B系统机械能守恒得mgL＝m×3m，结合mvA－3mvB＝0，联立解得vB＝，故C正确；A球运动到最低点的过程中，对B球由动能定理可得绳对B做的功为W＝×3mmgL，故D正确。 三、非选择题：本题共5小题，共54分。 11.(6分)(2024·哈尔滨市高二期末)某同学利用图甲所示装置测量某种单色光的波长。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。回答下列问题：已知该装置中双缝间距d＝0.50 mm，双缝到光屏的距离L＝0.50 m，在光屏上得到的干涉图样如图乙所示，分划板中心刻线在图中A位置时游标卡尺示数如图丙所示，在B位置时游标卡尺示数如图丁所示。由以上所测数据可以得出形成此干涉图样的单色光的波长为　　　　　 m(结果保留两位有效数字)。  答案　6.4×10－7 解析　20分度游标卡尺的精确度为0.05 mm，分划板中心刻线在A位置时游标卡尺的示数为xA＝111 mm＋1×0.05 mm＝111.05 mm， 分划板中心刻线在B位置时游标卡尺示数为 xB＝115 mm＋10×0.05 mm＝115.50 mm， 则有Δx＝，根据Δx＝λ， 联立解得单色光波长λ＝Δx×10－3× m≈6.4×10－7 m。 12.(8分)某物理兴趣小组利用如图所示的装置验证动量守恒定律。并进行如下的实验操作：组装好实验器材，将小球1由图中的挡板处静止释放，记录小球1在竖直挡板上的撞击点；将直径相等的小球2放在导轨的末端(小球1的质量大于小球2的质量)，记录在竖直挡板上的水平投影点O；然后将小球1由挡板处静止释放，记录小球1、小球2在竖直挡板上的撞击点。回答下列问题： (1)(2分)小球1与小球2相碰后，两球撞在竖直挡板上得到痕迹，其中小球1碰后撞在木板上的　　　　(填“a”“b”或“c”)点。  (2)(2分)为了完成实验的验证，需要测量的物理量有　　　　。  A.小球的直径d B.小球1、小球2的质量m1、m2 C.轨道末端与竖直挡板之间的距离x D.图中a、b、c三点到O点的距离h1、h2、h3 (3)(4分)若两球碰撞过程动量守恒，则关系式　　　　　　　　　　　　成立(用需要测量的物理量的符号表示)。  答案　(1)c　(2)BD　(3) 解析　(1)由题图可知，两个小球打在竖直挡板上，由于三次碰撞的水平位移大小相等，则可知水平速度越大，竖直方向下落的高度越小，由碰撞规律可知，碰后被碰小球的速度最大，则碰后小球2下落的高度最小，而碰后入射小球的速度最小，其下落的高度最大，由此可知碰后小球1在竖直挡板上的碰撞点为c点； (2)根据平抛运动规律可知，下落时间t＝ 则可知初速度v＝＝x 碰前小球1的速度大小为v1＝x 碰后小球1、小球2的速度分别为 v2＝x，v3＝x 若两球碰撞过程动量守恒， 则应有m1v1＝m1v2＋m2v3 整理得， 因此需要测量小球1、小球2的质量m1、m2及a、b、c三点到O点的距离h1、h2、h3，选项B、D正确。 (3)若两球碰撞过程动量守恒， 则关系式成立。 13.(10分)(2024·沈阳市高二期末)如图所示，甲为某一列波在t＝1.0 s时的图像，乙为该波上的P质点的振动图像。 (1)(2分)求该波波速v； (2)(4分)画出再经过3.5 s时的波形图； (3)(4分)求再经过3.5 s时P质点的路程s和位移x。 答案　(1)4 m/s　(2)见解析图　(3)2.8 m　0 解析　(1)由题图甲可知波长为4 m， 由题图乙可知周期为1 s， 该波波速为v＝ m/s＝4 m/s。 (2)由题图乙可知，t＝1.0 s时内P点经过平衡位置向下振动，由题图甲可知此波沿－x方向传播，经3.5 s，波传播的距离为 Δx＝vΔt＝4×3.5 m＝14 m＝3λ， 故此波再经3.5 s时的波形只需将波形向－x方向平移＝2 m即可，如图所示。 (3)再经过3.5 s时P质点的路程 s＝3×4A＝14A＝14×0.2 m＝2.8 m， t＝1.0 s时P点位于平衡位置， 再经过3.5 s，P质点经历3T，仍位于平衡位置，位移为x＝0。 14.(14分)(2025·苏州市陆慕高级中学月考)某玻璃材料制成的光学元件截面如图所示，左边是半径为R的半圆，右边是直角三角形CDE，∠DCE＝60°。A点发出一细光束从B点射入元件后与AO平行(O为半圆的圆心，CD为直径，AO与CD垂直)。已知玻璃的折射率为，B点到AO的距离为R，真空中的光速为c。 (1)(4分)求入射光线AB与AO的夹角α； (2)(5分)作出光线从B点射入元件，到第一次射出元件的光路图； (3)(5分)求光线从B点射入元件，到第一次射出元件所需的时间。 答案　(1)15°　(2)见解析图　(3) 解析　(1)(2)光路图如图 由sin r＝得折射角r＝30° 由折射定律得n＝得i＝45° 由几何关系得α＝i－r＝15° 设光束在玻璃元件中发生全反射的临界角为C，则有sin C＝得C＝45° 由几何知识得光线在CE面上的入射角为60°，大于临界角C，发生全反射。光线在DE面上的入射角为30°，能射出元件； (3)由几何关系得光在元件中传播的路程为 s＝Rcos 30°＋tan 60°＋＝2R 光在元件中传播速度为v＝c 所以光线从B点射入元件到第一次射出元件所需的时间为t＝，解得t＝。 15.(16分)如图所示，A物块固定在水平面上，其上表面是半径为R的光滑四分之一圆弧；B是质量为mB的带四分之一圆弧和水平板的物块，其圆弧半径也为R、上表面光滑，水平部分长为L、上表面粗糙。B物块放在光滑水平面上，B物块左端与A物块右端等高且无缝对接不粘连。现将一质量为m1的小滑块1从A物块最高点由静止释放，与另一静止在B物块左端的质量为m2的小滑块2发生弹性碰撞，碰后滑块1瞬间被锁定在A物块上。已知R＝0.2 m，L＝0.5 m，m1＝0.3 kg，m2＝0.1 kg，mB＝0.2 kg，重力加速度g取10 m/s2。 (1)(6分)求碰后瞬间滑块2的速度大小； (2)(4分)若物块B被锁定在光滑水平面上，滑块2沿B物块上表面恰好能滑到B物块顶端，求滑块2与B物块水平部分上表面间的动摩擦因数； (3)(6分)若物块B未被锁定在光滑水平面上，求滑块2在物块B上能上升的最大高度及其最终的速度大小。[滑块2与B物块水平面间的动摩擦因数μ取第(2)问中数值] 答案　(1)3 m/s　(2)0.5　(3)0.05 m　1 m/s 解析　(1)滑块1由A物块上滑下，其机械能守恒，设滑块1碰前速度为v0，则m1gR＝m1，解得v0＝＝2 m/s，滑块1与滑块2发生弹性碰撞，系统的动量守恒、机械能守恒， 则m1v0＝m1v1＋m2v2， m1m1m2， 解得v1＝v0＝1 m/s， v2＝v0＝3 m/s (2)物块B固定，由动能定理得－μm2gL－m2gR＝0－m2，解得μ＝0.5 (3)物块B不固定，系统水平方向动量守恒，设滑块2沿物块B上滑的高度为h， 则m2v2＝(m2＋mB)v 由功能关系得μm2gL＝m2(m2＋mB)v2－m2gh，解得h＝0.05 m，滑块2沿物块B滑动到最高点后，接下来相对B往下滑，假设最终相对物块B静止，系统水平方向动量守恒有m2v2＝(m2＋mB)v'，对全程滑上再滑下到相对静止，由功能关系得μm2gx＝m2(m2＋mB)v'2，解得v'＝1 m/s，x＝0.6 m，由于x＝0.6 m<2L＝1 m，故假设成立。所以最终滑块2的速度大小v'＝1 m/s。 学科网（北京）股份有限公司 $