2020昌吉回族自治州昌吉州二中高二下学期期中考试物理试题含答案

这是一份2020昌吉回族自治州昌吉州二中高二下学期期中考试物理试题含答案，共11页。试卷主要包含了选择题，实验题，计算题等内容，欢迎下载使用。

(时间：90分钟 满分：100分)
一、选择题(1～7为单项选择题，5～12为多项选择题．单选每小题5分，多选每小题6分，共65分)
1．如图所示，小球在光滑水平面上的B、C之间做简谐运动，O为BC间的中点，B、C间的距离为10 cm，则下列说法正确的是( D )
A．小球的最大位移是10 cm
B．只有在B、C两点时，小球的振幅是5 cm，在O点时，小球的振幅是0
C．无论小球在哪个位置，它的振幅都是10 cm
D．从任意时刻起，一个周期内小球经过的路程都是20 cm
2．下列说法正确的是( B )
A．物体做受迫振动时，驱动力频率越高，受迫振动的物体振幅越大
B．医生利用超声波探测病人血管中血液的流速应用了多普勒效应
C．两列波发生干涉，振动加强区质点的位移总比振动减弱区质点的位移大
D．因衍射是波特有的特征，所以波遇到障碍物时一定能发生明显衍射现象
3.在做“用单摆测定重力加速度”的实验中，有人提出以下几点建议，可行并尽可能减小误差的是( )
