2021-2022学年甘肃省天水市第一中学高二（下）期中物理试题含解析

天水一中高二级2021-2022学年度第二学期第二学段考试

物理试题

一、单选题（每小题4分，共52分）

1. 如图所示，甲、乙、丙、丁四个图是单色光形成的干涉或衍射图样，根据各图样的特点可知（　　）

A. 甲图是光的衍射图样 B. 乙图是光的干涉图样

C. 丙图是光射到圆孔后干涉图样 D. 丁图是光射到圆板后的衍射图样

【答案】D

【解析】

【详解】A．甲图中条纹间距相等，是光的双缝干涉图样，故A错误；

B．乙图中中间亮条纹最宽，向外条纹变窄，间距变小，是光的单缝衍射图样，故B错误；

C．丙图为圆孔衍射图样，故C错误；

D．丁图是光射到圆板后的衍射图样（光照射在小圆盘上却出现中间亮斑），故D正确。

故选D

2. 一个单摆在地面上做受迫振动，其共振曲线（振幅A与驱动力频率f的关系）如图所示，则下列说法不正确的是（　　）

A. 此单摆的固有周期约为2 s

B. 此单摆的摆长约为1 m

C. 若摆长增大，单摆的固有频率增大

D. 若摆长增大，共振曲线的峰将向左移动

【答案】C

【解析】

【详解】A．单摆做受迫振动，振动频率与驱动力频率相等；当驱动力频率等于固有频率时，发生共振，则固有频率为，周期为2s。故A正确，不符合题意；

B．由图可知，共振时单摆的振动频率与固有频率相等，则周期为2s。由公式

可得

故B正确，不符合题意；

C．若摆长增大，单摆的固有周期增大，则固有频率减小。故C错误，符合题意；

D．若摆长增大，则固有频率减小，所以共振曲线的峰将向左移动。故D正确，不符合题意；

故选C。

3. 如图所示是单摆做阻尼振动的振动图象，下列说法正确的是（    ）

A. 摆球时刻的动能等于时刻的动能

B. 摆球时刻的势能等于时刻的势能

C. 摆球时刻的机械能等于时刻的机械能

D. 摆球时刻的机械能大于时刻的机械能

【答案】BD

【解析】

【详解】因为单摆做阻尼振动，因为要不断克服空气阻力做功，振幅逐渐减小，使得机械能逐渐转化为其他形式的能，机械能不断减小，由于、两时刻单摆的位移相同，位置一样，所以势能相等，因为机械能减小，所以动能减小，BD正确．

4. 如下图所示，向左匀速运动的小车发出频率为f的声波，车左侧A处的人感受到的声波的频率为f1，车右侧B处的人感受到的声波的频率为f2，则（ ）

A. f1＜f ， f2＜f B. f1＜f ， f2＞f

C. f1＞ f， f2＞f D. f1＞f ， f2＜f

【答案】D

【解析】

【详解】本题考查的是对多普勒效应的认识，波源朝向观察者运动时，观测频率大于静止的观测频率，波源远离观察者运动时，观测频率小于静止的观测频率，D正确；

5. 如图所示，两束单色光A、B分别沿半径方向由空气射入半圆形玻璃砖，出射光合成一束复色光P，下列说法正确的是

A. A光的频率大于B光的频率

B. 在玻璃砖中A光的传播速度小于B光的传播速度

C. 两种单色光由玻璃射向空气时，A光的临界角较大

D. 玻璃砖对A光的折射率大于对B光的折射率

【答案】C

【解析】

【分析】

【详解】AD．由图可知，A光偏折程度较小，折射率较小，A光频率较小，AD错误；

B．由

可知，在玻璃砖中

vA>vB

即在玻璃砖中A光的传播速度较大，B错误；

C．由

sinC=

可知

CA>CB

即A光的临界角较大，C正确。

故选C。

6. 如图所示是双缝干涉实验装置，使用波长为600nm的橙色光源照射单缝S，在光屏中央P处观察到亮条纹，在位于P点上方的点出现第一条亮纹中心即到、的光程差为一个波长，现换用波长为400nm的紫光源照射单缝　　

A. P和仍为亮点

B. P为亮点，为暗点

C. P为暗点，为亮点

D. P、均为暗点

【答案】B

【解析】

【详解】无论波长为多大，P点总是亮点；P1点光程差是波长为600nm的橙光波长的整数倍，形成明条纹．则P1处为波长为400nm的紫光半波长的（n=）的奇数倍，则P1处出现暗条纹，故B正确，ACD错误．故选B．

