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    2021-2022年黑龙江省鹤岗市第一中学高二(下)期中物理试题含解析

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    2021-2022年黑龙江省鹤岗市第一中学高二(下)期中物理试题含解析

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    这是一份2021-2022年黑龙江省鹤岗市第一中学高二(下)期中物理试题含解析,共24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。
    2021---2022学年度高二学年下学期期中物理考试一、选择题(1---7单项选择题,8---12多项选择题,每题4分共48分)1. 2020年伊始出现了罕见的新型冠状病毒,感染患者在医院进行治疗时,需要打吊瓶。如图所示,该病人正在输b吊瓶中的液体,输了一半时他的左手动了一下,这个动作拉扯到了输液管,使b吊瓶晃动了起来,紧接着待输的ac吊瓶(液体均满瓶)也跟着晃动起来,假设悬挂三个吊瓶的细绳长度相同,bc两吊瓶大小相同,则(  )A. bc两吊瓶发生共振B. abc三个吊瓶均做自由振动C. 只有bc两吊瓶的振动周期相同D. abc三个吊瓶的振动周期相同【答案】D【解析】【详解】A.由题知bc两吊瓶重心高度不同,导致有效摆长不同,所以二者不会发生共振,故A错误;B.只有b吊瓶做自由振动,ac两吊瓶均做受迫振动,故B错误;CD.因为ac两吊瓶在b吊瓶的驱动力作用下做受迫振动,所以振动周期等于驱动力的周期,所以abc三个吊瓶的振动周期相同,故C错误,D正确。故选D2. 取一根较长的轻质软绳,用手握住一端O,在竖直平面内连续上下抖动,形成如图所示的简谐波,手抖动的周期为Tt=0时,O位于最高点,P恰好在平衡位置且向上振动,OP的平衡位置间距为L,下列判断正确的是(  )A. 该波是纵波B. 该波的波速为C. t=T时,P的振动方向竖直向下D. 若手上下抖动加快,该简谐波的波长将变大【答案】C【解析】【分析】【详解】A.该波振动方向与波的传播方向垂直,则该波是横波,A错误;B.因OP=L=,该波的波速为B错误;Ct=T时,质点P由最高点向平衡位置振动,则P的振动方向竖直向下,C正确;D.若手上下抖动加快,则频率变大,周期减小,波速不变,则根据可知,该简谐波的波长将变小,D错误。故选C3. 根据高中物理所学知识,分析下列生活中的物理现象:闻其声而不见其人;钢琴声震碎玻璃酒杯;当正在鸣笛的火车向着我们疾驰而来时,我们听到汽笛声的音调变高;两列水波相遇产生稳定花纹。这些物理现象分别属于(  )A. 干涉、衍射、多普勒效应、共振B. 折射、多普勒效应、共振、干涉C. 衍射、共振、多普勒效应、干涉D. 衍射、共振、折射、多普勒效应【答案】C【解析】【详解】①闻其声而不见其人是波的衍射现象;②钢琴声震碎玻璃酒杯是由于共振产生③当正在鸣笛的火车向着我们疾驰而来时,我们听到汽笛声的音调变高是多普勒效应;④两列水波相遇产生稳定花纹是水波的干涉现象。故选C4. 两个振动情况完全一样的波源S1S2相距6 m,它们发出的两列波在空间相遇时产生干涉,图中实线表示振动加强的区域,虚线表示振动减弱的区域。已知S1S2间的距离等于两列波波长的整数倍,则下列说法正确的是   A. 两波源的振动频率一定相同 B. 虚线一定是波谷与波谷相遇处C. 两列波的波长都是3 m D. 两列波的波长都是1 m【答案】A【解析】【详解】A.波发生干涉的条件之一是频率相同,故A正确;B.虚线是振动减弱的区域,则一定是波峰与波谷相遇处,故B错误;CD.由题图可知波源S1S2之间的距离为3个波长,所以两列波的波长都是2 m,故CD错误。故选A5. 劈尖干涉是一种薄膜干涉,如图甲所示,将一块平板玻璃放置在另一平板玻璃之上,在一端夹入两张纸片,从而在两玻璃表面之间形成一个劈形空气薄膜,当红光从上方入射后,从上往下看到如图乙所示的干涉条纹。下列说法错误的是(  )A. 任意一条明条纹或暗条纹所在位置下面的薄膜厚度相等B. 任意相邻明条纹或暗条纹所对应的薄膜厚度差恒定C. 