北京市八一学校2022-2023学年高二下学期期中考试物理试卷

这是一份北京市八一学校2022-2023学年高二下学期期中考试物理试卷，共10页。试卷主要包含了单项选择题，多项选择题，实验题，计算论述题等内容，欢迎下载使用。
一、单项选择题（本题共12小题，每小题3分，共36分，在每小题所给的四个选项中，只有一个选项符合题意）
1．下列说法正确的是（ ）
A．海市蜃楼是光发生全反射的结果
B．照相机镜头的增透膜应用了光的衍射原理
C．肥皂膜上看到的彩色条纹是薄膜两表面的光线折射色散的结果
D．观看立体电影需要用到特殊的眼镜是利用了光的偏振现象，说明光是一种纵波
2．在一束单色光的传播方向上分别放置单缝、双缝、小圆孔和小圆板后，在光屏上得到如图四幅图样，关于光屏前传播方向上放置的装置，以下说法正确的是（ ）
A．甲是单缝、乙是双缝
B．乙是双缝、丙是小圆孔
C．甲是双缝、丁是小圆孔
D．丙是小圆孔、丁是小圆板
3．下列关于电磁波的说正确的是（ ）
A．麦克斯韦提出：变化的磁场一定产生变化的电场，变化的电场一定产生变化的磁场
B．各种电磁波在真空中的传播速度与光速一样，大小为3×108m/s
C．经过调幅后的电磁波是横波，经过调频后的电磁波是纵波
D．电磁波在同种介质中只能沿直线传播
4．如图所示，在光滑水平面上有一轻质弹簧左端固定，右端与质量为m的小球相连，构成一个水平弹簧振子，弹簧处于原长时小球位于O点，现使小球以O点为平衡位置，在A、B两点间沿光滑水平面做简谐运动，关于这个弹簧振子做简谐运动的过程，下列说法中正确的是（ ）
A．小球经过平衡位置O时加速度最大
B．小球每次通过同一位置时的速度一定相同
C．小球做简谐运动的周期与振幅无关
D．小球从A运动到B的过程中弹簧的弹性势能先增大后减小
5．一列简谐横波某时刻波形如图所示，此时质点P的速度方向沿y轴正方向，则（ ）
A．这列波沿x轴负方向传播
B．质点a此时动能最大，加速度最小
C．再经过一个周期，质点P运动到x＝6m处
D．当质点P运动到最低点时，质点b恰好运动到平衡位置
6．在坐标原点的波源产生一列沿x轴正方向传播的简谐横波，波速v＝100m/s。已知t＝0时，波刚好传播到x＝40m处，如图所示，在x＝200m处有一接收器（图中未画出）。则下列说在正确的是（ ）
​
A．波源开始振动时方向沿y轴正方向
B．从t＝0开始经过0.15s，x＝40m处的质点运动路程为0.3m
C．接收器在t＝1.8s时才能接收到此波
D．若波源向x轴负方向运动，根据多普勒效应，接收器接收到的波源频率可能为6Hz
7．一简谐机械波沿x轴正方向传播，周期为T，波长为λ。若在x＝0处质点的振动图像如图所示，则该波在t＝时刻的波形曲线为（ ）
A．B．
C．D．​​
8．如图（甲）所示是用沙摆演示振动图象的实验装置，此装置可视为摆长为L的单摆，沙摆的运动可看作简谐运动，若用手拉木板做匀速运动，实验时细沙在木板上留下的情形如图（甲）所示。某次实验中，手拉木板的速度大小约为0.20m/s，测得图（乙）所示的一段木板的长度约0.60m，下列判断正确的是（ ）
A．图中的曲线是沙摆的运动轨迹
B．图中的曲线是细沙的运动轨迹
C．实验所用沙摆对应的摆长约为0.56m
D．实验所用沙摆对应的摆长约为2.25m
9．一个有固定转动轴的竖直圆盘如图甲所示，圆盘转动时，固定在圆盘上的小圆柱带动一个T形支架在竖直方向振动，T形支架的下面系着一个由弹簧和小球组成的振动系统，小球做受迫振动。圆盘静止时，让小球做简谐运动，其振动图像如图乙所示（以竖直向上为正方向）。下列说法正确的是（ ）
