[物理][期中]甘肃省武威市2023-2024学年高二下学期期中联考试卷(解析版)

这是一份[物理][期中]甘肃省武威市2023-2024学年高二下学期期中联考试卷(解析版)，共16页。试卷主要包含了本试卷分选择题和非选择题两部分，答题前，考生务必用直径0，本卷命题范围等内容，欢迎下载使用。
考生注意：
1.本试卷分选择题和非选择题两部分。满分100分，考试时间75分钟。
2.答题前，考生务必用直径0.5毫米黑色墨水签字笔将密封线内项目填写清楚。
3.考生作答时，请将答案答在答题卡上。选择题每小题选出答案后，用2B铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑；非选择题请用直径0.5毫米黑色墨水签字笔在答题卡上各题的答题区域内作答，超出答题区域书写的答案无效，在试题卷、草稿纸上作答无效。
4.本卷命题范围：选择性必修第一册，选择性必修第二册第一章。
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题中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，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. 关于简谐运动和机械波，下列说法正确的是（ ）
A. 物体做受迫振动达到稳定时的周期等于外界驱动力的周期与物体的固有周期之和
B. 声波由空气进入水中时，波长变短
C. 我们通过判断飞机发出声音的音调高低而得知飞机在靠近或远离，是利用多普勒效应
D. 当波的波长小于障碍物的尺寸时就不能发生衍射
【答案】C
【解析】A．做受迫振动的物体的周期等于驱动力的周期，与固有周期无关，A错误；
B．声波由空气进入水中，频率和周期不变，波速变大，故波长变长，B错误；
C．利用多普勒效应可以判断波源在靠近或远离观察者，观察者接收的频率变大则波源靠近观察者，反之远离观察者，C正确；
D．波的波长小于障碍物尺寸时，衍射现象不明显，但仍能发生衍射，D错误。
故选C。
2. 关于光的偏振、干涉与衍射、激光，下列说法正确的是（ ）
A. 偏振是纵波特有的现象，光的偏振现象说明光是纵波
B. 在双缝干涉现象里，亮条纹和暗条纹的宽度是不等的
C. 自然界中某些天然物体也可以发出激光，激光不能发生衍射现象
D. 泊松亮斑是衍射现象，用白光照射单缝时将得到彩色条纹
【答案】D
【解析】A．光的振动方向与传播方向相垂直，故光的偏振现象说明光是横波，选项A错误；
B．在双缝干涉现象里，亮条纹和暗条纹的宽度是相等的，选项B错误；
C．激光是用人工方法激发的一种特殊的光，激光是一种电磁波，只要是波就能发生衍射现象，选项C错误；
D．泊松亮斑是光绕过障碍物继续传播的现象，是衍射现象，用白光照射单缝，将得到彩色的衍射条纹，选项D正确。
故选D。
3. 如图所示，一轻质弹簧下端系一质量为m的书写式激光笔，组成一弹簧振子，并将其悬挂于教室内一体机白板的前方，使弹簧振子沿竖直方向上下自由振动，白板以速率v水平向左匀速运动，激光笔在白板上留下书写印迹，图中相邻竖直虚线的间隔均为（未标出），印迹上P、Q两点的纵坐标分别为和。忽略一切阻力，重力加速度为g，则（ ）
A. 该弹簧振子的振幅为
B. 该弹簧振子的振动周期为
C. 激光笔在留下P、Q两点时所受的回复力相同
D. 激光笔在留下PQ段印迹的过程中，弹簧的弹性势能增大了
【答案】D
【解析】AB．白板做匀速运动，振子振动的周期等于白板运动位移所用的时间，则周期
振幅为
故AB错误；
C．加速度是矢量，激光笔在留下两点时加速度大小相等，方向相反，回复力大小相同，方向相反，故C错误；
D．在激光笔留下段印迹的过程中，由机械能守恒可知，重力势能减小，故弹性势能增加了，故D正确。