【点睛】解决本题的关键知道波峰与波峰或波谷与波谷叠加，振动加强，波峰与波谷叠加，振动减弱．通过该关系知道形成明条纹或暗条纹的条件．

7. 下列四幅图为光的相关现象，关于它们说法正确的是（　　）

A. 图甲为a、b两束单色光分别通过同一双缝干涉实验器材形成的图样，在同种均匀介质中，a光的传播速度比b光的大

B. 图乙为光导纤维示意图，内芯的折射率比外套的折射率小

C. 图丙为薄膜干涉示意图，两玻璃板的中间一端用薄片垫起，构成空气劈尖，干涉条纹的产生是由于光在上面玻璃板的前后两表面反射形成的两列光波叠加的结果

D. 图丁中，用自然光照射透振方向（箭头所示）互相垂直的前后两个竖直放置的偏振片，光屏依然发亮

【答案】A

【解析】

【详解】A．根据a、b两束单色光分别通过同一双缝干涉实验器材形成的图样可知

而由可得

由，可知

则可知折射率满足

由可得，在同种均匀介质中的传播速度满足

故A正确；

B．依据光的全反射条件需要光从光密介质进入光疏介质，可知内芯的折射率比外套的折射率大，B错误；

C．根据薄膜干涉的产生原理可知，上述现象是由上方玻璃板的下表面和下方玻璃板的上表面反射的两列光叠加而成的，故C错误；

D．自然光通过偏振片后形成偏振光，因两个偏振片的透振方向相互垂直，所以没有光射到光屏上，光屏发黑，D错误；

故选A。

8. 为了测定某上表面平整透明胶状介质的折射率，往该介质中垂直插入一长的细铁丝，在介质上表面以细铁丝为圆心，用墨水涂出一个半径的圆，从上表面恰好看不见细铁丝，如图所示。胶状介质的折射率为（　　）

A. 2 B.  C.  D.

【答案】B

【解析】

【分析】

【详解】光路如图

胶状介质的折射率为

故选B。

9. 如图所示，真空中一半径为R、质量分布均匀的玻璃球，频率一定的细激光束在真空中沿直线传播，于玻璃球表面的B点经折射进入小球，并在玻璃球表面的D点又经折射进入真空中，已知，玻璃球对该激光的折射率为，c为光在真空中的传播速度，则下列说法中正确的是（　　）

A. 激光束在B点的入射角

B. 此激光束在玻璃中穿越的时间为

C. 光在穿过玻璃球的过程中频率变小

D. 改变入射角的大小，细激光束可能在球表面B处发生全反射

【答案】B

【解析】

分析】

【详解】A．由几何知识得到激光束在在B点折射角

由

解得

解得

A错误；

B．由几何知识

激光束在玻璃球中传播的速度为

则此激光束在玻璃中穿越的时间为

B正确；

C．激光的频率由光源决定，与介质无关，所以该激光由真空射入玻璃球时频率不变，C错误；

D．发生全反射的条件是光从光密介质进入光疏介质，激光束从B点进入玻璃球时，是从光疏介质进入光密介质，无论怎样改变入射角，都不可能发生全反射，D错误。

故选B。

10. 一列简谐横波在t=0时刻的波形如图中的实线所示，已知波沿x轴负方向传播，t=0.02s时刻的波形如图中虚线所示。若该波的周期T大于0.02s，则该波的传播速度是（　　）

A. 1m/s B. 4m/s C. 3m/s D. 6m/s

【答案】C

【解析】

【详解】由题意，波向左传播，波长为

因为该波的周期T大于0.02s，则

则波速

故选C。

11. 关于电磁场及电磁波，下列说法错误的是（　　）

A. 麦克斯韦提出电磁场理论，赫兹通过实验证实了电磁波的存在

B. 变化的电场能够产生磁场，变化的磁场能够产生电场

C. 不同电磁波具有不同的波长，电磁波中无线电波可用于通信

D. 红外线的显著作用是热效应，温度较低的物体不能辐射红外线

【答案】D

【解析】

【详解】A．麦克斯韦提出电磁场理论，赫兹通过实验证实了电磁波的存在，选项A正确，不符合题意；

B．变化的电场能够产生磁场，变化的磁场能够产生电场，选项B正确，不符合题意；

C．不同电磁波具有不同的波长，电磁波中无线电波可用于通信，选项C正确，不符合题意；

D．红外线的显著作用是热效应，温度低的物体也能辐射红外线，选项D错误，符合题意。

故选D。

12. 下列说法不符合相对论的观点的是（　　）

A. 时间和空间都是绝对的，在任何参考系中一个事件发生的时间和一个物体的长度总不会改变

B. 一条沿自身长度方向运动的杆，其长度总比杆静止时的长度小

C. 相对论认为时间和空间与物体的运动状态有关

D. 当物体运动的速度v远小于c时，“长度收缩”和“时间膨胀”效果可忽略不计

【答案】A

【解析】

【详解】A．时间和空间都是相对的，没有绝对准确的时间和空间，A错误；

B．由

可知

B正确；

C．狭义相对论的内容是时间和空间都与物质的运动有关，随着物质运动速度的变化而变化，C正确；

D．由尺缩效应和钟慢效应公式可知，当v远小于c时，尺缩效应和钟慢效应都可以忽略不计，D正确。

故选A。

13. 如图所示，单刀双掷开关S先打到a端让电容器充满电t=0时开关S打到b端，t=0.02s时LC回路中电容器下极板带正电荷且电荷量第一次达到最大值。则（　　）

