河北省衡水滨湖新区志臻实验中学2023-2024学年高二下学期期中考试试卷物理

这是一份河北省衡水滨湖新区志臻实验中学2023-2024学年高二下学期期中考试试卷物理，共5页。试卷主要包含了4 m/s，且，选 B 解析，选BD 解析等内容，欢迎下载使用。

物 理
本试题卷共3 页，15 题。全卷满分 100 分。考试用时 75分钟。
注意事项：
1.答卷前，考生务必将自己的姓名、考场号、座位号、准考证号填写在答题卡上。
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、单项选择题：（本题共7小题，每小题4分，共28分。在每小题给出的四个选项中，只有一项符合题目要求）
1．光照射到真空和某介质的界面MN上发生折射，已知入射光线与法线（虚线）的夹角为30,折射光线与界面MN的夹角也是30,如图所示。则以下说法正确的是( )
A．光是从真空射入介质的 B．介质的折射率为33
C．介质的折射率为3 D．反射光线与入射光线的夹角为60°
2.一简谐横波沿x轴正方向传播,在t=0时刻,该波的波形图如图(a)所示,O、P、Q是介质中的三个质点.图(b)表示介质中某质点的振动图像.下列说法正确的是( )
A.质点Q的振动图像与图(b)不相同
B.在t=T4时刻,质点P的速率比质点Q的小
C.在t=T2时刻,质点P的加速度的大小比质点Q的小
D.质点O的振动图像与图(b)不相同
3．（原创）关于机械波和光波下列说法正确的是( )
A. 机械波不仅能传递能量，而且参与振动的质点也在随波迁移
B. 两列波相互叠加使得在某些区域内的振动时而加强时而减弱，则两列波频率一定相同
C. 光的偏振现象说明光波不一定是横波
D. 利用激光平行度非常好可以精确测量地球到月亮的距离
4.某一单摆的固有频率为f0，在驱动力（周期性外力）的作用下做受迫振动，,驱动力的频率为f，下列说法错误的是( )
A.当fB.当f>f0时该单摆的振幅随f减小而增大
C.当f=f0时,该单摆的振幅最大
D.受迫振动的频率始终等于驱动力的频率
5.(原创）有一个小朋友坐着船欣赏西湖的风光时，发现在不远处平静湖面上有两片小小的树叶，他为了让这两片小树叶振动起来，往水中丢了一块小石子，丢石子的位置与两片小树叶处在同一条水平直线上，在水中形成了机械波(简谐横波)。如图所示，坐标原点O为丢石子的位置，M、N为两小树叶的位置，他发现M处树叶比N处树叶先振动，当M处树叶运动到波峰时,N处树叶刚好运动到波谷。假设M、N两处树叶平衡位置之间的距离为0.45 m.则这列水波的波长不可能的是( )
m m m m
6.如图所示,一束光沿半径方向射向一块半圆柱形玻璃砖,在玻璃砖底面上的入射角为θ,经折射后射出a、b两束光线。则下列说法正确的是( )
A.玻璃砖对a光的折射率小于对b光的折射率
B.在玻璃中,a光的传播速度大于b光的传播速度
C.在玻璃中,a光的波长大于b光的波长
D.若改变光束的入射方向使θ角逐渐变大,则光线a先消失
7．一列简谐横波沿x轴正方向传播，在t=0s时刻波刚好传播到的c点，如图所示。已知波传播的速度为0.4 m/s，且。下列选项正确的是（ ）
波源的振动周期为20s
B. 质点c起振方向为y轴正方向
C. 从t=0s时开始，质点a比质点b先回到平衡位置
D. 从t=0s时开始，质点d比质点b先回到平衡位置
二、多项选择题：（本题共3个小题，每小题6分，共18分。每个小题四个选项中有两个或两个以上选项符合要求，全选对得6分，选不全得3分，选错得0分。）
8.某同学把单摆固定在光滑斜面上（斜面静止不动），并让小球在斜面上来回摆动（摆角很小），下列选项中与单摆周期有关的量是( )
A.斜面的倾角B.摆球的质量
C.摆球的振幅D.摆线的长度
9．如图所示，频率相同的两列简谐横波相遇发生叠加，实线与虚线分别表示在某一时刻的波峰和波谷，M是波峰与波峰的相遇点。已知这两列波的振幅均为A，则下列说法正确的是（ ）