若在装置中抽去一张纸片,则干涉条纹间距变大D. 若把红光换成紫光,则干涉条纹间距变大【答案】D【解析】【详解】AB.薄膜干涉条纹有如下特点:任意一条明条纹或暗条纹所在位置下面的薄膜厚度相等;任意相邻明条纹和暗条纹所对应的薄膜厚度差恒定,故AB正确;C.光线在空气膜的上、下表面发生反射,并发生干涉,从而形成干涉条纹。设空气膜顶角为处为两相邻亮条纹,如图所示则此两处的光程分别为因为光程差所以设此两相邻亮纹中心的距离为,则由几何关系得当抽去一张纸片减小,增大,故C正确;D.若把红光换成紫光,紫光波长较红光小,根据C中公式可知干涉条纹间距变小,故D错误。本题选错误项,故选D6. 下列说法正确的是(  )A. 偏振光可以是横波,也可以是纵波B. 激光切除肿瘤利用激光亮度高的特点C. 因为激光的方向性好,所以激光不能发生衍射现象D. 3D眼镜利用薄膜干涉原理【答案】B【解析】【详解】A.偏振光是横波,纵波不能发生偏振,故A错误;B.医学上利用激光切除肿瘤,主要是因为激光的方向性好,而且具有很高的能量,故B正确;C.激光也是光,所以激光可以发生衍射现象,故C错误;D3D眼镜利用光的偏振,故D错误。故选B7. 一束复色光沿半径方向射向一块半圆形玻璃砖,经折射后分成两束单色光ab,光路如图所示,下列说法正确的是(  )A. 该种玻璃对a光的折射率较大 B. 在玻璃砖中,a光的传播速度比b光大C. 逐渐增大角,b光先消失 D. a光比b光更容易发生衍射现象【答案】A【解析】【详解】Aa光的偏折程度较大,因此玻璃对a光的折射率较大,故A正确;B.根据可知,a光的传播速度比b光小,故B错误;C.根据可知,a光的临界角小,先消失,故C错误;Da光的折射率较大,频率较大,波长较短,更难发生衍射现象,故D错误。故选A8. 如图所示,用绝缘细线悬挂的单摆,摆球带正电,悬挂于O点,摆长为l,当它摆过竖直线OC时便进入或离开匀强磁场,磁场方向垂直于单摆摆动的平面向里,AB点分别是最大位移处。下列说法中正确的是(  )A. A点和B点处于同一水平面 B. A点高于BC. 摆球在A点和B点处线上的拉力大小不相等 D. 单摆的振动周期仍为【答案】AD【解析】【详解】AB.带电小球在磁场中运动过程中洛伦兹力不做功,所以在整个过程中小球的机械能守恒,所以A点和B点处于同一水平面,则A正确;B错误;C.小球在AB点的速度均为0,向心力均为0,细线的拉力大小都等于重力沿细线方向的分力,所以摆球在A点和B点处线上的拉力大小相等,则C错误;D.由于洛伦兹力始终沿绳方向,洛伦兹力不做功,不改变小球的动能,不改变小球的速度,也不提供回复力,所以单摆的振动周期与没有磁场时一样,则,所以D正确;故选AD9. 如图所示,AB是两列波的波源,时,两波源同时开始垂直纸面做简谐运动。其振动表达式分别为,产生的两列波在同一种均匀介质中沿纸面传播。是介质中的一点,时开始振动,已知,则(  )A. 两列波的波速均为B. 两列波的波长均为C. 两列波在点相遇时,振动总是减弱的D. 点合振动的振幅为【答案】ACD【解析】【详解】A.两列波在同一均匀介质中传播,故两列波的波速相同,根据质点P开始振动的时间,得A正确;B.根据振动方程,两列波的周期相同波长为B错误;CD.根据两波源到P点的距离差可知,B波比A波传到P点时间晚,根据振动方程得,A波起振方向与B波起振方向相同,故两波在P点的振动方向相反,则P点为振动减弱点,两列波在P点相遇时振动总是减弱的,P点合振动的振幅为CD正确。故选ACD10. 图(a)为一列简谐横波在时刻的波形图,P是平衡位置在处的质点,Q是平衡位置在处的质点;图(b)为质点Q的振动图像,下列说法正确的是(  )
     A. 该波沿方向传播B. 该波的波速为C. 再过时,质点P刚好运动到波谷D. 从时间内,质点P通过的路程为【答案】AC【解析】【详解】A.由图(b)可知时质点Q正在向轴负方向振动,结合波形图利用“同侧法”可以判断波的传播方向,如图所示
