精品解析：浙江省宁波市效实中学2020-2021学年高二（下）期中物理试题

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 宁波效实中学2020学年度高二物理期中试卷1.本卷分选择题和非选择题两部分，满分100分，考试时间90分钟。2.本卷所有试题均答在答题卷中，否则无效。选择题部分一、选择题Ⅰ（本大题共12小题，每小题3分，总分36分。每小题给出的四个选项中，只有一个选项符合题目要求，不选、多选、错选均不得分）1. 根据麦克斯韦电磁场理论，下列说法中正确的是（　　）A. 变化的磁场会激发电场，这种电场与静电场相同，其电场线不是闭合曲线B. 变化的电场会激发磁场，这种磁场与电流的磁场不同，其磁感线不是闭合曲线C. 均匀变化的电场激发变化的磁场，空间将产生电磁波D. 振荡的电场激发同频率的振荡的磁场，空间将产生电磁波【答案】D【解析】【分析】【详解】A．变化的磁场会激发电场，这种电场与静电场不同，其电场线是闭合曲线，A错误；B．变化的电场会激发磁场，这种磁场与电流的磁场相同，其磁感线也是闭合曲线，B错误；C．均匀变化的电场激发稳定的磁场，不产生电磁波，C错误；D．振荡的电场激发同频率的振荡的磁场，空间将产生电磁波，D正确。故选D。2. 下列关于机械波和电磁波的说法中，正确的是（　　）A. 电磁波的传播既是能量的传播也是信息的传播，机械波只传递能量B. 机械波分横波和纵波，电磁波一定是纵波C. 机械波和电磁波的传播速度都取决于介质的性质，与波的频率无关D. 机械波和电磁波都可用波长、频率和波速v来描述，且满足【答案】D【解析】【分析】【详解】A．电磁波的传播既是能量的传播也是信息的传播，机械波也是既是能量的传播也是信息的传播，A错误；B．机械波分横波和纵波，电磁波一定是横波，B错误；C．机械波的传播速度只取决于介质，跟频率无关；而电磁波的传播速度与介质有关，还跟频率有关，C错误；D．机械波和电磁波都可用波长、频率和波速v来描述，且满足D正确。故选D。3. 下列关于多普勒效应的说法中，不正确的是（　　）A. 多普勒效应是当波源和观测者相对介质运动时，观测频率与波源频率不同的现象B. 机械波和光波都能发生多普勒效应C. 当波源静止，观测者向着波源运动时，观测者接收的波速不变，波长变长D. 观测者静止，波源向着观测者运动时，观测者接收的波长变短，波速不变【答案】C【解析】分析】【详解】A．多普勒效应是当波源和观测者相对介质运动时，观测频率与波源频率不同的现象，A正确；B．机械波、电磁波和光波都会发生多普勒效应，B正确；CD．根据多普勒效应可知，当波源靠近接收者时，接收者接收到的波的频率比波源频率高，波速不变，根据波长变短，C错误D正确。故选C。4. 如图所示，为光电效应实验电路，关于实验规律，下列说法正确的是（　　）
 A. 在光照条件一定的情况下，光电流随滑动头P向b端移动一直增大B. 无论入射光的频率如何，只要光足够强，就一定能发生光电效应C. 只要入射光的频率足够大，即使不加电压，也会有光电流产生D. 入射光越弱，发生光电效应所需的时间就越长【答案】C【解析】【分析】【详解】A．滑动触头P向b端移动，光电管两端的正向电压增大，光电流增大，当光电流达到饱和电流时电流不再增大，A错误；B．根据光电效应的条件可知，只有入射光的频率大于金属的极限频率，才能产生光电效应，B错误；C．只要入射光的频率足够大，根据光电效应方程，则光电子的初动能就越大，即使不加电压，也会有光电流产生，C正确；D．发生光电效应具有瞬时性，与入射光的强弱无关，D错误。故选C。5. 如图所示，将一个凸透镜压在一块平面玻璃上或另一个凸透镜上将观察到牛顿环，下列说法正确的是（　　）A. 图甲的牛顿环，为中央是暗斑，离中心越远条纹越密B. 图乙的牛顿环，为中央是亮斑，离中心越远条纹越密C. 当单色光从正上方入射时，从下往上看凸透镜，可以观察到亮暗相间的圆环状条纹D. 当白光从正上方入射时，从上往下看凸透镜，可以观察到黑白相间的圆环状条纹【答案】A【解析】【分析】【详解】AB．