2022-2023学年黑龙江省哈尔滨市第三中学高二下学期期中 物理 （解析版）

哈三中2022—2023学年度下学期高二学年期中考试物理选考试卷

Ⅰ卷（选择题，共14小题，共56分）

一、选择题（本题共14小题，每题4分，共56分。在每小题给出的四个选项中，1~9题只有一个选项正确；10~14小题有多个选项正确，全部选对的得4分，选不全的得2分，有选错或不答的不得分）

1. 如图所示，下列图片场景解释说法正确的是（　　）

A. 如图甲，医学用内窥镜利用了光的偏振的特性

B. 如图乙，肥皂膜上的彩色条纹是光的衍射现象

C. 如图丙，是单色平行光线通过狭缝得到衍射图样

D. 如图丁，立体电影原理和照相机镜头表面涂上的增透膜的原理一样

【答案】C

【解析】

【详解】A．医学用内窥镜利用了光的全反射原理，A错误；

B．肥皂膜上的彩色条纹是光的干涉现象，B错误；

C．单色平行光线通过狭缝得到明暗相间的不等距条纹，C正确；

D．立体电影原理和照相机镜头利用偏振原理，D错误。

故选C。

2. 飞力士棒是一种轻巧的运动训练器材，它由一根PVC软杆、两端的负重头和中间的握柄组成，如图甲所示。若某型号的飞力士棒固有频率为5.0Hz，某人用手振动该飞力士棒进行锻炼，如图乙所示。则下列说法正确的是（　　）

A. 使用者用力越大，飞力士棒振动越快

B. 手振动的频率越大，飞力士棒振动的幅度一定越大

C. 无论手振动的频率多大，飞力士棒的振动频率都为5.0Hz

D. 手每分钟振动300次时，飞力士棒振动的幅度最大

【答案】D

【解析】

【详解】AC．人用手振动飞士力棒，让其做受迫振动，受迫振动的频率与驱动力的大小无关，其频率等于周期性外力的频率，手振动的频率增大，飞力士棒振动的频率越大，故A、C错误；

BD．当驱动力的频率越接近该飞力士棒的固有频率时，飞士力棒振动的幅度越大；当手每分钟振动300次，驱动力的频率

此时，飞士力棒振幅最大，故B错误，D正确。

故选D。

3. 如图所示为某一交变电流随时间变化的图像，已知在任意一个电流从0开始变化的周期内，前半个周期和后半个周期分别都按正弦规律变化。则关于该电流的判断正确的是（   ）

A. 周期为1s B. 峰值为2A

C. 有效值为 D. 一个周期内的电流平均值为零

【答案】C

【解析】

【详解】A．由题图可看出，该交流电周期T = 2s，A错误；

BD．由题图可看出，在前半个周期峰值为2A，后半个周期峰值为4A，则该交流电一个周期内不对称，则一个周期内的电流平均值不为零，BD错误；

C．根据有效值的定义有

解得

C正确。

故选C。

4. 如图所示，P、M、N为三个透明平板，M与P的夹角略小于N与P的夹角，一束平行光垂直P的上表面入射，下列干涉条纹的图像可能正确的是（　　）

A.  B.

C.  D.

【答案】D

【解析】

【详解】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θ，、处为两相邻亮条纹，如图所示：

则此两处的光程分别为

因为当光程差时表现为亮条纹，所以有

则

设此两相邻亮纹中心的距离为，则由几何关系得

即

可知夹角越小，条纹间距越大，由题意可知M与P的夹角略小于N与P的夹角，则左边的条纹间距大于右边的条纹间距。

故选D。

5. 如图所示，LC振荡电路中，某时刻线圈中磁场方向向上，且电路中的电流正在减小。下列判断正确的是（　　）

A. 电路中电流方向为由a流向b B. 电容器上极板带负电

C. 电路中电场能正在增大 D. 电容器两极板间场强正在减小

【答案】C

【解析】

【详解】AB．根据安培定则，线圈中的电流从下到上，此时电流正在减小，表明电容器正在充电，所以上极板带正电，下极板带负电，电流方向从b流向a，故AB错误；

C．电容器正在充电，根据能量守恒定律分析，能量正在从磁场能转化为电场能，电场能在增大，故C正确；

D．电容器正在充电，电场能在增大，两极板间的场强正在增大，故D错误。

故选C。

6. 中医是我国传统文化的瑰宝，“悬丝诊脉”更是一门绝技。悬丝诊脉，悬的是“丝”，“诊”的是脉搏通过悬丝传过来的振动，即通过机械波判断出病灶的位置与轻重缓急。如图，假设“丝”上有间距相等的点1、2、3、4、5、6…，且相邻两点间距离为l。待诊病人在搭上丝线后，图中质点1在t=0时开始向上振动，产生的机械波沿丝线向医生传播，t=1.25s时质点1第二次到达最高点，此时质点6刚好开始振动，则下列说法正确的是（　　）

