2021-2022年江苏省南通市海门中学高二（上）期中物理试题含解析

江苏省海门中学2021-2022学年度第一学期期中考试

高二物理

一、单项选择题：本题共11小题，每小题4分，共计44分。每小题只有一个选项符合题意。

1. 医院有一种先进的检测技术——彩超，就是向病人体内发射频率已精确掌握的超声波，超声波经血液反射后被专用仪器接收，测出反射波的频率变化，就可知道血液的流速．这一技术主要利用了下列哪一个物理学原理（   ）

A. 波的干涉 B. 多普勒效应 C. 波的叠加 D. 波的衍射

【答案】B

【解析】

【详解】由题意可知，该仪器是测量反射波的频率变化；而波的干涉、波的衍射及回声都不会产生频率的变化；而多普勒效应中由于波源的移动而使接收到的频率变化；故该技术体现的是多普勒效应；故选B．

【点睛】理解一项我们未知的技术关键在于分析其原理，再找出相应的物理规律即可得出结论．

2. 关于甲、乙、丙、丁四个实验，以下说法正确的是(     )

A. 四个实验产生的条纹均为干涉条纹.

B. 甲、乙两实验产生的条纹均为等距条纹

C. 丙实验中，产生的条纹间距越大，该光的频率越大.

D. 丁实验中，产生的明暗条纹为光的衍射条纹

【答案】D

【解析】

【详解】A项：甲、乙、丙实验产生的条纹均为干涉条纹，而丁实验是光的衍射条纹，故A错误；

B项：甲实验产生的条纹为等距条纹，而乙是牛顿环，空气薄层不均匀变化，则干涉条纹间距不相等，故B错误；

C项：根据干涉条纹间距公式，丙实验中，产生的条纹间距越大，则波长越长，那么频率越短，故C错误；

D项：丁实验中，产生的明暗条纹间距不相等，且通过单缝，则为光的衍射条纹，故D正确．

3. 小华通过偏振太阳镜观察平静水面上反射的阳光转动镜片时发现光有强弱变化下列说法能够解释这一现象的是（　　）

A. 阳光在水面反射时发生了偏振，镜片起起偏器的作用

B. 阳光在水面反射时发生了偏振，镜片起检偏器的作用

C. 阳光在水面反射时没有发生偏振，镜片起起偏器的作用

D. 阳光在水面反射时没有发生偏振，镜片起检偏器的作用

【答案】B

【解析】

【详解】发现强弱变化说明水面上反射的阳光是偏振光，而阳光本身是自然光，在反射时发生了偏振，当偏振片的方向与光的偏振方向平行时，通过的光最强，而当偏振片的方向与光的偏振方向垂直时，通过的光最弱，因此镜片起到检偏器的作用。

故选B。

4. 一单摆做简谐运动，在偏角增大的过程中，摆球的（　　）

A. 位移增大 B. 速度增大 C. 回复力小 D. 机械能增加

【答案】A

【解析】

【分析】

【详解】A．简谐运动中，以平衡位置为位移的起点，在偏角增大的过程中，位移增大，选项A正确；

B．离平衡位置越远，速度越小，因此在偏角增大的过程中，速度减小，选项B错误；

C．离平衡位置越远，回复力越大，因此在偏角增大的过程中，回复力增大，选项C错误；

D．单摆做简谐运动过程中，机械能守恒，无论偏角增大还是减小，机械能保持不变，选项D错误。

故选A。

5. 如图所示，一束单色光从介质1射入介质2，在介质1、2中的波长分别为λ1、λ2，频率分别为f1、f2，则（　　）

A. λ1＜λ2 B. λ1＞λ2 C. f1＜f2 D. f1＞f2

【答案】B

【解析】

【分析】

【详解】光从介质1进入介质2频率不变，即

f1=f2

由光路图可知，入射角大于折射角，则介质2的折射率较大，根据

则光在介质2中速度较小，根据

即在介质2中波长较小，即

λ1＞λ2

故选B。

6. 如图所示，一束激光照射在横截面为正方形的透明玻璃柱上，光线与横截面平行，则透过玻璃柱的光线可能是图中的（　　）

A. ① B. ② C. ③ D. ④

【答案】C

【解析】

【详解】

根据折射定律

解得 ，所以折射光线向右偏折；根据折射定律

解得 ，所以出射光线与入射光线平行。

故选C。

7. 两列完全相同的机械波在某时刻的叠加情况如图所示，图中的实线和虚线分别表示波峰和波谷，此时（　　）

A. a、b连线中点振动减弱

B. a、b连线中点速度为0

C. a、b、c、d四点速度均为0

D. 再经过周期c、d两点振动加强

【答案】C

【解析】

【详解】AB．a点是波谷与波谷相遇点，b点是波峰与波峰相遇点，c、d两点是波峰与波谷相遇点，则a、b两点是振动加强的，且a、b连线上也是振动加强的，c、d两点是振动减弱的；a、b两点连钱中点未达到波峰或波谷，故速度不为0，故AB错误；