​
A．乙图中，t＝1s到t＝2s小球所受的回复力增加，且方向为x轴正向
B．乙图中，t＝2s到t＝3s弹簧弹性势能一定减小
C．若圆盘以0.5r/s的转速匀速转动，小球振动达到稳定时其振动的周期为4s
D．若圆盘以0.5r/s的转速匀速转动，欲使小球振幅增加，可使圆盘转速适当减小
10．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．LC回路的周期为0.02s
B．t＝1.01s时线圈中磁场能最大
C．t＝1.01s时回路中电流沿顺时针方向
D．LC回路的电流最大时电容器中电场能最大
11．某同学利用压力传感器设计水库水位预警系统。如图所示，电路中的R1和R2，其中一个是定值电阻，另一个是压力传感器（可等效为可变电阻）。水位越高，灯压力传感器的压力越大，压力传感器的电阻越小。当a、b两端的电压大于U1时，控制开关自动开启低水位预警；当a、b两端的电属小于U2（U1、U2为定值）时，控制开关自动开启高水位预警。下列说法正确的是（ ）
A．U1＜U2
B．R2为压力传感器
C．若定值电阻的阻值越大，开启高水位预警时的水位越低
D．若定值电阻的阻值越大，开启低水位预警时的水位越高
12．已知天然材料的折射率都为正值（n＞0）。近年来，人们针对电磁波某些频段设计的人工材料，可以使折射率为负值（n＜0），称为负折射率介质。电磁波从正折射率介质入射到负折射介质时，符合折射定律，但折射角为负，即折射线与入射线位于界面法线同侧，如图1所示。点波源S发出的电磁波经一负折射率平板介质后，在另一侧成实像。如图2所示，其中直线SO垂直于介质平板，则图中画出的4条折射线（标号为1、2、3、4）之中，正确的是（ ）
​
A．1B．2C．3D．4
二、多项选择题（本题共4小题，每小题3分，共12分。在每小题给出的四个选项中，至少有一个选项符合题意。全部选对的得3分，选对但不全的得2分，有错选的不得分）
（多选）13．关于电磁波谱，下列说法中正确的是（ ）
A．在电磁波谱中，最容易发生衍射现象的是γ射线
B．遥控器发出的红外线波长大于医院“CT”中的X射线波长
C．紫外线比紫光更容易发生干涉和衍射
D．γ射线是波长最短的电磁波，它比X射线的频率还要高
（多选）14．如图所示，OBCD为半圆柱体玻璃的横截面，OD为直径，一束由a、b两种单色光组成的复色光沿AO方向从真空射入玻璃，分别从B、C点射出，则（ ）
A．a光在玻璃中的传播速度大于b光
B．对于同一障碍物，a光衍射现象比b光明显
C．用同一装置做双缝干涉实验时，a光形成的干涉图样的条纹间距小于b光
D．a光在玻璃中的传播时间与b光传播时间相等
（多选）15．波源O垂直于纸面做简谐运动，所激发的横波在均匀介质中沿纸面向四周传播。图甲为该简谐波在t＝0.10s时的俯视图，实线圆表示波峰，虚线圆表示波谷，相邻两个实线四圆之间仅有1个虚线圆。该介质中某质点的振动图像如图乙所示，取垂直纸面向外为正方向，下列说法正确的是（ ）
A．该波的波速为15cm/s
B．图甲中质点P和Q的相位差为π
C．图甲中质点N在该时刻速度方向垂直纸面向里
D．图乙可能是质点N的振动图像
（多选）16．应用霍尔效应可以测量车轮的转动角速度ω，如图为轮速传感器的原理示意图，假设齿轮为五齿结构，且均匀分布，当齿轮凸起部分靠近磁体时，磁体与齿轮间的磁场增强，凹陷部分靠近磁体时，磁体与齿轮间的磁场减弱。工作时，通过霍尔元件上下两面通入电流I，前后两面连接控制电路，下列说法正确的是（ ）