A. 该波的波长为2l B. t=1.25s时质点6振动的方向向下

C. t=2s时质点3恰好位于波谷位置 D. t=0.75s时质点1和质点3的加速度相反

【答案】D

【解析】

【详解】A．根据题意有

所以

故A错误；

B．介质中质点的起振方向与波源的起振方向相同，所以t=1.25s时质点6振动的方向向上，故B错误；

C．根据题意有

解得

波从质点1传播到质点3需要半个周期，即0.5s，所以在2s时质点3实际振动的时间为1.5s，所以在t=2s时质点3恰好位于平衡位置且向下振动，故C错误；

D．质点1和质点3间的距离等于半个波长，所以两质点振动步调相反，所以t=0.75s时质点1和质点3的加速度相反，故D正确。

故选D。

7. 如图所示，理想变压器的原、副线圈的匝数比为5：1，在原、副线圈的回路中分别接有阻值相同的电阻，原线圈回路接在电压有效值为26V的正弦交流电源上，则下列判断正确的是（　　）

A. 原、副线圈中交流电的频率之比为1：5 B. 原、副线圈回路中电阻消耗的功率之比为25：1

C. 电压表的示数为5V D. 原线圈的输入电压为26V

【答案】C

【解析】

【详解】A．原副线圈中交流电频率相同，所以频率之比为1：1，A错误；

CD．设原线圈的输入电压为，电压表示数为

根据理想变压器规律

原线圈电阻的电压

因为

整理解得

C正确，D错误。

B．原、副线圈回路中电阻消耗的功率之比为

B错误。

故选C。

8. 如图所示，把一个有孔的小球A装在轻质弹簧的一端，弹簧的另一端固定，小球套在水平光滑杆上，以O为平衡位置振动。另一小球B在竖直平面内沿顺时针方向做匀速圆周运动，O′为圆心（O与O′在同一竖直线上），半径为R，角速度为ω。用竖直向下的平行光照射小球B，可以观察到，小球B在水平杆上的“影子”和小球A在任何瞬间都重合。取水平向右为正方向，O点为坐标原点，小球B经最高点时为计时零点。则下列判断正确的是（　　）

A. 小球A的振动周期为

B. 小球A的位移与时间的关系为

C. 在时，小球A的速度为

D. 在时，小球A的位移为

【答案】D

【解析】

【详解】A．小球A的振动周期为

故A错误；

BD．由题意可知，小球A的振幅为R，t=0时，小球A处于平衡位置，且向右运动，所以其位移与时间的关系为

当时，小球A的位移为

故B错误，D正确；

C．小球A的速度等于小球B做匀速圆周运动的速度的水平分量，即

联立可得

故C错误。

故选D。

9. 如图所示，一个柱状光学元件的横截面由直角边边长为a的等腰直角三角形与半径为a的四分之一圆组成。一束单色平行光垂直于等腰直角三角形的PR边射入，A为PR的中点，从A点入射的光线在光学元件中经PQ边反射后正好从图中B点射出，。不考虑在QS边的反射光的影响，下列判断正确的是（　　）