A. 适当加长摆线
B. 质量相同，体积不同的摆球，应选用体积较大的
C. 单摆偏离平衡位置的角度要适当大一些
D. 当单摆经过平衡位置时开始计时，经过一次全振动后停止计时，用此时间间隔作为单摆振动的周期
【答案】A
【解析】
质量相同，体积不同的摆球，应选用体积较小的，B错；当单摆经过平衡位置时开始计时，经过30-50次全振动后停止计时，求出平均周期，D错；
4.关于下列四幅图中所涉及物理知识的论述中，正确的是 ▲
甲
乙
丙
丁
f0
f
A
O
A．甲图中，沙漠中的“蜃景”现象是光的衍射现象引起的
B．乙图中，演示简谐运动的图像实验中，若匀速拉动木板的速度较大，则由图像测得简谐运动的周期较大
C．丙图中，可利用薄膜干涉检查样品的平整度
D．丁图中，由图可知当驱动力的频率f跟固有频率f0相差越大，振幅越大
13.【答案】C
【命题立意】本题旨在考查光的干涉、简谐运动的振动图象、产生共振的条件及其应用。
【解析】A、沙漠中的“蜃景”现象，是光的全反射现象引起的，故A错误；
B、演示简谐运动的图象实验中，若匀速拉动木板的速度较大，会导致图象的横标变大，但
对应的时间仍不变，简谐运动的周期与单摆的固有周期相同，故B错误；
C、利用薄膜干涉，由薄层空气的两表面反射光，频率相同，从而进行相互叠加，达到检查
样品的平整度的目的，故C正确；
D、由图可知当驱动力的频率f跟固有频率f0相同时，才出现共振现象，振幅才最大，故D
错误。
故选：C
5.如图，一束光由空气射向半圆柱体玻璃砖，O点为该玻璃砖截面的圆心，下图能正确描述其光路图的是（ ）
A. B.
C. D.
【答案】A
【解析】
试题分析：光从空气进入玻璃在分界面上会发生折射，且折射角小于入射角，故B、D错误；光从玻璃进入空气折射角应大于入射角，所以C错误；从光密进入光梳，若满足入射角大于临界角的情况，则会发生全反射，故A正确．
考点：本题考查光的折射、全反射
6.如图所示，从点光源S发出的一束细白光以一定的角度入射到三棱镜的表面，经过三棱镜的折射后发生色散现象，在光屏的ab间形成一条彩色光带．下面的说法中正确的是( )
A. 在三棱镜中a侧光的传播速率大于b侧光的传播速率
B. b侧光更容易产生衍射现象
C. 若改变白光的入射角，在屏上最先消失的是b侧光
D. 通过同一双缝干涉装置产生的干涉条纹的间距
【答案】B
【解析】
【详解】由图可以看出,a侧光偏折得较厉害,三棱镜对a侧光的折射率较大,所以a侧光,波长较小,b侧光,波长较大,又v=c/n,所以三棱镜中a侧光的传播速率小于b侧光的传播速率,此题A错误；
b光的波长更长，因此更容易发生衍射现象，B正确；
a光折射率大，因此先消失的是a光，C错误
由双缝干涉的公式，因此b光的条纹间距大于a光的条纹间距，D错误
7.一列向右传播的简谐横波t0＝0时刻的波形如图所示，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( )
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＝eq \f(λ,v)＝eq \f(20,5) s＝4 s，因为t＝5 s＝1eq \f(1,4)T，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．
8.下列关于光学现象的说法，正确的是（ ）
A. 单缝衍射条纹的特征是明暗相间平行等距
B. 肥皂泡呈现彩色条纹是由光的干涉现象造成的
C. 光纤传导利用光的全反射原理，光纤由芯和外套两层组成，内芯的折射率比外套的小
D.拍摄玻璃橱窗内的物品时，要在镜头前加装一个偏振片以过滤橱窗玻璃的反射光
【答案】BD
【解析】
单色光通过某一狭缝形成的衍射条纹为间距不等的亮条纹；故A错误．肥皂泡呈现彩色是光在前后膜的反射光叠加产生的干涉形成的，故B正确．光在光纤中的传输利用了全反射的原理，要求光线从光密介质射向光疏介质，则光纤内芯的折射率比外套的大，故C错误．黄色光的波长大于蓝色光的波长，根据△x=λ知，黄光的波长大，则黄色光条纹间距大，故D正确．反射光属于偏振光，拍摄玻璃橱窗内的物品时，要在镜头前加装一个偏振片以过滤橱窗玻璃的反射光．故E正确．故选BDE．
点睛：解决本题的关键知道衍射、干涉、偏振光的原理等，解决本题的突破口在于通过光电效应比较出两光的频率大小，知道频率、折射率、波长等大小关系．
9.如图所示，有一束平行于等边三棱镜截面ABC的单色光从空气射向E点，
并偏折到F点，已知入射方向与边AB的夹角为θ＝30°，E、F分别为边AB、
BC的中点，则 ( )
A. 该棱镜的折射率为
B. 光在F点发生全反射
C. 光从空气进入棱镜，波长变小
D. 从F点出射的光束与入射到E点的光束平行
【答案】AC
【解析】