C．a处于波谷，速度为零；b处于波峰，速度为零；c、d两点振动减弱，则速度为零，即四点的速度均为0，选项Ｃ正确；

D．c、d两点处于波谷与波峰相遇处，再经过周期c、d两点振动仍然减弱，故D错误。

故选C。

8. 图甲为一列横波在时的波动图像，图乙为该波中处质点P的振动图像，下列说法正确的是（　　）

A. 若此波遇到另一列简谐横波并发生稳定干涉现象，则所遇到的波的频率为

B. 若该波能发生明显的衍射现象，则该波所遇到的障碍物尺寸一定比大很多

C. 再过，P点的动能为零

D 波沿x轴正方向传播

【答案】D

【解析】

【详解】A．由题图乙可知该波的周期T=1s，则该波的频率为

要发生稳定的干涉，两列波的频率必须相同，故A错误；

B．由题图甲可知该波的波长，当波的波长比障碍物尺寸大或差不多时，才能观察到明显的衍射现象，故B错误；

C．由乙图可知再过P点处于平衡位置，速度最大，动能最大，故C错误；

D．由乙图可知t=0时刻P点的速度方向沿y轴正方向，再由甲图可判断出波沿x轴正方向传播，故D正确。

故选D。

9. 据《天中记》一书记载，晋初（公元3世纪）时，京城有户人家挂着的铜盘每天早晚轻轻自鸣两次，人们十分惊恐．学者张华判断，这是铜盘与皇宫早晚的钟声共鸣所致．后来把铜盘磨薄一些，它就不再自鸣了．关于这个现象，下列说法中错误的是（　　）

A. 共鸣是一种共振

B. 铜盘共鸣时的振动频率等于皇宫钟声的频率

C. 把铜盘磨薄改变了驱动力的频率

D. 把铜盘磨薄使铜盘的固有频率远离驱动力的频率

【答案】C

【解析】

【详解】A．共鸣是与可发声的物体之间的共振，A不符合题意；

B．发生共鸣的条件是频率相等，B不符合题意；

C．把铜盘磨薄改变了其固有频率，C符合题意；

D．把铜盘磨薄使铜盘固有频率不等于驱动力的频率，这样就不会再发生共鸣了，D不符合题意。

故选C。

10. 在光滑水平面上有两个在同一直线上相向运动的小球，其中甲球的质量，乙球的质量，规定向左为正方向，碰撞前后甲球的图像如图所示．已知两球发生正碰后粘在一起，则碰前乙球速度的大小和方向分别为（　　）

A ，向右 B. ，向左

C. ，向右 D. ，向左

【答案】C

【解析】

【详解】由题图知，甲球碰撞前的速度为，碰撞后的速度为，碰撞后，甲、乙的速度，以甲、乙两球组成的系统为研究对象，碰撞过程，由动量守恒定律得

解得

负号表示方向与正方向相反，即方向向右。

故选C。

11. 如图所示，质量为M的楔形物体静止在光滑的水平地面上，其斜面光滑且足够长，与水平方向的夹角为。一个质量为m的小物块从斜面底端沿斜面向上以初速度开始运动。当小物块沿斜面向上运动到最高点时，速度大小为v，距地面高度为h，则下列关系式中正确的是（　　）

A.

B.

C.

D.

【答案】B

【解析】

【详解】AB．小物块上升到最高点时，速度与楔形物体的速度相同，系统水平方向动量守恒，全过程机械能也守恒。以向右为正方向，在小物块上升过程中，由水平方向系统动量守恒得

故A错误，B正确；

CD．系统机械能守恒，由机械能守恒定律得

故CD错误。

故选B。

二、实验题：本题共1小题，共计14分。请将解答填写在答题卡相应的位置。

12. 现有毛玻璃屏A、双缝B、白光光源C、单缝D和透红光的滤光片E等光学元件，要把它们放在如图所示的光具座上组成双缝干涉装置，用以测量红光的波长。

（1）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，表示各光学元件的字母排列顺序应为C、________、A。

（2）本实验的步骤有：

①取下遮光筒左侧的元件，调节光源高度，使光束能直接沿遮光筒轴线把屏照亮；

②按合理顺序在光具座上放置各光学元件，并使各元件的中心位于遮光筒的轴线上；

③用米尺测量双缝到屏的距离；

④用测量头（其读数方法同螺旋测微器）测量数条亮条纹间的距离。

在操作步骤②时还注意单缝、双缝应_________________。

（3）将测量头的分划板中心刻线与某亮条纹中心对齐，将该亮条纹定为第1条亮条纹，此时手轮上的示数如图甲所示，记下此时图甲中手轮上的示数为________，然后同方向转动测量头，使分划板中心刻线与第6条亮条纹中心对齐，记下此时图乙中手轮上的示数为________，求得相邻亮条纹的间距________。

（4）已知双缝间距d为，测得双缝到屏的距离l为，由计算式________，求得所测红光波长为________。

【答案】    ①. E、D、B    ②. 相互平行    ③. 2.320    ④. 13.870    ⑤. 2.310    ⑥.     ⑦. 660