4. 一高空作业的工人重为700N，系一条长为的安全带，若工人不慎跌落时安全带的缓冲时间（工人最终悬挂在空中），g取，忽略空气阻力的影响，则缓冲过程中安全带受的平均作用力是（ ）
A. 2100N，竖直向上B. 2100N，竖直向下
C. 1400N，竖直向上D. 1400N，竖直向下
【答案】B
【解析】工人在内自由落体运动
求得
规定竖直向下正方向，在缓冲时间内对工人应用动量定理可得
求得
根据牛顿第三定律可得安全带受的平均作用力，竖直向下，B正确。
5. 如图所示，一复合光经过半圆形玻璃砖后分成、两束光，则可知（ ）
A. 、两束光在玻璃砖中的传播速度
B. 、两束光在真空中的传播速度
C. 半圆形玻璃砖对、两束光的折射率
D. 入射光线由转到，出射光线中最先消失
【答案】D
【解析】C．两束光从玻璃砖射入空气，入射角相同，光的折射角大，根据折射定律可知光折射率大，故C错误；
A．根据
光折射率大，则光在玻璃砖中的传播速度小于光在玻璃砖中的传播速度，故A错误；
B．、两束光在真空中的传播速度相等，都为光速，故B错误；
D．全反射的临界角满足
光折射率大，光发生全反射的临界角小，故入射光线由转到，出射光线中最先消失，故D正确。
故选D
6. 如图所示，质量为m，通电电流为I的金属棒ab置于磁感应强度为B的匀强磁场中，磁场方向与宽为L的水平导轨平面夹角为θ，金属棒与导轨垂直，磁场方向与金属棒垂直，金属棒ab处于静止状态。下列说法正确的是（ ）
A. 金属棒受到的安培力大小为
B. 金属棒受到的支持力大小为
C. 金属棒受到的摩擦力大小为
D. 金属棒受到的合力大小为mg
【答案】C
【解析】A．由图可知，金属棒ab与磁感应强度方向垂直，则金属棒受到的安培力大小为
故A错误；
BC．对金属棒受力分析，如图所示
根据平衡条件有
解得
故B错误，C正确；
D．由于金属棒处于静止状态，所以金属棒所受合力为零，故D错误。
7. 如图所示为回旋加速器，两半径为R的D形盒间接有周期为T的交流电压，前电压为，后电压为，在垂直于D形盒所在平面加竖直向下的匀强磁场，磁感应强度大小未知，比荷为k的带电粒子由D形盒边缘的O点静止释放，经过一段时间，粒子从回旋加速器的小孔引出，忽略粒子在狭缝间的运动时间以及电场变化产生的磁场。下列说法正确的是（ ）
A. 带电粒子在磁场中的运动周期为
B. 粒子的最大速度为
C. 若电压加倍，则粒子离开回旋加速器时的动能加倍
D. 若电压加倍，粒子在回旋加速器中运动的总时间不变
【答案】B
【解析】A．忽略粒子在电场中加速时间，则交变电场变化周期等于粒子在磁场中圆周运动周期，即带电粒子在磁场中的运动周期为T。故A错误；
B．粒子在磁场中匀速圆周运动
可知速度最大时圆周半径达到最大，等于D形盒半径R，则粒子被加速最大速度为
故B正确；
C．由
可知，粒子获得的最大动能与加速电压无关。故C错误。
D．粒子每被加速一次，动能增加qU0，所以粒子被加速的次数为
若电压加倍，则粒子被加速的次数会减半，粒子在回旋加速器中运动的总时间也会减半。故D错误。
8. 如图1所示，弹簧振子以点O为平衡位置，在A、B两点之间做简谐运动。取向右为正方向，振子的位移x随时间t的变化关系如图2所示，下列说法正确的是（ ）
A. 时，振子经过O点向右运动
B. 时，振子在O点右侧处
C. 和时，振子的速度不同
D. 时，振子的加速度最大
【答案】AB
【解析】A．如图2可知，时，振子向正方形运动，即经过O点向右运动，故A正确；
B．弹簧振子的振动方程
时
所以振子在O点右侧处，故B正确；
C．由图2可知，1.5s和2.5s时振子关于O点对称，且方向都往负方向运动，故速度相同，故C错误；
D．根据周期性特征
与2s时相同，2s时振子在平衡位置，加速度为零，故D错误。
9. 一列简谐横波沿轴传播，速度大小为5m/s，在时刻的波形图如图中实线所示，经0.2s后的波形如图中虚线所示，下列说法正确的是（ ）
A. 经0.2s波传播的距离为1m，波沿轴正方向传播
B. 质点在时刻沿轴正方向运动