由几何知识的入射角为，折射角为，由折射定律得，A错误．全反射公式，从F点处射的光束的入射角为，所以入射角小于全反射临界角，故不能发生全反射，B错误．棱镜的折射率要大于空气的折射率，根据公式得光在空气中的速度要大于在棱镜中的速度，光的频率一定根据得光在空气中的波长要比在棱镜中的波长长，故C正确．由几何知识得入射到E的光束与竖直方向平行，从F点出射的光束与竖直方向成夹角，所以不平行，故D错误．
10．(多选)如图7所示，甲为一列简谐波在t＝3.0 s时刻波的图象，Q为x＝4 m的质点，乙为甲图中P质点的振动图象，则下列说法正确的是( )
图7
A．此波沿x轴负方向传播
B．t＝8.0 s时，P点位移为2 cm
C．若障碍物的尺寸大于12 m，则该波不能发生明显衍射现象
D．该波能与另一列频率为4 Hz的简谐波发生稳定的干涉现象
答案 AB
解析 t＝3.0 s时P质点向y轴正方向振动，由“上下坡法”知此波沿x轴负方向传播，A正确；由题图可知这列波的周期T＝4 s，波长λ＝12 m，得波速v＝eq \f(λ,T)＝3 m/s，从t＝3.0 s到t＝8.0 s，Δt＝5.0 s＝eq \f(5T,4)，P振动到正向最大位移处，B正确；产生明显衍射的条件是障碍物或孔的尺寸比波长小或跟波长差不多，C错误；根据波产生干涉的条件：频率相等，该波频率为eq \f(1,4) Hz，故不能发生稳定干涉现象，D错误．
11. (多选)有一束单色光从A穿过B再折向C，如图3所示，下列说法中正确的是( )
图3
A．介质B的折射率最大
B．介质C的折射率最大
C．光在介质B中的速度最大
D．光在介质C中的速度最大
答案 BC
解析 由光路的可逆性，假设光分别由B进入A和C，根据折射率的物理意义知C的折射率比A的大，即nC>nA>nB，故选项B正确；利用n＝eq \f(c,v)可以判断出，光在B中传播的速度最大，在C中传播的速度最小，故选项C正确．
12．(多选)如图6所示，在均匀介质中的一条直线上的两个振源A、B相距6 m，振动频率相等．t0＝0时刻A、B开始振动，且都只振动一个周期，振幅相等，A的振动图象为甲，B的振动图象为乙．若由A向右传播的机械波与由B向左传播的机械波在t1＝0.3 s时恰好相遇，则下列判断正确的是( )
图6
A．两列波在A、B间的传播速度大小均为10 m/s
B．两列波的波长都是2 m
C．在两列波相遇过程中，中点C为振动加强点
D．t2＝0.75 s时刻B点经过平衡位置且振动方向向下
答案 AB
二、实验题(本题共2小题，共16分)
13．(5分)如图9所示，某同学用插针法测定一半圆形玻璃砖的折射率．在平铺的白纸上垂直纸面插大头针P1、P2确定入射光线，并让入射光线过圆心O，在玻璃砖(图中实线部分)另一侧垂直纸面插大头针P3，使P3挡住P1、P2的像，连接OP3.图中MN为分界面，虚线半圆与玻璃砖对称，B、C分别是入射光线、折射光线与圆的交点，AB、CD均垂直于法线并分别交法线于A、D点．
图9
(1)设AB的长度为l1，AO的长度为l2，CD的长度为l3，DO的长度为l4，为较方便地表示出玻璃砖的折射率，需用刻度尺测量________，则玻璃砖的折射率可表示为n＝________.
(2)该同学在插大头针P3前不小心将玻璃砖以O为圆心顺时针转过一小角度，由此测得玻璃砖的折射率将________(填“偏大”、“偏小”或“不变”)．
答案 (1)l1和l3 eq \f(l1,l3) (2)偏大
解析 (1)根据几何知识得，入射角的正弦sin θ1＝eq \f(AB,BO)，折射角的正弦sin θ2＝eq \f(CD,OC)，又BO＝OC，则折射率为n＝eq \f(sin θ1,sin θ2)＝eq \f(l1,l3).故需要测量的量有l1和l3；
(2)该同学在插大头针P3前不小心将玻璃砖以O为圆心顺时针转过一个小角度，折射光线将顺时针转动，而作图时仍以MN为边界，AD为法线，则入射角不变，折射角减小，由折射率公式n12＝eq \f(sin θ1,sin θ2)可知，测得玻璃砖的折射率将偏大．
14．(4分)某同学在做“用双缝干涉测光的波长”实验时，第一次分划板中心刻度线对齐A条纹中心时(如图13甲所示)，游标卡尺的示数如图丙所示，第二次分划板中心刻度线对齐B条纹中心线时(如图乙)，游标卡尺的示数如图丁所示，已知双缝间距为0.5 mm，从双缝到屏的距离为1 m，则图丙中游标卡尺的示数为________ mm，图丁中游标卡尺的示数为________ mm.实验时测量多条干涉条纹宽度的目的是__________________________________，所测光波的波长为________ m.
图13
答案 11.6 16.6 减小测量的偶然误差 6.25×10－7
解析 图丙读数为11 mm＋6×0.1 mm＝11.6 mm，图丁读数为16 mm＋6×0.1 mm＝16.6 mm，实验时测量多条干涉条纹宽度的目的是减小测量的偶然误差；Δx＝eq \f(xB－xA,4)＝1.25 mm，根据Δx＝eq \f(l,d)λ，求得λ＝eq \f(dΔx,l)＝6.25×10－7 m.
