甘肃省天水市2023-2024学年高二下学期5月期中联考物理试卷（解析版）

这是一份甘肃省天水市2023-2024学年高二下学期5月期中联考物理试卷（解析版），共16页。

1．答卷前，考生务必将自己的姓名、班级、考生号、考场号、座位号填写在答题卡上。
2．回答选择题时，选出每小题答案后，用2B铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑。如需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其他答案标号。回答非选择题时，将答案写在答题卡上。写在本试卷上无效。
3．考试结束后，将本试卷和答题卡一并交回。
一、选择题：本题共10小题，共43分。在每小题给出的四个选项中，第1~7题只有一项符合题目要求，每小题4分；第8~10题有多项符合题目要求，每小题5分，全部选对的得5分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。
1. 超声波在人体不同介质中的传播速度：肝脏和血液中为1570m/s、脂肪中为1476m/s、颅骨中为3360m/s。超声诊断时将人体软组织中平均声速规定为1540m/s。一列超声波从脂肪中进入血液中，下列说法正确的是（ ）
A. 超声波的频率将变大
B. 超声波的频率将变小
C. 超声波的波长将变短
D. 超声波的波长将变长
【答案】D
【解析】AB．波的频率是由波源决定的，当波从一种介质进入另一种介质时，其频率保持不变，故AB错误；
CD．根据波长、波速与频率的关系
由于频率不变，一列超声波从脂肪中进入血液中，波速变大，所以超声波的波长将变长，故C错误，D正确。
2. 如图所示，将含有大量正、负带电粒子的气体以相同的速度喷入云雾室里，观察到有两个粒子的径迹弯曲程度相同，但弯曲方向相反。已知云雾室中匀强磁场方向垂直纸面向外（图中未画出），不计重力和粒子间作用力，则下列说法正确的是（ ）
A. 粒子①在磁场中做速度增大的曲线运动
B. 粒子②在磁场中做速度减小的曲线运动
C. 粒子①带正电
D. 粒子②的速度保持不变
【答案】C
【解析】粒子进入磁场时做匀速圆周运动，则两粒子在磁场中的速度大小不变，但是方向不断变化，即两粒子的速度不是不变的；匀强磁场方向垂直纸面向外，由图示粒子运动轨迹可知，粒子刚进入磁场时，粒子①所受洛伦兹力水平向左，粒子②受到的洛伦兹力水平向右，由左手定则可知，粒子①带正电，粒子②带负电。
故选C。
3. 如图，在水槽里放三块挡板，中间留两个狭缝，水波通过狭缝前的传播情况如图所示。在挡板后M、N点放置乒乓球，下列说法正确的是（ ）
A. 若两个乒乓球都振动起来，则两个乒乓球的振动频率相等
B. 若右侧乒乓球振动起来，则左侧乒乓球可能没有振动
C. 若两个乒乓球都振动起来，则波源的频率一定等于乒乓球的固有频率
D. 增加波源的振动频率，衍射现象更明显
【答案】A
【解析】A．若两个乒乓球都振动起来，都做受迫振动，其振动频率等于波源的振动频率，所以两个乒乓球的振动频率相等，故A正确；
B．由于左侧狭缝更窄，所以衍射现象更明显，所以若右侧乒乓球振动起来，则左侧乒乓球一定振动，故B错误；
C．若两个乒乓球都振动起来，则波源的频率一定等于乒乓球振动的频率，但不一定等于乒乓球的固有频率，故C错误；
D．增大波源的振动频率，则波长会变小，衍射现象变得不明显，故D错误。
故选A。