C. 处的质点的位移表达式为
D. 从时刻开始质点经1.6s通过的路程为152cm
【答案】ABD
【解析】A．由图可知该波波长
经0.2s波传播的距离
经0.2s波传播的距离为
根据波形的平移规则可知，这列波应沿x轴正方向传播，选项A正确；
B．根据波的传播方向与波动规律可知，时刻质点 P 沿y轴正方向运动，选项B正确；
C．由得
则
处的质点的位移表达式为
选项C错误；
D．从时刻经1.6s时，由于
所以质点通过的路程等于
选项D正确。
故选ABD。
10. 如图所示，一带电微粒在相互垂直的匀强电场和匀强磁场中做匀速圆周运动，匀强电场方向竖直向下，磁感应强度大小为B，方向垂直于纸面向外，带电微粒的质量为m，带电量为q，圆周运动的半径为R，重力加速度大小为g。下列说法正确的是（ ）
A. 匀强电场的场强为
B. 带电微粒带正电
C. 带电微粒速度大小为
D. 带电微粒做圆周运动的周期为
【答案】AC
【解析】AB.带电微粒在正交的匀强电场和匀强磁场中做匀速圆周运动，电场力和重力平衡，即有
可得
电场力方向竖直向上，与电场方向相反，所以粒子带负电，故A正确，B错误；
C.带电微粒做圆周运动的半径为R，根据洛伦兹力提供向心力可得
可得
故C正确；
D.带电微粒做圆周运动的周期
选项D错误。
故选AC。
二、实验题（本题共2小题，共14分）
11. 某同学做《用单摆测定重力加速度》实验装置如图甲所示，请回答下面的问题：

（1）在实验中，为了使测量误差尽量小，下列说法正确的是____________。（填正确答案标号）
A.为了便于测量周期，可适当缩短摆线，从而减小测量周期的绝对误差
B.组装单摆需选用轻且不易伸长的细线，密度大而直径较小的摆球
C.测摆长时，摆线应接好摆球，使摆球处于自然下垂状态，摆长是摆线长度和小球半径之和
D.测量周期时，当单摆经过平衡位置时开始计时，测量经过30~50次全振动的总时间算出周期
（2）如图乙所示，用游标卡尺测得小钢球的直径____________。
（3）除了已测摆球直径，还已知细线长，完成35次全振动的时间是，由这些数据计算得出重力加速度大小____________。（取3.14，结果保留三位有效数字）
【答案】（1）BCD （2）20.2 （3）9.86
【解析】（1）[1]A．由
可得
适当加长摆线，可增加单摆的周期，便于测量周期，从而减小测量周期的相对误差，故A错误；
B．为减小实验误差，组装单摆须选用轻且不易伸长的细线，为减小空气阻力对实验的影响，组装单摆需选用密度大而直径较小的摆球，故B正确；
C．测摆长时，摆线应接好摆球，使摆球处于自然下垂状态，否则，摆长的测量不准确，摆长是摆线长度和小球半径之和，故C正确；
D．当单摆经过平衡位置时开始计时，经过30~50次全振动后停止计时，求出平均周期，故D正确。
故选BCD。
（2）[2]用游标卡尺测得小钢球的直径
。
（3）[3]由单摆的周期公式
有。
12. 某同学用双缝干涉测量某种单色光的波长，其实验装置如图甲所示。
（1）下列说法正确的是___________.（填选项前的字母）
A.调节光源高度使光束沿遮光筒轴线照在屏中心时，应放上单缝和双缝
B.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
C.为了减小测量误差，可用测微目镜测出n条亮纹中心间的距离a，求出相邻两条亮纹间距
（2）做实验时，该同学先将测量头的分划板中心刻度线与某亮纹中心对齐，将该亮纹定为第一条亮纹，此时手轮上的刻度如图乙所示，读数为____________mm。
（3）该同学接着转动手轮，当分划板中心刻度线与第6条亮纹中心对齐时，读数是14.690mm，已知装置中双缝间距为0.2mm，双缝到屏的距离是1.0m，则测得此单色光的波长为__________m（保留两位有效数字）
（4）在其他条件不变的情况下，仅将光换成波长较长的光做实验，则光屏上相邻两亮条纹的中心间距_____（选填“变大”“变小”或“不变”）。