A. 此光学元件的折射率为

B. 所有从PR边入射的光线都可从QS边射出

C. 有光线从PQ边射出

D. 在PR边入射的光线中，有宽度为的光线不能从QS边射出

【答案】D

【解析】

【详解】光路图如图所示

A．由几何关系可得

光学元件的折射率

A错误；

C．根据

临界角为

所有光线在PQ边的入射角正好为45°，恰好发生全反射，故没有光线从PQ边射出，C错误；

BD．所有从PR边垂直入射的光线，经PQ边反射后到达QS边，如图设光线在QS上的C点刚好发生了全反射。则不能从QS边射出的光线在PR边入射时的宽度是

B错误，D正确。

故选D。

10. 下列说法正确的是（   ）

A. “激光测距雷达”利用激光测量很远目标的距离是应用了激光亮度高的特点

B. 衍射是横波特有的现象，纵波不能发生衍射现象

C. 声源靠近听者，听者接收到的声波频率大于声源的原频率

D. 光的偏振现象说明光是一种横波

【答案】CD

【解析】

【详解】A．“激光测距雷达”利用激光测量很远目标的距离是应用了激光平行度好，方向性好的特点，A错误；

B．衍射是波特有的现象，一切波都能发生衍射现象，B错误；

C．声源靠近观察者，根据多普勒效应可知，观察者接收到的声波频率大于声源的频率，C正确；

D．光的偏振现象说明光是一种横波，D正确。

故选CD。

11. 如图所示为在同一地点的A、B两个单摆自由摆动时做简谐运动的振动图像，其中实线表示A的振动图像，虚线表示B的振动图像。关于这两个单摆，下列判断正确的是（　　）

A. A摆的振动频率大于B摆的振动频率 B. A摆的摆长小于B摆的摆长

C. A摆的振动周期大于B摆的振动周期 D. 两个单摆的摆球质量不可能相等

【答案】AB

【解析】

【详解】AC．由振动图像可知

又

可知

故A正确，C错误；

B．根据单摆周围公式有

可知

故B正确；

D．由于单摆周期与质量无关，所以两个单摆的摆球质量大小无法确定，故D错误。

故选AB。

12. 如图所示，交流发电机的矩形线框共有N=100匝，总电阻r=1.0Ω，BC=AD=0.2m，AB=DC=0.1m。线圈绕垂直于磁场方向的对称轴以的转速匀速转动，给R=7.0Ω的电阻供电。在轴线右侧有一匀强磁场，磁感应强度B=0.1T，左侧没有磁场，线框处于中性面时开始计时，则（　　）

A. 发电机线圈产生的感应电动势的最大值为40V B. 电阻R两端的电压有效值为35V

C. 在内通过线框导线横截面的电荷量为0 D. 在内外力至少对系统做功

【答案】ACD

【解析】

【详解】A．由题可得，线圈的有效面积为

则发电机线圈产生的感应电动势的最大值为

故A正确；

B．发电机线圈产生的感应电动势的有效值为

由闭合电路欧姆定律可得

解得

故B错误；

C．线圈转动周期为

由法拉第电磁感应定律可得，线圈产生的平均电动势为

解得线圈转动一周产生的平均电动势为

线圈产生的平均电流为0，所以在内通过线框导线横截面的电荷量为0，故C正确；

D．在电路产生的焦耳热为

由能量守恒定律可得，在内外力至少对系统做功为

故D正确。

故选ACD。

13. 如图所示，两位同学分别拉着一根长为1.4m的弹性绳两端A、B抖动，使A、B在竖直方向持续做简谐运动，产生沿绳传播的两列波。已知t=0时A开始振动，某时刻两列波的波形如图甲所示，图乙为A的振动图像，M、N、P为绳上三个质点。则下列判断正确的是（　　）

A. 两列波的波速都为2m/s

B. t=0.35s时，质点M、N的速度大小相等、方向相反

C. t=0.55s时，P点的路程为45cm

D. 经过足够长的时间后，A、B之间有6个振动加强点

【答案】ABC

【解析】

【详解】A．由甲图可知，传播方向向右波的波长为

由乙图可知

则波速为

两列波的传播介质均为绳子，波速相等，所以两列波的波速都为2m/s，故A正确；

B．时，即,波向右传播了，甲图中左边波向右传播了，则还需将波向右平移，如图所示

可知两点的速度大小相等，方向相同，故B正确；

C．由图可知左边波已传播的时间为

右边波已传播的时间为

两列波的周期相同，再经过周期两列波同时到达P点，P点为振动加强点，以15cm为振幅，振动，则t=0.55s时，P点的路程为

故C正确；

D．路程等于波长的整数倍时振动加强，设坐标为x的质点振动加强，则有

即

所以经过足够长的时间，AB之间有4个振动加强点，故D错误。

故选ABC。

14. 下端附着重物的粗细均匀木棒，竖直浮在河面，在重力和浮力作用下，沿竖直方向做频率为1Hz的简谐运动；与此同时，木棒在水平方向上随河水做匀速直线运动，如图（a）所示。以木棒所受浮力F为纵轴，木棒水平位移x为横轴建立直角坐标系，浮力F随水平位移x的变化如图（b）所示。已知河水密度为ρ，木棒横截面积为S，重力加速度大小为g。下列说法正确的是（   ）

