[物理]山东省济南市部分高中联盟2023-2024学年高二下学期5月期中考试试题(解析版)

这是一份[物理]山东省济南市部分高中联盟2023-2024学年高二下学期5月期中考试试题(解析版)，共12页。试卷主要包含了单项选择题，解答题等内容，欢迎下载使用。
说明：本试题分为第Ⅰ卷和第Ⅱ卷两部分，第Ⅰ卷为第1页至第5页，共 12题，第Ⅱ卷为第5页至第8页，共6题。请将答案按要求填写在答题纸相应位置，答在其它位置无效，考试结束后将答题卡上交。试题满分100分，考试时间90分钟。
第Ⅰ卷 （共40分）
一、单项选择题：本题共7小题，每小题3分，共24分。每小题只有一个选项符合题目要求。
1. 下列四幅图分别对应四种说法，其中正确的是（ ）
A. 甲图是水分子的分子势能Ep随分子间距离r的关系图象，B点对应的位置水分子之间的相互作用总体上表现为引力
B. 乙图在模拟气体压强产生机理的实验中要尽可能保证每颗玻璃球与电子秤碰撞时的速率相等
C. 显微镜下微粒运动的位置连线就是微粒的运动轨迹
D. 丁图描述了氧气分子分别在0℃和100℃时速率分布，实线对应100℃时的速率分布
【答案】D
【解析】A．B点对应的位置水分子势能最小，此时分子间的距离为平衡距离，分子引力与斥力大小相等，故A错误；
B．图中模拟气体压强的产生，分子的速度不是完全相等的，所以也不要求小球的速度一定相等，故B错误；
C．图中显示的是布朗运动，是悬浮微粒的无规则运动，布朗运动图像反映每隔一段时间固体微粒的位置，而不是运动轨迹，故C错误；
D．100°C时分子平均速率比0°C时要大，实线对应100℃时的速率分布，故D正确。
故选D。
2. 水面上，两个频率均为的振源振动步调相同，振幅均为，某时刻在两列波相遇的区域内形成如图的波形（实线表示波峰，虚线表示波谷），其中a点是两列波波谷相遇的位置，b点是两列波波峰相遇的位置。则关于a、b以及ab连线中点c的振动，下列说法正确的是（ ）
A. a点是静止的，它偏离平衡位置的位移总是
B. b点是振动的，它的振动频率是
C. c点在一段时间内是振动的，在另一段时间内是静止的
D. c点是振动的，其振幅等于
【答案】D
【解析】A．a点是两列波波谷相遇的位置，可知a点为振动加强点，则振幅为，但点偏离平衡位置的位移时刻发生变化，故A错误；
B．b点是两列波波峰相遇的位置，则b点为振动加强点，它的振动频率是，故B错误；
CD．c点是ab连线中点，则c点为振动加强点，其振幅等于，故C错误，D正确。
故选D。
3. 关于下列四个场景的说法中，正确的是（ ）
A. 图甲中是光的全反射现象B. 图乙中是光的折射现象
C. 图丙中是光的衍射现象D. 图丁中是光的偏振现象
【答案】D
【解析】A．图甲中泊淞亮斑是光的衍射现象，选项A错误；
B．图乙中彩色肥皂膜是光的干涉现象，选项B错误；
C．图丙中的彩虹是光的折射现象，选项C错误；
D．图丁中立体电影是光偏振现象，选项D正确。
故选D。
4. 如图所示，假设沿地球直径凿通一条隧道，把一小球从地面S点静止释放，小球在隧道内的运动可视为简谐振动。已知地球半径为R，小球经过O点时开始计时，由O向S运动，经时间第1次过P点（P点图中未标出），再经时间又过该点。则（ ）
A. 小球振动的周期为
B. O到P的距离为
C. 小球第3次过P点所需的时间为
D. 由S到O的运动过程中小球受力逐渐增大
【答案】B
【解析】A.小球经过O点时开始计时，由O向S运动，经t0时间第1次过P点，再经2t0时间又过该点，说明小球从O到P的时间为t0，从P到最大位移处的时间为t0，小球从最大位移处再回到P点的时间为t0，则小球振动的周期为