牛顿环实验反映的是光的干涉现象，呈现条纹是由于空气膜上下表面所反射的光发生了干涉，亮暗条纹相间则与光程差是半波长的奇偶数倍有关，由于牛顿环接触中心处空气膜厚度为0，空气膜上下两面的反射光光程差为0，而由于有半波损失，所以实际光程差是半波长的奇数倍，两反射光发生相消干涉，是暗点，而条纹宽窄的差异,则是空气膜变化率的不同所导致的，变化率越大，光程差半波长的奇偶数倍更替得就越频繁，使得条纹更加密集，结合劈尖的知识去理解，空气膜厚度变化率越大，条纹也随之变密变窄，而牛顿环实验所用的平凸透镜的下表面是弧形的，即空气膜的上表面是弧形的，越靠近边缘空气膜厚度的变化越剧烈，所以条纹密度也就越大，故A正确，B错误；C．当单色光从正上方入射时，从下往上看凸透镜，观察不到亮暗相间的圆环状条纹，故C错误；D．当白光从正上方入射时，从上往下看凸透镜，可以观察到彩色的圆环状条纹，故D错误。故选A。6. 某简谐振子自由振动时的振动图象如图甲中的曲线Ⅰ所示，而在某驱动力作用下做受迫振动时，稳定后的振动图象如图甲中的曲线Ⅱ所示，那么，此受迫振动对应的状态可能是图乙中共振曲线的（　　）A. a点 B. b点 C. c点 D. 都有可能【答案】A【解析】【分析】【详解】某简谐振子，自由振动时的振动图像如图甲中的曲线Ⅰ所示，设周期为T1，而在某驱动力作用下做受迫振动时，稳定后的振动图像如图甲中的曲线Ⅱ所示，设周期为T2；根据有图乙中c点是发生共振，驱动力频率等于固有频率f1，当受迫振动时，驱动力频率为故此受迫振动对应的状态可能是图乙中的a点，但一定不是c点和b点。故选A。7. 下列四个图形中属于圆屏衍射图样的是（　　）A.  B. C.  D. 【答案】B【解析】【分析】【详解】A．此图是光通过圆孔发生的直线传播，A错误；B．可看出在阴影的中央有一亮斑，为泊松亮斑，图为光线通过小圆板得到的衍射图样，B正确；C．此图是干涉法检测工件表面平整度时得到干涉图样，弯曲的干涉条纹说明被检测的平面不平，C错误；D．此图是牛顿环是由透镜下表面的反射光和平面玻璃上表面的反射光发生干涉形成的，D错误。故选B。8. 如图所示，为演示简谐振动的沙摆，已知摆长为l，沙筒的质量为m，沙子的质量为M，M>m，在沙子逐渐漏完的过程中，摆的周期（　　）A. 不变 B. 先变大后变小C. 先变小后变大 D. 逐渐变大【答案】B【解析】【分析】【详解】由题，漏斗的质量为m，细沙的质量为M当细沙逐渐下漏的过程中，沙漏的重心先下降后升高，则该沙摆的摆长先增大后减小，由单摆的周期公式可知，该摆的周期先增大后减小，故B正确，ACD错误。故选B。9. 图甲表示一列简谐横波在时的波形图，图乙是该列波中的质点的振动图象，由图甲、乙中所提供的信息可知这列波的传播速度以及传播方向分别是（　　）A. ，向左传播 B. ，向左传播C. ，向右传播 D. ，向右传播【答案】B【解析】【分析】【详解】由图得波长为，周期为，则波速，由点的振动方向向上，则波向左传播，B正确。故选B。10. 如图所示，一束自然光通过偏振片照射到光屏上，则图中光屏上最暗的是（　　）（偏振片上的箭头表示透振方向）A.  B. C.  D. 【答案】C【解析】【分析】【详解】自然光通过偏振片后成为偏振光，当偏振光的振动方向与偏振片的透光方向平行时能够通过，垂直时不能通过，故C最暗。故选C。11. 如图所示，LC振荡电路在某时刻的振荡电流i的方向如箭头所示，下列判断正确的是（　　）
 A. 若电流i正在增大，则线圈的自感电动势在减小B. 若电流i正在增大，则电容器里的电场方向向下C. 若电流i正在减小，则线圈的磁场能在增强D. 若电流i正在减小，则电容器上极板带负电【答案】A【解析】【分析】【详解】AB．电流i正在增大，是放电过程，则线圈的自感电动势在减小，则下级板带正电，电场方向是向上，B错误A正确；CD．电流i正在减小，是充电过程，则线圈的自感电动势在增大，磁场能在减少，则电容器上极板带正电，CD错误。故选A。12. 如图所示，在光源L右侧，有两个平行挡板A1、A2相距为d，A1上开有单缝S，A2上开有相距为b的平行双缝S1、S2，挡板A2右侧有一相距为D的光屏A3，L、S、S1、S2中点、O在一条直线上，且d>>b，D>>d，光源L发出单色光的波长为，若在图中阴影区域加上折射率为n的介质，则中央亮纹移动的方向和距离为（提示：在波的传播方向上的相位落后，由波长的个数决定，单色光在介质中的波长是真空中波长的）（　　）A. 