三、计算题(本题共3小题，共36分．要有必要的文字说明和解题步骤，有数值计算的要注明单位)
15．(10分)弹簧振子以O点为平衡位置在B、C两点之间做简谐运动，B、C相距20 cm.某时刻振子处于B点，经过0.5 s，振子首次到达C点，求：
(1)振动的周期和频率；
(2)振子在5 s内通过的路程及5 s末的位移大小；
(3)振子在B点的加速度大小与在距O点4 cm处P点的加速度大小的比值．
答案 (1)1 s 1 Hz (2)2 m 0.1 m (3)eq \f(5,2)
解析 (1)由题意可知，振子由B→C经过半个周期，即eq \f(T,2)＝0.5 s，故T＝1 s，f＝eq \f(1,T)＝1 Hz.
(2)振子经过1个周期通过的路程s1＝0.4 m．振子5 s内振动了五个周期，回到B点，通过的路程：s＝5s1＝2 m．位移大小x＝10 cm＝0.1 m.
(3)由F＝－kx可知：在B点时FB＝－k×0.1，在P点时FP＝－k×0.04，故eq \f(aB,aP)＝eq \f(FB,FP)＝eq \f(5,2).
16．(10分)机械横波某时刻的波形图如图13所示，波沿x轴正方向传播，质点P的坐标x＝0.32 m．从此时刻开始计时．
图13
(1)若每间隔最小时间0.4 s出现重复波形图，求波速大小；
(2)若P点经0.4 s第一次到达正向最大位移，求波速大小；
(3)若P点经0.4 s到达平衡位置，求波速大小．
答案 (1)2 m/s (2)0.3 m/s (3)(0.8＋n) m/s(n＝0,1,2,3，…)
解析 (1)依题意，周期T＝0.4 s，
波速v＝eq \f(λ,T)＝eq \f(0.8,0.4) m/s＝2 m/s.
(2)波沿x轴正方向传播，
Δx＝0.32 m－0.2 m＝0.12 m.
P点恰好第一次到达正向最大位移
波速v＝eq \f(Δx,Δt)＝eq \f(0.12,0.4) m/s＝0.3 m/s.
(3)波沿x轴正方向传播，若P点恰好第一次到达平衡位置，则波传播的距离为0.32 m，
由周期性可知波传播的可能距离Δx＝(0.32＋eq \f(λ,2)n) m(n＝0,1,2,3，…)
可能波速v＝eq \f(Δx,Δt)＝eq \f(0.32＋\f(0.8,2)n,0.4) m/s＝(0.8＋n) m/s(n＝0,1,2,3，…)．
17.(13分)如图14所示，△ABM为透明柱状介质的横截面，其中∠A＝30°.一束单色光从AM的中点P以一定的入射角入射，恰好能在AB边上发生全反射，且反射后的光线垂直BM边射出．已知BM边的长度为a，光在真空中的传播速度为c，求：
图14
(1)该透明介质的折射率；
(2)该单色光在透明介质中的传播时间．
答案 (1)eq \f(2\r(3),3) (2)eq \f(3a,2c)
解析 (1)单色光在透明介质中的传播路线如图所示(2分)
由几何关系可知，当单色光在AB边上刚好发生全反射时，其临界角为60°
由sin C＝eq \f(1,n)可得n＝eq \f(1,sin C)(1分)
代入数据可得n＝eq \f(2\r(3),3)(1分)
(2)由几何关系可得PE＝eq \f(1,2)a，∠PEQ＝120°，由正弦定理得PQ＝eq \r(3)PE＝eq \f(\r(3),2)a，AQ＝eq \r(3)PQ＝eq \f(3,2)a
又因为QB＝AB－AQ＝eq \f(1,2)a，所以QF＝eq \f(\r(3),4)a(3分)
单色光在该透明介质中的传播速度v＝eq \f(c,n)＝eq \f(\r(3),2)c，(1分)
所以单色光在该透明介质中的传播时间t＝eq \f(PQ＋QF,v)，(1分)
代入数据可得：t＝eq \f(3a,2c).(1分)