T = 4(t0+ t0) =8t0
故A错误;；
B.设O到P的距离为x，由简谐运动的对称性可得
x=Asin
又
A= R
则得
故B正确；
C.小球第3次过P点所需的时间为
t=6t0
故C错误；
D.由S到O的运动过程中小球做简谐运动，位移逐渐减小，根据简谐运动的特征
分析可知加速度逐渐减小，由牛顿第二定律知小球受力逐渐减小，故D错误。
故选B。
5. 如图甲所示，单摆在竖直面内的A、C之间做简谐运动。小华同学利用传感器得到了单摆的摆球沿摆线方向的a-t关系图（图乙）。对于此次研究，下列说法正确的是（ ）
A. 由a-t图像可得单摆摆动周期为t2
B. 摆球运动到最低点B时，回复力为零，所受合力为零
C. 摆球从A至B运动的过程中，机械能不断增大
D. 若换用质量更大的小球，单摆摆动的周期将变小
【答案】A
【解析】A．单摆运动的过程在A点时沿细绳方向的加速度最小，B点时最大，C点又最小，所以单摆的一个周期为A-B-C-B-A，因此单摆摆动的周期为，故A正确；
B．摆球运动到最低点B时回复力为零，沿绳方向的加速度不为零，所以合力不为零，故B错误；
C．摆球从A至B运动的过程中，机械能守恒，故C错误；
D．根据单摆周期公式
可知，单摆摆动周期与摆球质量无关，故D错误。
故选A。
6. 绽放激情和力量，升腾希望与梦想。如图甲，“龙狮舞水城”表演中绸带宛如水波荡漾，展现水城特色，舞动的绸带可简化为沿x轴方向传播的简谐横波，图乙为时的波形图，此时质点P在平衡位置，质点Q在波谷位置，图丙为质点P的振动图像，则（ ）
A. 该波沿x轴负方向传播
B. 时，质点Q的振动方向沿y轴负方向
C. 时，质点P的加速度正在减小
D. 该波传播速度为3m/s
【答案】D
【解析】A从振动图形可看出时质点P的振动方向沿轴正方向，根据波动图像及“同侧法”可判断该波沿x轴正方向传播，A错误；
B．从图乙可看出，时，质点Q在波谷，速度为0，B错误；
C．从图乙可看出，时，质点P在平衡位置，加速度为0，C错误；
D．从图中可知
，
可得
D正确。
7. 光的干涉现象在技术中有许多应用。如图甲所示是利用光的干涉检查某精密光学平面的平整度，下列说浊正确的是（ ）
A. 图甲中上板是待检查的光学元件，下板是标准样板
B. 若换用频率更大的单色光，其他条件不变，则图乙中的干涉条纹间距将变窄
C. 若出现图丙中弯曲的干涉条纹，说明被检查的平面在此处出现了凸起
D. 用单色光垂直照射图丁中的牛顿环，得到的条纹是等间距的同心圆环
【答案】B
【解析】A．上板是标准样板，下板是待检测板，故A错误；
B．频率越大的单色光，其波长越小，因此若换用频率更大的单色光，其他条件不变，根据
可知，则图乙中的干涉条纹变窄，故B正确；
C．图丙中条纹向左弯曲，说明亮条纹提前出现，应是被检查的平面在此处出现了凹陷所致，故C错误；
D．牛顿环中的空气膜厚度由中心向边缘增加得越来越快，则亮条纹逐渐变窄，因此得到的是由中心向边缘宽度逐渐变窄的明暗相间的同心圆环，故D错误。
8. 某校物理兴趣小组正在进行“用单摆测量重力加速度”的实验，同学们的实验装置如图甲所示。
（1）小组的张同学测量摆长时，先用毫米刻度尺测得摆球悬挂后的摆线长，再用游标卡尺测量摆球的直径，读数如图乙所示，则摆球的直径______mm，再通过计算得到单摆的摆长，记为L。
（2）实验过程中在测量周期时，宋同学若从摆球运动到最低点向右运动时，按下停表开始计时且记数为1，当摆球第二次通过最低点且向右运动时数2，依此法往下数，当他数到60时，按下停表停止计时，通过停表读出这段时间记为t，则单摆周期______。