A. x从0.05m到0.15m的过程中，木棒的动能先增大后减小

B. x从0.35m到0.39m的过程中，木棒加速度方向竖直向上，大小逐渐变小

C. x = 0.15m和x = 0.25m时，木棒的速度大小相等，方向相反

D. 木棒在竖直方向做简谐运动的振幅为

【答案】AD

【解析】

【详解】A．由简谐运动的对称性可知，0.1m、0.3m、0.5m时木棒处于平衡位置；则x从0.05m到0.15m的过程中，木棒从平衡位置下方向上移动，经平衡位置后到达平衡位置上方，速度先增大后减小，所以动能先增大后减小，A正确；

B．x从0.35m到0.39m的过程中，木棒从平衡位置下方向下移动，加速度方向竖直向上，大小逐渐增大，B错误；

C．x = 0.15m和x = 0.25m时，由图像的对称性知浮力大小相等，说明木棒在同一位置，竖直方向速度大小相等，速度方向相反，而两时刻木棒水平方向速度相同，所以合速度大小相等，方向不是相反，C错误；

D．木棒在竖直方向的简谐运动可类比于竖直方向的弹簧振子，设木棒长度为L，回复力系数为k，平衡位置时木棒重心在水面下方x0，则有

木棒重心在平衡位置上方最大位移A处时

木棒重心在平衡位置下方最大位移A处时

可解得

D正确。

故选AD。

Ⅱ卷（非选择题，共5小题，共44分）

三、实验题（本题共2小题，共12分）

15. 某实验小组成员用如图甲所示装置测当地的重力加速度。

（1）实验中，用米尺测量出悬线长度为l，用游标卡尺测量出小钢球的直径为d。

（2）测单摆周期过程中，将摆球拉离平衡位置小角度由静止释放，摆球通过平衡位置时开始计时并记数为“0”，再次回到平衡位置时记为“1”，……，当记数数到“n”用时为t，则根据单摆的周期公式可以得出重力加速度g的表达式为g=___________。（用n、t、l、d表示）。

（3）关于实验操作或结果分析，下列说法正确的是（      ）。

A．如果有两个大小相等且都带孔的铁球和木球，应选用铁球

B．摆线要选细些的、伸缩性好的

C．为了使单摆的周期大一些，以方便测量，开始时拉开摆球，使摆线相距平衡位置有较大的角度

D．多次改变摆线长l，测量多组对应的50次全振动时间t，通过绘制的t2-l关系图线也可以测定重力加速度

（4）实验中根据实验数据得到了T2和摆长L的关系图像如图乙中a图线所示。若将悬线长l作为摆长，测得多组周期T和l的数据，作出T2-l图像可能是图乙中的图线___________（选填“b”、“c”、“d”或“e”，已知图线“c”、“d”与图线“a”平行）。

【答案】    ①.     ②. AD    ③. c

【解析】

【详解】（2）[1]摆线长为悬点到重心的距离故摆长为

根据题目中数据可得单摆周期为

根据单摆周期公式

联立可得

（3）[2] A．为减小空气阻力在实验中带来的影响，应选用铁球，故A正确；

B．摆线要选细些的、但是不能由伸缩性，故B错误；
C．为了能够近似将小球看成简谐运动，要求单摆的摆角不能太大，故C错误；

D．根据单摆周期公式

单摆的周期为

联立可得

故通过绘制的t2-l关系图线也能测定g，故D正确。

故选AD。

（4）[3]由单摆周期公式

可得

其中

则有

根据数学知识可知图线c符合题意，故选c。

16. 某同学利用白炽灯为光源，做“双缝干涉测光的波长”的实验，实验装置如图所示：

（1）下列关于实验装置图中a、b、c装置名称的说法正确的是___________

A．a是单缝，b是滤光片，c是双缝    B．a是单缝，b是双缝、c是滤光片

C．a是滤光片，b是单缝，c是双缝    D．a是滤光片，b是双缝，c是单缝

（2）以下哪些操作能够增大光屏上相邻的两条亮条纹之间的距离___________

A．增大b和c之间的距离        B．增大c和光屏之间的距离

C．将红色滤光片改为绿色滤光片    D．增大双缝之间的距离

（3）在某次实验中，已知双缝到光屏之间的距离是600mm，双缝之间的距离是0.20mm，某同学在用测量头测量时，先将测量头目镜中看到的分划板中心刻线对准某条亮纹（记作第1条）的中心，这时手轮上的示数如图甲所示。然后他转动测量头，使分划板中心刻线对准第6条亮纹中心，这时手轮上的示数如图乙所示。由此可以计算出这次实验中所测得的单色光波长为___________m。（结果保留2位有效数字）

【答案】    ①. C    ②. B    ③.