4. 彩虹的形成原理可简化为如图，阳光由空气射入球形水滴后，可分成红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫七种色光，其中a、b是射出的某两种单色光（其他色光没有画出），则下列说法正确的是（ ）
A. 若a光是绿光，则b光可能是紫光
B. 若b光是靛光，则a光一定是紫光
C. a光和b光在水滴中的传播速度相等
D. a光在水滴中的传播速度较大
【答案】B
【解析】A．阳光中单色光的折射率从红光到紫光依次升高，由光路图可知。a光的偏折程度较大，则a光的折射率较大，若a光是绿光，则b光不可能是紫光。若b光是靛光，则a光一定是紫光。故A错误；B正确；
C．根据
可知a光在水滴中的传播速度较小。故CD错误。
故选B。
5. 如图甲，将小鸟落在弹性树枝上的振动简化为简谐运动，小鸟的振动图像如图乙所示。下列说法正确的是（ ）
A. 时刻，小鸟的加速度方向和速度方向相反
B. 时刻，小鸟的速度最小
C. 时刻，小鸟的加速度最小
D. 时刻，树枝对小鸟的弹力大于小鸟的重力
【答案】D
【解析】A．时刻，小鸟在平衡位置下方，位移是负值，由简谐运动的加速度公式可知，小鸟的加速度方向向上，和速度方向相同，A错误；
B．时刻，小鸟在平衡位置，小鸟的速度最大，B错误；
C．时刻，小鸟在正方向最大位移处，由加速度公式可知，小鸟的加速度最大，C错误；
D．时刻，小鸟的加速度方向向上，由牛顿第二定律可知，树枝对小鸟的弹力大于小鸟的重力，D正确。
故选D。
6. 如图甲所示，一束单色光从真空中沿半径射入半圆柱形透明工件，光在圆心处发生折射和反射，折射光线的强度随着的变化而变化（如图乙所示），，则该工件的折射率为（ ）
A. B. C. D.
【答案】A
【解析】由图像可知，当时发生全反射，可知临界角为
根据
可得
故选A。
7. 如图所示，实线是一列简谐波在时刻的波形图，时刻的波形图如图中虚线所示，下列说法正确的是（ ）
A. 若简谐波沿轴方向传播，则传播速度可能为12m/s
B. 时，若处质点向上振动，则波源的振动周期可能为1.5s
C. 若简谐波的传播速度为7.5m/s，则简谐波沿轴方向传播
D. 若简谐波沿轴方向传播，则波源的振动周期可能为1.5s
【答案】C
【解析】A．若简谐波沿轴方向传播，则由实线到虚线需将波形向右平移，则有
（n=0，1，2，3，⋯）
当时，可得
当时，可得
则波传播的时间为，则传播速度可能为
或
A错误；
B．时，若处质点向上振动，可知波沿轴方向传播，当，则波源的振动周期可能为
当时，则波源的振动周期可能为
B错误；
C．若简谐波沿轴方向传播，则有
（n=0，1，2，3，⋯）
当时，可得
则波的传播速度为
C正确；
D．若简谐波沿轴方向传播，则传播时间
（n=0，1，2，3，⋯）
当时，可得
则
当时，可得
则
D错误。
故选C。
8. 如图所示，粗糙水平面上放置着一条形磁铁，磁铁中央正上方A点处垂直纸面放置着一通电直导线（电流方向垂直纸面向里），下列说法正确的是（ ）
A. A点处磁场方向水平向右
B. 通电直导线受到竖直向下的安培力
C. 条形磁铁对通电直导线的安培力大于通电直导线对条形磁铁的安培力
D. 磁铁对水平面的压力大于磁铁自身重力
【答案】AB
【解析】A．水平放置的条形磁铁外部由N极发出磁感线，根据磁感线分布特点可知在磁铁中央正上方A点处磁场方向水平向右，故A正确；
B．导线电流垂直于纸面向里，由左手定则可知，导线受到的安培力竖直向下，故B正确；
C．由牛顿第三定律可知，条形磁铁对通电直导线的安培力等于通电直导线对条形磁铁的安培力，故C错误；
D．由牛顿第三定律可知，导线对磁铁的作用力竖直向上，则磁铁对水平面的压力小于磁铁自身重力，故D错误。