A．若霍尔元件内部是通过负电荷导电的，则前表面比后表面的电势低
B．增大通过霍尔元件的电流，可以使控制电路监测到的电压变小
C．控制电路接收到的电压升高，说明齿轮的凹陷部分在靠近霍尔元件
D．若控制电路接收到的信号电压变化周期为T，则车轮的角速度为
三、实验题（本题2小题，共22分）
17．在“用双缝干涉测量光的波长”实验中，请按照题目要求回答下列问题。
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（1）用双缝干涉仪进行实验操作，将表中的光学元件放在如图1所示的光具座上，用此装置测量红光的波长。
将白光光源C放在光具座最左端，依次放置其他光学元件，由左至右，表示各光学元件的排列顺序应为C、 。（填写元件代号）
（2）利用图1中装置研究双缝干涉现象时，下面几种说法正确的是 。
A.将屏移近双缝，干涉条纹间距变宽
B.将滤光片由红色换成绿色，干涉条纹间距变窄
C.将单缝向双缝移动一小段距离后，干涉条纹间距变宽
D.换一个两缝之间距离较大的双缝，干涉条纹间距变窄
E.去掉滤光片后，干涉现象消失
（3）已知该装置中双缝间距d＝0.50mm，双缝到光屏的距离L＝0.50m，在光屏上得到的干涉图样如图2所示，分划板中心刻线在图2中A位置时记下游标卡尺读数为111.10mm，转动手轮，当分划板中心刻线在B位置时记下游标卡尺读数为xB＝ mm。由计算式λ＝ （用题目所给符号表示），可以得出形成此干涉图样的单色光的波长为 （计算结果保留两位有效数字）。
18．如图甲所示，在“测量玻璃的折射率”实验中，将白纸平铺在木板上并用图钉固定，确定玻璃砖与空气的两个界面aa′和bb′，O为直线AO与aa′的交点，在直线OA上竖直地插上P1、P2两枚大头针，用“+”表示大头针的位置.。
​
（1）接下来要完成的必要步骤有 。
A.插上大头针P3，使P3仅挡住P2的像
B.插上大头针P3，使P3挡住P1的像和P2的像
C.插上大头针P4，使P4仅挡住P3
D.插上大头针P4，使P4档住P3和P1、P2的像
（2）过P3、P4作直线交bb′于O′，过O′作垂直于bb′的直线MN，连接OO′，测量得到图中角α和β的大小，则玻璃砖的折射率n＝ 。
（3）实验时，甲同学在白纸上正确画出平行玻璃砖的两个界面aa′与bb′后，将玻璃砖垂直于aa′方向沿纸面向上平移了少许，其它操作正确：乙同学在白纸上画aa′、bb′两界面时，其间距比平行玻璃砖两光学面的间距稍微小些，其它操作正确。
甲同学测出玻璃砖的折射率与真实值相比 。乙同学测出玻璃砖的折射率与真实值相比 。（填“偏大、偏小、不变”）
（4）对“测定玻璃折射率”的实验中的一些问题，几个同学发生了争论，他们的意见如下，其中正确的是 。
A.为了提高测量的精确度，P1、P2及P3、P4之间的距离应适当大一些
B.光从界面aa′入射时，如果入射角大于临界角，光将不会进入玻璃砖
C.不论光以什么角度从aa′射入，经一次折射后达到界面bb′都能射出
D.如果入射角太大，则反射光过强，折射光过弱，不易观察