【解析】

【详解】（1）[1]本实验要获得单色相干光源进行实验，所以a是滤光片，b是单缝，c是双缝。

故选C。

（2）[2]根据条纹间距公式可知

A．与单缝和双缝之间的距离无关，增大b和c之间的距离不会改变亮纹的间距，故A错误；

B．增大c和光屏之间的距离，即增大了双缝到屏的距离L，可以增大亮纹间距，故B正确；

C．将红光改为绿光，减小了波长，亮纹间距会变小，故C错误；

D．增大双缝间距d，导致亮纹间距变小，故D错误。

故选B。

（3）[3] 第1条亮纹中心读数为

第6条亮纹中心读数为

所以条纹间距为

根据条纹间距公式可得

17. 如图所示，在某种透明液体表面下方深为h=2m处，用激光笔发出的细激光束以入射角射到液体表面，测得出射角。

（1）求该液体折射率；

（2）将激光笔换成点光源，若要在液体上方看不到该点光源，则需要在液体表面覆盖一不透明的遮光板，求该遮光板的最小面积。（不考虑光的多次反射，取）

【答案】（1）；（2）

【解析】

【详解】（1）液体的折射率为

（2）全发射的临界角为

得

则遮光板的最小半径

遮光板的最小面积

18. 如图所示，一列简谐横波沿x轴传播，波速为4m/s，振幅为5cm，P、Q是平衡位置相距为1m的两个质点，在t=0时，P通过平衡位置沿y轴正方向运动，Q位于其平衡位置下方最大位移处，求：

（1）该波的周期；

（2）若波沿x轴负方向传播，且波长大于1m，质点P经过3s通过的路程；

（3）若波沿x轴正方向传播，且波长大于1m，则从t=0时刻开始计时，质点Q至少经多长时间偏离平衡位置的位移为2.5cm，且速度沿y轴正方向？

【答案】（1）见解析；（2）1.8m；（3）

【解析】

【详解】（1）若波沿x轴正方向传播，则有

（n=0，1，2……）

所以

（n=0，1，2……）

（n=0，1，2……）

若沿x轴负方向传播，则有

（n=0，1，2……）

所以

（n=0，1，2……）

（n=0，1，2……）

（2）已知沿x轴负方向传播，且波长大于1m，则取n=0，此时

，

所以

所以

（3）已知沿x轴正方向传播，且波长大于1m，则取n=0，此时

，

由于质点速度沿y轴正方向，则

解得

，（舍）

所以时间至少为

19. 如图甲所示，两根完全相同的光滑金属导轨平行放置，宽L=3m，倾斜部分abcd与水平方向夹角为，匀强磁场垂直斜面向下，磁感应强度B=0.5T，轨道顶端ac接有电阻R=1.5Ω。导轨水平部分只有边界zk、ke、ep、pn、nf、fz之间有竖直向下的匀强磁场，磁感应强度大小也为B=0.5T，其中磁场左边界zk长为d=1m，边界ke、zf与水平导轨间夹角均为且长度相等，磁场右边界pn与两个导轨垂直。一金属棒与导轨接触良好，在斜面上由静止释放，到达底端bd时已经匀速，速度大小为v0=8m/s。当金属棒进入导轨的水平部分时，给金属棒施加外力，在轨道水平部分zkef之间运动时速度的倒数与位移x图像如图乙所示，棒运动到ef处时撤去外力，此时棒速度大小为。最终金属棒恰能运动到磁场的右边界pn处。已知运动中金属棒始终与导轨垂直，金属棒连入电路中的电阻为r=0.5Ω。g=10m/s2。求：

（1）金属棒的质量m的大小：

（2）水平磁场边界ep的距离大小；

（3）金属棒在水平导轨上运动时，电阻R产生的焦耳热。

【答案】（1）m=1.8kg；（2）；（3）

【解析】

【详解】（1）金属棒斜面上运动，匀速时，受力平衡：

得

m=1.8kg

（2）从撤去外力到运动至pn处，由动量定理：

代入数据，联立求得

（3）金属棒在水平轨道zkef间运动时，金属棒所受安培力

金属棒切割磁感线的有效长度

联立得

由图像得

得

联立得

金属棒在水平轨道zkef间运动过程中

撤去外力后

电路产生的焦耳热

则电阻R上产生的焦耳热为