A．此时位于O处的质点正处于平衡位置
B．P、N两处的质点始终处在平衡位置
C．随着时间的推移，M处的质点将向O处移动
D．O、M连线的中点是振动加强的点，其振幅为2A
10．如图所示，在平静的水面下深h处有一单色点光源S，它发出的光在水面上形成了一个有光线射出的圆形区域，已知该单色光的折射率为n，则下列说法正确的是( )
A．该单色光在水中的频率比在空气中要低
B．该单色光在水中的波长比在空气中要短
C．当点光源S竖直向下匀速运动时，圆形区域的边缘向外做匀速运动
D．圆形区域的面积为πh2n2-1
三、非选择题：（共54分，实验题要求完成填空，计算题要求有必要的文字说明和解题步骤。）
11.(7分)用如图所示的实验装置做“用单摆测量重力加速度”的实验。
(1)组装好单摆后在摆球自然悬垂的情况下,用刻度尺测出摆线长为l，用游标卡尺测量摆球直径为d。则单摆摆长为 (用字母l d表示)。再用秒表记录单摆n次全振动所用的时间为t 请用上述测得的物理量符号写出重力加速度的表达式g= 。
(2)为了提高实验精确度,要求摆球从经过 时开始计时，若在实验的过程中误将摆球经过平衡位置的次数由49次记成了50次，则测得的重力加速度值 （填“偏大”或“偏小”）
12．(8分)在“用双缝干涉测光的波长”的实验中，请按照题目要求回答下列问题．
(1)图1中甲、乙两图是光的条纹形状示意图，其中干涉图样是________．
(2)将下表中的光学元件放在图1丙所示的光具座上组装成用双缝干涉测光的波长的实验装置，并用此装置测量红光的波长．
将白光光源放在光具座最左端，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 E ___ ___ A．(在适当的位置填写元件代号B D)
(3)已知该装置中双缝间距d＝0.50 mm，双缝到光屏的距离L＝0.50 m，在光屏上得到的干涉图样如图2甲所示，分划板在图中A位置时游标卡尺如图2乙所示，其读数为111.05mm；在B位置时游标卡尺如图2丙所示．则其读数为________mm；由以上所测数据可以得出形成此干涉图样的单色光的波长为________m (结果保留两位有效数字）。
13.（原创）（12分）如图所示，一定厚度的均匀介质（介质的上下表面平行)，其折射率n=2，一束激光从介质的上表面的O点由空气射向介质，经上下表面反射后，在介质上面形成平行光线，已知两平行光线的距离（即AB的长度）l=2cm，入射角为i=45，光在真空中的速度c=3×108m/s 求：
（1）激光进入介质后的折射角r
（2）介质的厚度d
（3）激光在介质中运动时间t（不考虑多次反射）
B
14.（13分）如图甲所示，两位小朋友各自握住具有弹性的轻绳一端,当其中一位小朋友静止不动，另一位小朋友按正弦规律沿竖直方向抖动绳子时,在绳上形成了简谐横波,波动图像如图乙所示，实线和虚线分别表示在t1=0s和t2=0.5 s时刻在轻绳中传播的波形图。已知这位小朋友抖动绳子的周期T满足0.3s甲
乙
（1）若左侧的男性小朋友在抖动绳子，则波的传播速度有多大？
（2）若右侧的女性小朋友在抖动绳子，则波的传播速度有多大？
15.(原创)（14分）轻质弹簧劲度系数k=100N/m，上端固定在天花板上，下端与一个可以看作质点的小球相连，开始时使弹簧处于原长，小球在外力作用下处于静止状态。现撤去外力将小球从弹簧上端由静止释放，使小球在竖直方向上作简谐运动，如图甲所示，其运动规律如图乙所示。已知重力加速度g=10m/s2，不计弹簧质量和一切阻力，开始运动的时刻为0时刻，求：
（1）小球处于平衡位置时弹簧的形变量及小球的质量；
（2）请写出小球简谐运动位移随时间变化的函数表达式；
（3）小球运动到最低点时弹簧的弹力。
2023-2024学年高二下学期期中考试物理参考答案与解析