A. B. C. D.
（3）兴趣小组的同学测量重力加速度的表达式为______。（用L、T表示）
（4）兴趣小组的彭同学为了提高实验精度，多次改变摆线长（记为l）并测出相应的周期T，他根据实验数据在坐标纸上绘制出的图线如图丙所示，则当地的重力加速度______。（用a和b表示）
【答案】（1）10.30 （2）B （3） （4）
【解析】（1）游标卡尺的读数为
（2）宋同学从摆球运动到最低点向右运动时，按下停表开始计时且记数为1，当摆球第二次通过最低点且向右运动时数2，依此法往下数，当他数到60时，摆球实际运动59个周期，所以周期为
（3）根据单摆的周期公式
可得
（4）根据单摆周期公式
可得
可知，图像中斜率为
解得
四、解答题：本题共 4 小题，共 44 分。解答题应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤，只写出最后答案的不能得分。有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位。
9. 如图，半径为R光滑圆弧面上有一个质量为m小球，把它从最低点移开一小段距离，放手后，小球以最低点为平衡位置左右摆动，且可近似认为其运动为简谐振动。
（1）求小球做简谐振动的周期T；
（2）已知做简谐振动的物体，所受的回复力与其偏离平衡位置的位移存在正比例关系。求小球做简谐振动时回复力与偏离平衡位置位移的比例系数k是多少。 （空气阻力可忽略，重力加速度为g，当偏离角度θ很小时，可认为sinθ≈tanθ≈θ，且可认为小球偏离平衡位置的位移与小球到圆弧圆心的连线垂直）
【答案】（1）；（2）
【解析】（1）小球做类单摆简谐运动，则周期为
（2）对小球进行受力分析，如图所示
重力沿切线方向的分力提供回复力
用x表示小球偏离平衡位置的位移，因很小，所以
即
回复力与其偏离平衡位置的位移存在正比例关系，所以小球做简谐振动时回复力与偏离平衡位置位移的比例系数为
10. 如图甲所示为一列沿x轴正方向传播的简谐横波在t=0时刻的波形图，质点 M 的平衡位置为，N是平衡位置为处的质点，图乙为质点N的振动图像，已知： ，请回答下列问题：
（1）求坐标原点O 处质点做简谐运动的位移表达式与该波的传播速度；
（2）从t=0开始计时，t=16s时质点M的位置和经过16s质点N通过的路程。
【答案】（1），；（2），
【解析】（1）由甲图可知波长
由乙图可知周期
则
由波动图像可知质点振幅
坐标原点O处质点与质点N相距半个波长，由图乙可知，时，质点N沿y轴正方向振动，所以坐标原点O处质点沿y轴负方向振动，则做简谐运动的表达式为
该波的波速为
（2）t=0时质点M的位移为
故经过16s后，即经过4个周期后，质点M的位移仍为6cm；从t=0到t=16s质点N振动了4个周期，所以运动的路程为
11. 图是容积为V的气压式浇花喷水壶，现向喷水壶内装入的水，当壶内气压大于p（p为大气压）时有水喷出，浇花前，通过打气使壶内气压达到2p，细管和喷嘴的容积可忽略，喷水过程中不继续打气，壶内气体视为理想气体，忽略打气过程中气体的温度变化。求：
（1）水不再喷出时，喷水壶内剩余水的体积；
（2）第一次喷水结束后，接下来通过继续打气的方式，将剩余水一次全部喷出，若每次打入体积为的空气，至少需要打几次？
【答案】（1）；（2）
【解析】（1）喷壶导热性良好，壶内气体发生等温变化，不再喷水时压强变为p由
（2）设打入气体后的压强为，体积为，由玻意耳定律得
壶内气体
打入气体
解得
12. 如图所示，公园修建了一个截面为等腰梯形的水池，水池坡面的倾角为α，在注满水的情况下，一束平行光照射到水面，折射光线与反射光线恰好垂直。已知水对该光的折射率为，
（1）求该平行光与水面的夹角θ；
（2）若改变入射角，使入射角的正弦值 入射的倾斜平行光刚好能够照亮整个水池底部，求水池坡面的倾角；
（3）若水池深1m ，将一点光源放入池底中央，水面足够宽，不考虑多次反射，求点光源照亮水面的面积S。
【答案】（1）；（2）；（3）
【解析】（1）设入射角为，折射角为，由折射定律
又已知折射光线和反射光线垂直，所以
解得
所以该平行光与水面的夹角
（2）要使光线照亮整个水池底部，则水池右侧边缘的折射光线恰好沿侧壁，设此时折射角为，由折射定律
及
解得
所以水池坡面倾角
（3）当水中点光源射向水面时，若达到临界角C，则光线会发生全反射，所以光照亮水面的区域为一个半径为r的圆，如图所示
这时入射角等于临界角C，由几何关系可得
其中
由以上两式解得
所以点光源照亮水面的圆的面积