上移 B. 上移C. 下移 D. 下移【答案】A【解析】【分析】【详解】因光在介质中传播时速度减小，则同时由S发出的光线同时到达光屏时通过介质的光传播的路程较短，则中央亮纹上移；光在介质中的波长为则光从S到S1和S2满足（其中N′和N是波长数）则从S到S1和S2的波长数差   因为d>>b，则可认为 从S1和S2发出的光线在屏上的条纹间距 则中央亮纹上移的距离为故选A。二、选择题Ⅱ（本题共4小题，每小题2分，共8分。每小题列出的四个备选选项中至少有一个是符合题目要求的。全部选对的得2分，选对但不全的得1分，有错选的得0分）13. 如图所示，是一列沿x轴正方向传播的平面简谐波的图像，下列说法正确的是（　　）A. 该图像只能表示横波不能表示纵波B. 该图像既能表示横波又能表示纵波C. 图中质点P在此刻的速度方向一定与x轴垂直D. 图中质点P在此刻的速度方向可能沿x轴正方向【答案】BD【解析】【分析】【详解】AB．因为这是一列沿x轴正方向传播的平面简谐波的图像，所以该图像既能表示横波又能表示纵波，A错误，B正确，CD．因为该图像既能表示横波又能表示纵波，所以，图中质点P在此刻的速度方向可能沿x轴正方向，C错误，D正确。故选BD。14. 有两列频率相同、振动方向相同、振幅均为A、传播方向互相垂直的平面简谐波相遇发生干涉。如图所示，图中实线表示波峰，虚线表示波谷，a为波谷与波谷相遇点，b、c为波峰与波谷相遇点，d为波峰与波峰相遇点，e、g是a、d连线上的两点，其中e为连线的中点，则（　　）A. 在ad连线上，仅a、d处的质点振动加强，在bc连线上各点振动均减弱B. 从图示时刻经过半个周期，e处的质点通过的路程为4AC. 从图示时刻经过四分之一周期，g处的质点远离平衡位置运动，d处的质点位移为零D. d处质点振动的相位落后于e处质点，相位差为【答案】BCD【解析】【分析】【详解】A．a为波谷与波谷相遇点，d为波峰与波峰相遇点，在ad连线上均是振动加强点，b、c为波峰与波谷相遇点，bc是减弱点但bc连线上各点振动不都是减弱，A错误；B．根据几何关系可知：两波的波谷同时传播到e；故e为振动加强点，振幅为2A；那么，从图示时刻经过半个周期，e处质点通过的路程为B正确；D．根据几何关系可知：两波的波谷同时传播到g；g均为振动加强点， 由e为连线的中点，可得：图示时刻两波在e点都处于平衡位置向下运动，故图示时刻质点g位移为正，在向平衡位置运动，故从图示时刻经过四分之一周期，g运动到平衡位置的下面，远离平衡位置运动，d处的质点是从位移最大处向平衡位置振动，故从图示时刻经过四分之一周期，d处的质点位移为零，C正确；D．d处质点在波峰，e处质点出于平衡位置，故相位差为，D正确。故选BCD。15. 某金属在光的照射下产生光电效应，其遏止电压Uc与入射光频率ν的关系图像如图所示。则由图像可知（　　）A. 该金属的逸出功等于hν0B. 该金属的逸出功等于eUC. 若已知电子电量e，则普朗克常量D. 当入射光频率为2ν0时遏止电压是2U【答案】ABC【解析】【分析】【详解】A．根据光电效应方程，有当时，有故该金属的逸出功等于hν0，故A正确；B．图像中纵轴截止与公式中的常数项相对应，有解得故B正确；C．图像中斜率与公式中的自变量前面系数相对应，有解得故C正确；D．对当入射光频率为2ν0时，有解得故D错误。故选ABC。16. AB两球在光滑水平轨道上同向运动，A球的动量是6kg·m/s，B球的动量是8kg·m/s，B球的质量是A球的两倍，当A球追上B球时，发生碰撞，则碰撞后A、B两球的动量可能是（　　）A. pA=5kg·m/s，pB=9kg·m/sB. pA=4kg·m/s，pB=10kg·m/sC. pA=0kg·m/s，pB=14kg·m/sD. pA=4.67kg·m/s，pB=9.33kg·m/s【答案】BD【解析】【分析】【详解】设A的质量为m，则B的质量为2m；当A球追上B球时发生碰撞，遵守动量守恒，即总动量为14 kg·m/s，且碰撞过程总动能不增加，且碰撞结束后，A球的速度小于等于B球的速度．