1.选C 解析:光线的入射角为30°，折射角为60°，知光线由介质进入真空，故选项A错误；根据折射定律得n＝eq \f(sin 60°,sin 30°)＝eq \r(3)，故选项B错误，选项C正确；反射角等于入射角，则反射光线与界面的夹角为60°，反射光线与入射光线的夹角为90°,故选项D错误．
2.选D 解析： t=0时刻,题图(b)表示介质中的某质点从平衡位置向上振动,而题图(a)中质点Q在t=0时刻从平衡位置也向上振动。O质点从平衡位置向下振动,所以质点Q的振动图像与题图(b)相同,质点O的振动图像与题图(b)不相同,选项A错误,D正确;在t=T4时刻,质点P处在平衡位置,速率最大，选项B错误,t=T2质点P运动到波谷位置,加速度最大,选项C错误。
3.选 D 解析：参与振动的质点只在其平衡位置上下振动，不随波的迁移而发生移动，选项A错误；两列波相叠加产生干涉现象，加强区始终是加强区，减弱区始终是减弱区，选项B错误；光的偏振现象说明光波是横波，选项C错误；利用激光平行度非常好测量发射脉冲和收到反射波的时间间隔，从而可以精确测量地球到月亮的距离，选项故D正确．
4.选A 解析： 当f=f0时,系统达到共振,振幅最大,选项C正确;当ff0时,随f的减小,驱动力的频率接近固有频率,该振动系统的振幅增大,选项B正确;该振动系统的振动稳定后,受迫振动的频率总等于驱动力的频率f,选项D正确。
5.选B 解析：M、N两处树叶平衡位置相距0.45 m.当M处树叶运动到上方最大位移处时,N处树叶刚好运动到下方最大位移处,则有(n+)λ=0.15 m,解得λ= m(n=0,1,2,3,…),n=0时 λ=0.90m n=1时 λ=0.30m n=4时 λ=0.10m 可得选项A C D正确.选项B错误
6.选D 解析 光线a的偏折程度大,根据折射定律公式,θ是入射角,r是折射角,可知a光的折射率大;再根据公式v=知a光在玻璃中的传播速度小,故选项A、B错误;a光的折射率大,说明a光的频率高,根据v=λf,知a光在玻璃中的波长较短,故选项C错误;若改变光束的入射方向使θ角逐渐变大,则折射光线a的折射角先达到90°,故a光先发生全反射,折射光线先消失,故选项D正确;
7.选 B 解析: 由图可知 λ=8m 由公式v=λT得：T=0.2s 选项A错误，由同侧法可知t=0s时质点a向y轴负向运动，所以质点b比质点a先回到平衡位置，选项C错误。同理质点b比质点d先回到平衡位置，选项D错误。质点c的起振方向为y轴正方向,选项B正确。
8.选AD 解析：等效重力加速度g模=a=gsin θ，由单摆周期公式T=2πLgsinθ得：选项AD正确，选项BC错误。
9.选BD 解析：时刻位于O处的质点正处于波谷与波谷的相遇点，不在平衡位置，选项A错误；P、N两处的质点处于波峰和波谷的相遇点，两列波在这两处的位移始终相反，合位移为0，选项B正确；质点并不随波迁移，选项C错误；O、M连线的中点是振动加强区的点，其振幅为2A，选项D正确．
10.选BCD 解析：根据λ＝eq \f(v,ν)，光在不同介质中ν相同，选项A错误，在空气中传播速度比水中的传播速度大，所以该单色光在水中波长比空气中短，选项B正确，设光源S竖直向下匀速运动的速度为v，则在时间t内，光源向下运动了Δh＝vt根据几何关系，圆形区域的边缘向外运动了Δr＝Δhtan C＝vttan C，vtan C是不变值，所以圆形区域的边缘向外做匀速运动， 选项C正确，根据sinC＝eq \f(1,n)，由几何关系得eq \f(r,\r(h2＋r2))＝eq \f(1,n)，解得r2＝eq \f(h2,n2－1)，所以圆形区域的面积为eq \f(πh2,n2－1)，选项D正确。
11.答案(1)l+d2（1分） 4n2π2(l+d2)t2（2分） (2)平衡位置（2分） (3)偏大（2分）
解析(1)单摆摆长为摆线的长度加摆球的半径,故单摆摆长为L=l+d2,由题意知,单摆n次全振动所用的时间为t,故单摆的周期为T=tn,由单摆周期公式T=2πLg,得重力加速度的表达式g=4π2LT2=4π2(l+d2)tn2=4n2π2(l+d2)t2。(2)为了提高实验精确度,需要当摆球经过平衡位置时开始计时,(3)实验中误将摆球经过平衡位置49次数为50次,会使得周期T偏小,从而得到的重力加速度值偏大,