9. 如图所示，在垂直于纸面向外的匀强磁场中，一质量为m、电荷量为的带电滑块从光滑斜面的顶端由静止释放，滑至底端时恰好不受弹力，已知磁感应强度的大小为B，斜面的倾角为，重力加速度为g，下列说法正确的是（ ）
A. 滑块滑至底端时的速率为
B. 滑块滑至底端时的速率为
C. 滑块经过斜面中点时的速率为
D. 滑块经过斜面中点时的速率为
【答案】AC
【解析】AB．由题意可知，带电滑块从光滑斜面的顶端由静止释放，滑至底端时恰好不受弹力，可知此时滑块受到的洛伦兹力与重力沿垂直斜面的分力平衡，可得
则
A正确，B错误；
CD．由题意可知，带电滑块在斜面做初速度是零的匀加速直线运动，由位移中点的速度公式可知，滑块经过斜面中点时的速率为
C正确，D错误。
故选AC。
10. 如图所示，点处存在甲波源，B0,3点处存在乙波源，时两个波源同时起振，起振方向垂直纸面向外，振动规律分别为（cm）、（cm），两列波的波长均为。下列说法正确的是（ ）
A. 两列波的传播速度均为3m/s
B. 时，波源的速度最大
C. O点是振动加强点
D. 时，O点的位移为零
【答案】BCD
【解析】A．由振动规律可知，两列波周期均为
两列波的传播速度均为
故A错误；
B．由波源的振动函数可知，t=0时，波源质点位于平衡位置，又
此时波源回到平衡位置，波源振动速度最大，故B正确；
C．两波源起振方向相同，又
所以O点是振动加强点，故C正确；
D．时，两列波已经传播到O点，A波引起的分位移为
B波引起分位移为
所以时，O点的位移为零，故D正确。
故选BCD。
二、非选择题：本题共5小题，共57分。
11. 如图1所示，实验小组利用单摆测量重力加速度。
（1）实验中，有人提出以下几点建议，其中对提高测量结果精确度有利的是______。
A. 单摆偏离平衡位置的角度不能太大
B. 质量相同、体积不同的摆球，选用体积较大的
（2）选用合适的器材组装成单摆后，主要步骤如下：
①将单摆上端固定在铁架台上
②让刻度尺的零刻度线对准摆线的悬点，测摆长L
③记录小球完成n次全振动所用的总时间t
④根据单摆周期公式计算重力加速度g的大小
根据图2所示，测得的摆长______cm；重力加速度测量值表达式______（用L、n、t表示）。
（3）在测量周期时，摆球振动过程中悬点O处摆线固定点出现松动，摆长略微变长，这将会导致所测重力加速度的数值______（选填“偏大”“偏小”或“不变”）。
【答案】（1）A （2）98.50 （3）偏小
【解析】（1）A．单摆偏离平衡位置的角度不能太大，否则单摆的振动就不是简谐振动，选项A正确；
B．质量相同、体积不同的摆球，选用体积较小的，以减小阻力的影响，选项B错误。
故选A。
（2）[1]摆长L=98.50cm；
[2]根据
其中
可得重力加速度测量值表达式
（3）在测量周期时，摆球振动过程中悬点O处摆线的固定点出现松动，摆长略微变长，则根据
因带入的L偏小，可知这将会导致所测重力加速度的数值偏小。
12. 在“用双缝干涉测量光的波长”实验中（实验装置如图甲），双缝间距，双缝到光屏间的距离，实验时，接通电源使光源正常发光，调整光路，使得从目镜中可以观察到干涉条纹。
（1）下列说法正确的是（ ）
A. 调节光源高度使光束沿遮光筒轴线照在光屏中心时，应放上单缝和双缝
B. 测量某条干涉亮条纹位置时，应使测量头分划板中心刻线与该亮条纹的中心对齐
C. 将滤光片由紫色换成红色，干涉条纹间距变宽
D. 为方便起见，可用测量头直接测出相邻两条亮条纹间的距离，再根据求出波长