     该波沿方向传播,A正确;B.由波形图和振动图可知波长和周期分别为则机械波的波速为B错误;C.在时间内,机械波向左传播的距离为处的质点的振动情况传到P点,由图(a)可知,时刻处的质点位于波谷,则再过时,质点P刚好运动到波谷,C正确;D.从时间内机械波向左传播的距离为处的质点的振动情况传到点,质点P位于则在这段过程中质点P的路程为D错误。故选AC11. 如图所示,等边三角形AOB为透明柱状介质的横截面。一束单色光PQ平行于角平分线OM射向OA,在界面OA发生折射,折射光线平行于OB且恰好射到M点(不考虑反射光线)。则(  )
     A. 透明柱状介质对单色光PQ的折射率为B. 增大入射光PQ的频率,光在该介质中的传播速度不变C. 保持入射点Q不变,减小入射角,一直有光线从AMB面射出D. 保持入射光PQ的方向不变,增大入射光的频率,出射点将在M点下方【答案】AD【解析】【分析】【详解】A.作出光路图如图所示
     由几何知识可知,入射角为i=60°折射角为r=30°根据折射定律得A正确;B.增大入射光PQ的频率,光的折射率增大,由知光在该介质中的传播速度减小,B错误.C.保持入射点Q不变,减小入射角度,折射角随之减小,则折射光线射到AMB面上的入射角增大,当该入射角大于等于临界角时,将发生全反射,光线就不能射出AMB面.C错误;D.保持入射光PQ的方向不变,增大入射光的频率,光的折射率增大,由知折射角减小,出射点将在M点下方,D正确。故选AD12. 如图,长方体玻璃砖的横截面为矩形,其折射率为。一束单色光在纸面内以的入射角从空气射向边的中点O,则(  )
     A. 光在边的折射角为B. 光在边的入射角为C. 光在边发生全反射,并最终从边射出D. 若以任意角度从边入射的光都能从边射出,玻璃砖折射率需要满足【答案】BCD【解析】【详解】A.由题意可知,光在边的入射解为,根据折射定律,设其折射角为,则有 解得故选项A错误;B.根据折射定律,经前面分析因光在边的折射角为,则故选项B正确; C.根据题意作出光路图,如图所示因为折射率为,且从光密介质到光疏介质,其发生全反射临界角C的正弦为 根据反射定律,则有则说明大于临界角,光在边发生全反射,如图1所示,因为所以有且根据几何关系有
     说明光能射到边,且不会在边发生全反射,故选项C正确;D.由光路如图可知,角无限趋于90度,就越小,如果仍能发生全反射,则以任意角度从边入射的光都能从边射出,设介质的折射率为n为极限,根据折射定律有则有因要发生全反射,则解得故选项D正确。故选BCD二、实验题(共12分)13. 利用“插针法”测定玻璃的折射率,所用的玻璃砖两面平行;正确操作后,做出的光路图及测出的相关角度(为入射光线和折射光线与界面的夹角)如图甲所示。1)此玻璃的折射率计算式为________(用图中的表示);2)如果有几块宽度不同的平行玻璃砖可供选择,为了减少误差,应选用宽度________(选填“大”或“小”)的玻璃砖来测量;3)某同学在画界面时,不小心将两界面间距画得比玻璃砖宽度大些,如图乙所示,则他测得的折射率________(选填“偏大”、“偏小”或“不变”)。4)以入射点为圆心,以长度为半径画圆,与入射线交于点,以玻璃中折射线的延长线交于点,过点分别向法线作垂线交于圆上的点,量得,则测得该玻璃的折射率为________。【答案】    ①.     ②.     ③. 偏小    ④. 1.5【解析】【详解】1)[1]此玻璃的折射率计算式为2[2]光线通过宽度更大的玻璃砖后产生的侧移量更大,则为了减少误差,应选用宽度大的玻璃砖来测量;3[3]如图所示,将两界面间距画得比玻璃砖宽度大些,则入射角没有变化,折射角的测量值偏大,则由得,折射率测量值偏小;4[4]玻璃砖的折射率为14. 在“用双缝干涉实验测量光的波长”实验中,将双缝干涉实验仪按要求安装在光具座上(如图1),并选用缝间距为d的双缝屏。从仪器注明的规格可知,毛玻璃屏与双缝屏间的距离为L,接通电源使光源正常工作,发出白光。1)组装仪器时,若将单缝和双缝均沿竖直方向分别固定在a处和b处,则_____A.可观察到水平方向的干涉条纹B.可观察到竖直方向的干涉条纹C.看不到干涉现象2)若取下红色滤光片,其他实验条件不变,则在目镜中______A.观察不到干涉条纹B.可观察到明暗相间的白多纹C.可观察到彩色条纹3)若想增加从目镜中观察到的条纹个数,该同学可_____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4)若实验中在像屏上得到的干涉图样如图2所示,毛玻璃屏上的分划板刻线在图2AB位置时,游标卡尺的读数分别为,则入射的单色光波长的计算表达式为_____。