12.答案(1)甲（2分） D B（2分） (2)115.55 mm（2分） (3)6.4×10－7 m（2分）
解析： 图1甲中的条纹间距和宽度相同，是干涉图样，图1乙是衍射图样．光源发出的白光，各种频率都有，加上E后通过的只有红光了，变成单色光，加上D和B，就得到两列频率相同，步调一致的相干光，最后放置光屏，干涉条纹呈现在光屏上，所以顺序为CEDBA.B位置的示数为115.55 mm，图2甲中AB之间的距离为(115.55－111.05) mm＝4.50 mm，则相邻亮条纹的间距为Δx＝eq \f(4.50,7) mm，再根据公式Δx＝eq \f(L,d)λ，代入数据得波长为6.4×10－7 m.
13.答案：（1）r=30 （2） d=3cm 或1.7cm (3) t=423×10-10m/s或1.9×10-10s
解析：（1）由折射定律eq \f(sin i,sin r)＝n -----------(2分）
解得:r=30 -----------（1分）
（2）几何关系lOA=lsin90-i -----------（1分）
lOA＝2dtan r，-----------（1分）
解得：d=3cm 或1.7cm-----------（2分）
（3)在介质中总路程s=2dcs30 -----------（1分）
v=cn -----------（1分）
t=sv -----------（1分）
解得: t=423×10-10s 或1.9×10-10s-----------（2分）
14.答案： (1)v= 10m/s (2)v= 6m/s
解析： (1)如果左侧小朋友抖动绳子,则波向右传播,
n+14T=0.5s T=24n+1 -----------（2分）
因为 0.3 s由图：λ=4m -----------（1分）
由公式：v=λT -----------（1分） 得到：v= 10m/s -----------（1分）
如果右侧小朋友抖动绳子,则波向左传播,
n+34T=0.5s T=24n+3-----------（2分）
因为 0.5 s由公式：v=λT -----------（1分） 得到：v= 6m/s -----------（1分）
15.答案：（1）x0=0.1m m=1.0kg（2）x=10sin(5π2t+π2)cm （3）F=20N
解析：（1）小球做简谐运动从最高点运动到平衡位置，其形变量
x0=A=10cm ----------（1分）
小球处于平衡位置时，kx0=mg ----------（1分）
解得：m=1kg ----------（1分）
由图乙知：竖直向上为正方向，开始时刻小球的位移为正向最大，--------（1分）
振幅A=10cm --------（1分） 周期T=0.8s -----------（1分）
振动方程：x=Asin(2πTt+φ0) -----------（1分）
解得：x=10sin(5π2t+π2)cm -----------（1分）
小球在最高点时只受重力，由mg=ma-----------（1分）
得：a=g 方向向下-----------（1分）；
由简谐运动的对称性可知，在最低点小球的加速度a=g 方向向上，-----------（1分）
由牛顿第二定律得：F-mg=ma -----------（1分）
解得：F=2mg=20N -----------（1分）方向竖直向上 -----------（1分）
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
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
C
D
D
A
B
D
B
AD
BD
BCD