（2）正确操作后，该组同学用某种单色光照射双缝得到干涉条纹如图乙所示，分划板在图中A位置时游标卡尺的读数为27.50mm，在图中B位置时游标卡尺读数如图丙所示。
①分划板在图乙中A、B位置时，相邻两条亮条纹中心间距______mm。
②该单色光的波长______m（保留两位有效数字）。
（3）如果测量头中的分划板中心刻线与干涉条纹不在同一方向上，如图丁所示，则在这种情况下测量干涉条纹的间距时，真实值______（选填“大于”“小于”或“等于”）测量值。
【答案】（1）BC （2）0.60 （3）小于
【解析】（1）A．调节光源高度使光束沿遮光筒轴线照在屏中心时，不需放单缝和双缝，因为放了会无法调节光束沿遮光筒轴线照在屏中心，故A错误；
B．为减小测量误差，测量某条干涉亮纹位置时，应使测微目镜分划板中心刻线与该亮纹的中心对齐。故B正确；
C．根据
将滤光片由紫色换成红色，波长变长，则干涉条纹间距变宽，故C正确；
D．为了减小测量误差，可用测微目镜测出n条亮纹间的距离a，求出相邻两条亮纹间距
再根据求出波长，故D错误。
故选BC。
（2）[1]在图中B位置时游标卡尺读数为
由图可知，A处为第1条暗条纹，B处为第7条暗条纹，相邻两条纹间距
[2]由
得该单色光的波长为
故填。
（3）如果测量头中的分划板中心刻线与干涉条纹不在同一方向上，则测得的偏大，则真实值小于测量值。
13. 如图，第一象限内存在方向垂直纸面向外、磁感应强度大小为B的匀强磁场，第二象限内存在方向垂直y轴、电场强度为E的匀强电场，一带电粒子从点由静止释放，经电场加速后从点进入磁场，最后从点垂直x轴射出磁场，不计粒子的重力，求：
（1）带电粒子的速度大小；
（2）带电粒子在磁场中的运动时间。
【答案】（1）；（2）
【解析】（1）带电粒子在电场中加速时，由动能定理得
带电粒子在磁场中运动时，由洛伦兹力提供向心力则有
由几何关系得
联立各式得
（2）带电粒子在磁场中做圆周运动的周期为
带电粒子在磁场中的运动时间为
14. 如图，一束单色光从上表面A点射入长方体玻璃砖，经两次折射后从下表面B点射出，已知A点处入射角，A、B两点间的竖直距离为4L，A、B两点间的水平距离为3L，，，光在真空中的传播速度为c。求：
（1）玻璃砖的折射率及光在玻璃砖中的传播时间；
（2）入射光线延长线与出射光线之间的距离。
【答案】（1），；（2）
【解析】（1）已知入射角，A、B两点间的竖直距离为4L，A、B两点间的水平距离为3L，可知A、B两点间的距离为5L，由几何关系可得
由折射定律可得玻璃砖折射率是
单色光在玻璃砖中传播速度为
单色光在玻璃砖中传播距离为5L，则有传播时间为
（2）作出入射光线延长线与出射光线之间的距离图，设其距离为，如图所示，由几何关系可得
15. 随着祖国航天事业的蓬勃发展，在未来的某天，中国航天员也将登上月球。如图，假设航天员在月球上做了一次单摆实验，将质量为m的摆球从平衡位置O点左侧的A点由静止释放，已知摆长为L，摆线偏离竖直方向的最大夹角，月球半径为地球半径的，月球质量为地球质量的，地球表面处的重力加速度为g，求：
（1）月球表面处的重力加速度的大小；
（2）摆球从静止释放到第一次经过平衡位置的时间内，摆球重力冲量的大小；
（3）摆球从静止释放到第二次经过平衡位置的时间内所走的路程。
【答案】（1）；（2）；（3）
【解析】（1）由万有引力等于重力
解得
则
根据题意知
联立解得
（2）从静止释放到第一次经过平衡位置所用时间
由
联立解得
摆球经过平衡位置重力冲量的大小为
（3）摆球从静止释放到第二次经过平衡位置的过程为，AO段弧长为
所走过的路程为