A. 回路的周期为0.02s

B. LC回路的电流最大时，电容器中电场能最大

C. t=0.01s时线圈中磁场能最大

D. t=0.01s时回路中电流沿顺时针方向

【答案】C

【解析】

【详解】A．因为t=0.02s时LC回路中电容器下极板带正电荷且电荷量第一次达到最大值，可知0.5T=0.02s，即T=0.04s，选项A错误；

B．LC回路的电流最大时，磁场能最大，电容器中电场能最小，选项B错误；

C．t=0.01s时电容器放电完毕，此时回路中的电流最大，线圈中磁场能最大，选项C正确；

D．t=0.01s时电容器放电完毕，回路中电流沿逆时针方向，选项D错误。

故选C。

二、实验题（每小题3分，共12分）

14. 如图，在“用双缝干涉测光的波长”实验中，光具座上放置的光学元件依次为：①光源、②、③、④、⑤遮光筒、⑥光屏。

（1）②、③、④三个光学元件依次为（      ）填正确答案的标号）

A.单缝、滤光片、双缝        B.单缝、双缝、滤光片

C.滤光片、双缝、单缝        D.滤光片、单缝、双缝

（2）关于实验，下列说法正确的是（      ）（单选）

A.实验时观察到较模糊的干涉条纹，要使条纹变得清晰可增大单缝与双缝间的距离。

B.减小双缝间距可增大条纹间距。

C.将红光滤光片换为绿光滤光片，则相邻亮纹（暗纹）间的距离增大。

D.去掉滤光片后，干涉现象消失。

E.实验中调换③、④位置不影响实验结果。

（3）若双缝的间距为d，屏与双缝间的距离为l，测得第1条暗条纹到第n条暗条纹之间的距离为，则单色光的波长=_______。

（4）某次测量时，选用的双缝的间距为0.300mm，测得屏与双缝间的距离为1.20m，第1条暗条纹到第4条暗条纹之间的距离为7.56mm，则所测单色光的波长为______nm（结果保留3位有效数字）。

【答案】    ①. D    ②. B    ③.     ④.

【解析】

【详解】（1）[1]为获取单色线光源，所以三个光学元件依次为滤光片、单缝、双缝，故ABC错误，D正确。

（2）[2]A．干涉条纹模糊说明经过双缝的透光量较少或入射光强度较弱，增大单缝与双缝间的距离无法改善透光量或入射光的强度，故A错误；

B．由可知减小双缝间距可增大条纹间距，故B正确；

C．红光的波长大于绿光的波长，由可知将红光滤光片换为绿光滤光片，则相邻亮纹（暗纹）间的距离减小，故C错误；

D．去掉滤光片后，通过单缝和双缝的光为白光，白光仍能发生干涉现象，在光屏上会出现彩色干涉条纹，故D错误；

E．调换③、④位置则变成了单缝衍射，故E错误。

故选B。

（3）[3]由题可知相邻两条暗条纹之间的距离为

由得

（4）[4] 所测单色光的波长

四、计算题（36分）

15. 如图所示，甲为某一波在t=0时的图像，乙为参与该波动的P质点的振动图像。

（1）试确定波的传播方向；

（2）求该波的波速v；

（3）求再经过3.5s时P质点的路程。

【答案】（1）沿x轴负方向；（2）4.0m/s；（3）2.8m

【解析】

【详解】（1）从图乙可知t=0时P点经过平衡位置向下振动，由图甲中“前一质点带动后一质点”可以判断出此波沿x轴负方向传播。

（2）由题图甲知，由题图乙知，所以波速

（3）因为

所以路程

16. 如图所示，ABC为直角三棱镜，∠A=30°，∠B=90°，斜边AC长为L．一束单色光斜射到BC的中点D，折射光线刚好与AC平行，且折射光线照射到AB边刚好发生全反射．已知光在真空中的传播速度为c，求：

①光在BC面上的入射角的正弦值；

②光线在棱镜中从D点到第一次传播到AC边所用的时间．

【答案】①②

【解析】

【详解】①由于折射光线DE与AC平行，因此光线在AB面上的入射角为60°，反射角也为60°．

由于折射光线DE在AB面上刚好发生全反射，则临界角C=60°

所以棱镜的折射率为：n===

   设光线在BC面的入射角为i，折射角为r，由几何关系可知r =30°

根据折射定律得：n=

可得：sini=

②由几何关系得：DE=AC=L

AE=ACcos30°=L

EF==L

光在棱镜中的传播速度为：v==

因此，光线在棱镜中从D点到第一次传播到AC边所用的时间为：t==．