（5）如图乙所示，在测量玻璃折射率的实验中，两位同学换用一块三棱镜来进行实验，先在白纸上放好截面是正三角形ABC的三棱镜，并确定AB和AC界面的位置，然后在棱镜的左侧画出一条直线，并在线上竖直插上两枚大头针P1和P2，再从棱镜的右侧观察P1和P2的像。插上大头针P3，使P3挡住P1、P2的像，插上大头针P4，使P4挡住P3和P1、P2的像。正确完成上述操作后，在纸上标出大头针P3、P4的位置（图中已标出）。为测量该种玻璃的折射率，两位同学分别用圆规及刻度尺作出了完整光路和若干辅助线，如图甲、乙所示。在图中能够仅通过测量ED、FG的长度便可正确计算出折射率的是图 （选填“丙”或“丁”），所测玻璃折射率的表达式n＝ （用代表线段长度的字母ED、FG表示）。
四、计算论述题（本大题4小题，共30分。解答时应写出必要的文字说明和原始公式。有数值计算的题，答案中要明确写出数值和单位，只写出最后答案不能得分。）
19．如图所示，一束光由空气射向水中，入射角为53°，折射角为37°。（光在真空中的传播速度为3×108m/s，sin37°＝0.6，sin53°＝0.8））。求：
（1）水的折射率n；
（2）光在水中传播的速度v；
（3）光从水中射入空气的临界角C的正弦值。
20．一列横波沿x轴正方向传播，t1与t2时刻的波形图如图所示，已知t2﹣t1＝0.2s，求：
（1）这列波的速度大小；
（2）取上一问中波速最小的情况，以t1时刻为计时起点，写出x＝4m处的质点的振动方程。
21．某同学利用力传感器测量当地的重力加速度大小，在单摆的悬点O处接一个力传感器（未画出），将小球（可视为质点）拉到A点后释放。小球在竖直平面内的A、C之间来回摆动。由力传感器测出细线对摆球的拉力大小随时间t变化的曲线（如图乙），已知B点为运动过程中的最低点，小球质量为m，摆长为L，摆角为a（a＜5°），F随时间变化的周期为t0，求：
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（1）当地重力加速度g的大小；
（2）力传感器测出的细线对摆球的拉力F的最大值Fmax；
（3）另一同学通过自制单摆测量重力加速度，他利用细线和和铁锁制成一个单摆，计划利用手机的秒表计时功能和卷尺完成实验。但铁锁的重心未知，不容易确定准确的摆长。请帮助该同学设计一个方案来测量当地的重力加速度，并写出重力加速度的计算式（需要测量的物理量请加以说明）。
22．如图1所示，弹簧a和弹簧b为两根相同的弹簧，与可视为质点的小球相连，另外两端固定。小球处于静止状态时两弹簧均处于伸长状态且伸长量为x0，弹簧的劲度系数为k，质量不计，小球的质量为m，整个装置处于光滑的水平面上。现将小球向右缓慢推动一段距离x（x＜x0）。
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（1）求此刻弹簧a弹力的大小和弹簧b弹力的大小。
（2）a用图2中的横轴x表示小球相对于初始位置的位移，纵轴F表示弹簧的弹力（均以水平向右为正方向），请在图2中画出弹簧a的弹力Fa随x变化的Fa﹣x图像，以及弹簧b的弹力Fb随x变化的Fb﹣x图像。
b.取小球处于初始位置时系统的弹性势能为零，请利用图2中的图像求出小球被向右推动了距离x时系统的弹性势能Ep。
（3）如图3所示，将小球在水平面内沿与两弹簧轴线相垂直的方向移动一小段距离y，请通过计算论证，释放后小球是否做简谐运动以及其运动可视为简谐运动的条件。（请对论证过程中用到的物理量加以说明；论证过程中有可能用到的数学知识有：当θ很小时，sinθ≈tanθ）
元件代号
A
B
C
D
E
元件名称
光屏
双缝
白光光源
单缝
透红光的滤光片