【答案】（1）BC或CB （2）2.188或2.199或2.190或2.191或2.192 （3） （4）变大
【解析】（1）[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，故A错误；
B．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．n条亮纹之间有个间距，相邻条纹的间距为
故C正确。
故选BC。
（2）[2]手轮上的刻度读数为
（3）[3]相邻两条亮纹间距为
其中
解得
（4）[4]根据
在其他条件不变的情况下，光的波长增大，相邻两亮条纹的中心间距变大。
三、计算题（本题共3小题，共计43分。解答时应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤。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）
13. 图为真空中半径为R的半圆柱体玻璃砖的横截面，O为圆心，A、B为直径边两端，足够长的直屏紧靠B点并与AB边垂直。一单色细光束对准圆心O从圆弧边入射，当光束与AO夹角为时，在屏上形成上、下两个光斑P和Q（图中未画出）；当光束逆时针转动至与AO夹角为时，屏上恰好只有一个光斑，光在真空中传播的速率为c。求：
（1）光束从玻璃砖表面入射至到达Q点所需时间；
（2）屏上P、Q两光斑之间的距离d。
【答案】（1）；（2）
【解析】（1）已知光束逆时针转动至与AO夹角为时，恰好只有一个光斑，即光在界面AB恰好发生全反射，此时入射角等于全反射临界角为，所以折射率为
设OQ光束折射角为，则
解得
得
故时间
（2）当光束与AO夹角为时，有两个光斑，即同时发生反射与折射，反射光线形成的光斑P与B之间的距离为
折射光线形成的光斑Q与B之间的距离为
屏上P和Q之间的距离为
14. 如图，在足够长的光滑水平面上静止着一个质量的滑板，滑板左端固定有竖直挡板，右端是由半径的光滑圆弧面和粗糙水平面在点平滑对接构成。紧挨着滑板的右侧放着一个质量为的方形木块（与滑板不连接）。现将一质量的滑块（可视为质点）从圆弧上端无初速释放，与挡板仅发生一次弹性碰撞后，与滑板相对静止于点。已知与滑板间的动摩擦因数。重力加速度。求：
（1）方形木块与滑板分离时的速度大小和方向；
（2）滑块最终的速度大小和方向；
（3）的长度。
【答案】（1），方向：水平向右；（2），方向水平向左；（3）
【解析】（1）由系统水平方向的动量守恒得
由系统机械能守恒得
方形木块与滑板分离时的速度为
方向：水平向右
（2）方形木块与滑板分离后滑板和滑块组成的系统动量守恒
得滑块最终的速度为
即滑块最终的速度大小为方向水平向左
（3）由滑板和滑块组成的系统能量守恒得
得的长度为
15. 如图所示，平面直角坐标系中，在区域存在着沿方向的匀强电场，在区域内，存在着沿方向的匀强电场，且，在空间内存在匀强磁场，磁场方向垂直纸面向外，磁感应强度大小，一质量，电量的带电粒子，从y轴上M点，以速度沿x轴正方向飞入，第一次通过x轴上N点时速度方向与x轴正方向夹角为30°，不计粒子重力，求：
（1）电场强度大小及N点坐标；
（2）粒子第一次在磁场中运动半径；
（2）粒子前两次穿过x轴的时间间隔。
【答案】（1），；（2）；（3）
【解析】（1）粒子飞出做类平抛运动，则有
，
在N点进行速度分解有
解得
，
即N点坐标为。
（2）结合上述可知，粒子进入磁场的速度
粒子在磁场中做圆周运动，由洛伦兹力提供向心力，则有
解得
（3）由于
可知，粒子将垂直于分界线进入匀强电场，在电场中做双向匀变速直线运动，之后返回磁场，作出轨迹，如图所示
粒子在磁场中运动的周期
粒子前两次穿过x轴在磁场对应的圆心角
则粒子在磁场中运动的时间
粒子在电场中做双向匀变速直线运动，则有
粒子前两次穿过x轴的时间间隔
解得