碰前A和B两球的动能之和为 且四组数据都满足动量守恒A．该组数据中碰后满足，则不合乎实际，故A错误；B．该组数据中碰后满足，碰后的动能故B正确；C．该组数据中碰后的动能故C错误；D．该组数据中碰后满足，碰后的动能故D正确。故选BD。非选择题部分三、非选择题（本题共6小题，共56分）17. 某同学利用打点计时器和气垫导轨做验证动量守恒定律实验。气垫导轨装置如图（a）所示，由导轨、滑块、弹射架等组成。（1）下面是实验的主要步骤：①安装好气垫导轨，调节气垫导轨的调节旋钮，使导轨水平；②向气垫导轨通入压缩空气；③把打点计时器固定在紧靠气垫导轨左端弹射架的外侧，将纸带穿过打点计时器与弹射架并固定在滑块1的左端，调节打点计时器的高度，直至滑块1拖着纸带移动时，纸带始终在水平方向；④使滑块1挤压导轨左端弹射架上的橡皮绳；⑤把滑块2（左端粘有橡皮泥）放在气垫导轨的中间；⑥先___________，然后___________，让滑块1带动纸带一起运动；⑦取下纸带，重复步骤④⑤⑥，选出理想的纸带如图（b）所示；⑧测得滑块1的质量为310g，滑块2（包括橡皮泥）的质量为205g。完善实验步骤⑥的内容。（2）已知打点计时器每隔0.02s打一个点，则两滑块在碰撞前的总动量为___________kg·m/s；碰撞后系统的总动量为___________kg·m/s（保留三位有效数字）（3）本实验的主要系统误差是___________。【答案】    ①. 接通电源    ②. 释放滑块    ③. 0.620    ④. 0.618    ⑤. 限位孔对纸带向左的阻力对系统的冲量使系统的总动量减少【解析】【分析】【详解】（1）⑥[1][2]使用打点计时器时要先接通电源，然后释放滑块；（2）[3]碰撞前滑块1速度为则两滑块在碰撞前的总动量为[4]碰撞后两滑块共同的速度为则碰撞后系统的总动量为（3）[5]本实验的主要系统误差是限位孔对纸带向左的阻力对系统的冲量使系统的总动量减少。18. 某研究小组根据光学知识，设计了一个测液体折射率的仪器。如图所示，在一个圆盘上，过其圆心O作两条相互垂直的直径BC、EF。在半径OA上，垂直盘面插上两枚大头针P1、P2并保持位置不变。每次测量时让圆盘的下半部分竖直进入液体中，而且总使得液面与直径BC相平，EF作为界面的法线，而后在图中右上方区域观察P1、P2，在圆周EC部分插上P3，使P3挡住P1、P2的像。同学们通过计算，预先在圆周EC部分刻好了折射率的值，这样只要根据P3所插的位置，就可以直接读出液体折射率的值。（1）若∠AOF=30°，OP3与OC之间的夹角为30°，则P3处刻的折射率的值为___________；（2）图中P3、P4两处，对应折射率较大的是___________；（3）下列关于该实验的说法，正确的是___________。A．大头针P1、P2应适当远一些B．∠AOF可以非常小C．EC弧上的刻度是不均匀的D．插大头针P3应垂直于盘面【答案】    ①.     ②. P4    ③. ACD【解析】【分析】【详解】（1）[1] 若∠AOF=30°，OP3与OC之间的夹角为30°，可知在空气中的折射角为60°，根据折射定律得（2）[2] 由题意知，光线在液体中的入射角不变，采用逆向思维，根据折射定律在空气中的折射角越大，折射率越大，可知P4处对应的折射率大。（3）[3]A．大头针P1与P2连线代表入射光线和出射光线，两点间距离远一些能让连线方向更准确，A正确；B．∠AOF可以非常小，即折射角非常小，不利于实验，B错误；C．根据则EC弧上的刻度是不均匀的，C正确；D．因为在圆周EC部分插上P3，使P3挡住P1、P2的像，P3应垂直于盘面，D正确。故选ACD。19. 如图所示，在xOy平面内，y>0区域存在沿y轴负方向的匀强电场E，在y<0区域存在垂直纸面向内的匀强磁场B，在y=l、-l≤x≤l，所在直线上，大量质量为m、电量为q带正电粒子，沿x轴正向以大小不同的速度同时发出，经电场偏转后，均经过x轴上的P点，P点的x坐标为l，不计粒子重力和粒子间的相互作用力。