分划板刻成在某条明条纹位置时游标卡尺如图3所示,则其读数为______【答案】    ①. B    ②. C    ③. B    ④.     ⑤. 31.10【解析】【详解】1)[1]因为该实验是双缝干涉实验,a是单缝,b是双缝,单缝是竖直放置,观察到的是竖直方向的干涉条纹,故选B2)[2]若取下红色滤光片,白光干涉条纹为彩色的,故选C3)[3]若想增加从目镜中观察到的条纹个数,需要减小条纹间距,由公式可知,需要减小双缝到屏的距离l或增大双缝间的距离d,故选B4)[4][5]条纹间距又知两式联立得此游标卡尺精度值为0.05mm,读数等于可动刻度读数与游标卡尺读数之和,故有三、计算题(应写必要的文字说明和解题过程,只写结果不给分,共40分)15. 一做简谐运动弹簧振子的振动图像如图所示,请根据图像,求:1)该振子做简谐运动的圆频率2)用正弦函数表示的该振子的振动方程;3)该振子在内通过的路程.【答案】1;(2;(360cm【解析】【详解】1)由图中可以读出振子的周期为T=4s由图可知该振子做简谐运动的圆频率2)由图中可以读出振子的振幅为4cm,周期为4s简谐运动振动方程的一般表达式30-15s内有振子一个周期内通过的路程为4A,则16. 如图甲所示,在均匀介质中PQ两质点相距d=0.4m,质点P的振动图象如图乙所示,已知t=0时刻,PQ两质点都在平衡位置,且PQ之间只有一个波峰.求:1)波的传播速度;2)质点Q下一次出现在波谷的时间.【答案】12【解析】【详解】1)由图乙可得该波的周期
    PQ间没有波谷,PQ间距离等于半个波长,即则波速为:PQ间有一个波谷,PQ间距离等于一个波长,即
    则波速为:PQ间有两个波谷,则,即则波速为:2)若PQ间没有波谷,PQ间距离等于半个波长,则质点Q向上振动,故质点Q下一次出现在波谷的时间PQ间有一个波谷,PQ间距离等于一个波长,则质点Q向下振动,故质点Q下一次出现在波谷的时间
    PQ间有两个波谷,则质点Q向上振动,故质点Q下一次出现在波谷的时间17. 2021129日,太空教师翟志刚、王亚平、叶光富在中国空间站为青少年带来了一场精彩纷呈太空科普课。王亚平在水膜里注水,得到了一个晶莹剔透的水球,接着又在水球中央注入一个气泡,形成了两个同心的球,如图所示,是通过球心O的一条直线,并与球右表面交于C点。一单色细光束平行于B点射入球体,当没有气泡时,光线从C点射出,已知水球半径为R,光线的距离为,求:1)水对此单色光的折射率;2)当球内存在气泡时,光线经过气泡全反射后,仍沿原方向射出水球,若水球半径及入射光线与的距离均不变,求此时气泡的半径大小。【答案】1;(2【解析】【详解】1)无气泡时,光路如图所示根据折射定律可得2)当有气泡时,光路如图所示根据几何关系可知 解得18. 如图所示,某透明介质的截面由直角三角形AOC和圆心为O、半径为R的四分之一圆BOC组成,其中∠OAC=53°。现让一组平行光由AB边上OD部分垂直射介质。已知该介质的折射率n=,光在真空中的传播速度为csin53°=0.8cos53°=0.6i)若让这组平行光均能从BC边出射,求这组平行光的最大宽度;ii)若OD=0.6R,由D点入射的光线将途经AC边上E点,且AE=0.65R,求该光线在介质中的传播时间。(结果可用根号表示)
     【答案】iR;(ii【解析】【详解】i)设临界角为C,则有:sinC==D点入射的光线至BC边的O1处入射角i1=C时,恰好发生全反射,则这组平行光的最大宽度为:d=Rsini1=RsinC=Rii)依题意,由D点入射的光线至BC边的O1处入射角为i1,则有: sini1=0.6i1=37°可知,i1C光线在O1处发生全反射至AC边上E点处,由几何关系易知OO1AC则有i2=90°-37°=53°C,再次发生全反射至OA边垂直出射,由等腰三角形可得O1E=R,则光线在介质中的路程为: S=Rcos37°+R+AEcos37°≈2.32R光线在介质中的传播速度为: v==故传播时间为: t==
     

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