求：（1）这些粒子经过P的速度大小的范围；（2）这些粒子从P点进入磁场偏转后，第一次回到x轴的位置坐标范围。【答案】（1）；（2）所有粒子都经过同一位置，【解析】【分析】【详解】（1）各粒子在电场中作类平抛运动，在电场中的竖直分运动相同，经P点时，其速度反向延长交于水平分位移的中点，由此，画出如图所示各粒子在P点的速度方向范围速度最小的粒子是从P点正上方发出的，其初速度为零，满足所以速度最大的粒子，为从x=-l发出的，其过P点的速度大小所以（2）粒子进过P点时，它们的速度的y轴分量相等，令某粒子速度与y轴夹角为，则再次经过x轴时，圆轨迹被x轴所截得的弦长满足其中又有解得故所有粒子都经过同一位置20. 光子不仅有能量而且具有动量，频率为的光子，所具有的能量为，动量为，其中c为光速，h为普朗克常量。光照射到物体表面被反射或吸收时，大量光子与物体表面发生碰撞，光子动量发生改变从而对物体表面产生“光压”。（1）功率为P0的激光器发出一束频率为的激光，照射某物体的表面，计算单位时间内到达物体表面的光子数；（2）功率为P0、横截面积为S的激光束垂直照射在物体表面时，激光束被物体表面完全反射，求其在物体表面单位面积产生的光压；（3）设想利用太阳光压将物体送到太阳系以外的空间去，这只有在太阳光对物体的光压超过太阳对物体的引力才行。现用一种密度为的物体做成的平板，它的刚性足够强，则当这种平板厚度足够小时，它将能被太阳的光压送出太阳系。试估算这种平板的厚度应小于多少？设平板处于地球公转轨道上，且太阳光垂直入射平板表面且被表面完全反射，不考虑各行星对平板的影响，已知地球公转轨道上的太阳常量，（即在单位时间内垂直辐射在单位面积上的太阳光能），地球的公转加速度为【答案】（1）；（2）；（3）【解析】【分析】【详解】(1)每个光子的能量为设单位时间内的光子数为n，则t时间内光子的总能量为则单位时间内到达物体表面的光子数(2)激光束被物体表面完全反射时，其单位时间内的动量变化量为根据动量定理，激光束对物体表面的作用力为因此激光束在物体表面引起的光压为(3)厚度取最小值时，平板受到的光压F1与引力F2平衡，设平板面积为S，最小厚度为d，则有得代入数据21. 如图甲所示，在空气中放有一半径为R，折射率为n=2的透明球，与球心O相距的A点处有一可向各个方向发光的点光源。求：（1）光线从该透明球射向空气发生全反射时的临界角；（2）光线从A点射到球内表面时入射角的最大值；（3）透明球表面有光射出部分的面积。提示：如图乙所示，球冠的面积公式为【答案】（1）；（2）；（3）【解析】【分析】【详解】(1)根据得(2)画出从A点射出的某一光线如图其入射角为，在根据正弦定理，有得当时即(3)从A点射出的光线，入射角恰好等于临界角C时，其入射点分别为P1、P2，为底角为30度的等腰三角形，OP2垂直于AO，故有光线射出的为下方半个球面和上方弧线对应的球面所以22. 如图甲所示，在xOy水平面内，固定放置着间距为l的两平行金属直导轨，其间连接有阻值为R的电阻，电阻两端连接示波器（内阻无限大），可动态显示电阻R两端的电压。两导轨间存在大小为B、方向垂直导轨平面的匀强磁场。t=0时一质量为m、长为l的导体棒在沿x轴方向的外力F作用下从x=-x0位置开始做简谐运动，平衡位置在坐标原点O。观察到示波器显示的电压随时间变化的波形是如图乙所示的正弦曲线。不计摩擦阻力和其他电阻，导体棒始终垂直导轨运动。（提示：可以用F-x图像下的面积代表力F做的功）（1）求导体棒所受到的安培力FA随时间t变化的规律；（2）求在0-0.25T时间内外力F的冲量和外力F做的功；（3）若简谐振动的周期公式为（k为回复系数、m为导体棒质量），则x0、l、T、B、Um应满足的关系式。【答案】（1）；（2）；（3）【解析】【分析】【详解】（1）有电压图像可知由闭合电路欧姆定律，电流安培力解得（2）在0-0.25T时间内，有动量定理其中解得0-0.25T时间内，有动能定理其中解得（3）在0-0.25T时间内，线性回复力功等于导体棒动能的增量又所以
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