【解析】

【详解】（1）[1]由左至右依次放置白色光源C、滤光片E、单缝D、双缝B、毛玻璃屏A

（2）[2]单缝、双缝应相互平行

（3）[3][4]甲的示数为

乙的示数为

[5]相邻亮条纹的间距

（4）[6][7]由

得

三、计算题：本题共4小题，共计42分。解答时请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. 由物镜、转像系统和目镜等组成的光学潜望镜最早应用于潜艇，直角三棱镜是转像系统的重要部件。如图所示，ABC是等腰直角三棱镜，一束单色光沿平行于其底边BC的方向射向直角边AB，光束进入棱镜后直接射到另一直角边AC时，刚好能发生全反射。已知光在真空中的传播速度为c。求：

（1）该三棱镜对此单色光的折射率n；

（2）此单色光在该三棱镜中的传播速度v。

【答案】（1）；（2）

【解析】

【详解】（1）作出光路图如图所示

设光线在AB面上的折射角为r，则光线射到AC边上时的入射角，即临界角为

C=90°-r

则由光的折射定律

联立解得

（2）根据

可得

14. 如图所示，用两根等长的轻质细导线将质量为、长为的导体棒悬挂在c、d两点，并置于竖直方向的匀强磁场中．当导体棒中通以由a到b的电流后，棒可静止在图示位置，两导线偏离竖直方向角。重力加速度。求：

（1）磁感应强度B和每根细导线上的拉力大小F；

（2）若匀强磁场的大小、方向都可以改变，要使导体棒能静止在图示位置时，则磁感应强度的最小值和对应的方向。

【答案】（1）；方向竖直向上；；（2），方向沿细线方向斜向上

【解析】

【详解】（1）分析导体棒的受力可知：重力、细导线的拉力F和安培力，由受力平衡可得：

即

方向竖直向上；

同理有

解得

（2）当磁感应强度最小时，安培力最小，此时安培力的方向与细线垂直，则

方向沿细线方向斜向上。

15. 如图所示，一弹簧竖直固定在地面上，质量的物体A放在弹簧上处于静止状态，此时弹簧被压缩了．质量也为的物体B从距物体A高处的正上方自由下落，碰后A、B结合在一起向下运动（g取）。求：

（1）物体B与物体A与碰撞前B的速度；

（2）碰撞结束瞬间，两物体的总动能；

（3）物体A，B从碰后到动能最大的过程中，弹簧弹性做功，求碰后物体A，B的最大动能以及此过程A、B所受合力的冲量。

【答案】（1）；（2）；（3）；

【解析】

【详解】（1）则物体B自由下落时，由机械能守恒定律得：

解得

（2）碰撞过程A、B的动量守恒，以向下为正方向，由动量守恒定律得

代入数据解得

碰后A、B的总动能

代入数据解得

（3）处于静止状态时，由胡克定律得

得

碰后A、B一起向下运动，弹簧的弹力不断增大，当弹力与的总重力大小相等时，动能最大．设此时弹簧的压缩量为．

则有

可得

从碰后到动能最大的过程中A、B下降的高度为

根据系统的机械能守恒得

解得碰后A、B的最大动能

动量变化

16. 一个小孩做推物块的游戏，如图所示，质量为m的小物块A放置在光滑水平面上，紧靠物块右端有一辆小车B，小孩蹲在小车上，小孩与车的总质量为，一起静止在光滑水平面上．物块A左侧紧挨着足够长的水平传送带MN，传送带的上表面与水平面在同一高度，传送带以速度v顺时针转动．游戏时，A被小孩以相对水平面的速度向左推出，一段时间后返回到传送带右端N，继续向右追上小孩后又立即被小孩以相对水平面的速度向左推出，如此反复，直至A追不上小孩为止．已知物块A与传送带间的动摩擦因数为，重力加速度为g。

（1）求物块第一次被推出后，小孩与车的速度大小；

（2）若传送带转动速度，求物块被小孩第一次推出后到返回传送带右端的过程中传送带对物块的冲量和所做的功分别为多少；

（3）若传送带转动的速度，求物块被小孩第一次推出后到返回传送带右端N所用的时间t；

（4）求物块最多能被小孩向左推出的次数n。

【答案】（1）；（2），方向水平向右；：（3）；（4）见解析

【解析】

【详解】（1）选取物块、小孩和小车系统，由动量守恒定律有

解得

（2）选取物块从推出到在传送带返回的过程中，由动量定理有

方向水平向右

选取物块从推出到在传送带返回的过程中，由动能定理有

（3）物块在传送带上向左减速，设时间为，位移为，则

物块在传送带上向右加速，设时间为，位移为，匀速的时间为，则

解得

（4）①若，物块从传送带上返回的速度大小仍为，则

第1次推物块

第2次推物块

第3次推物块

…………

第n次推物块

当时物块追不上小孩，即

解得

②若，物块从传送带上返回的速度大小始终为v，则

第1次推物块

第2次推物块

第3次推物块

…………

第n次推物块

当时物块追不上小孩，即

解得

即最多次数n等于整数部分加1。

（整体过程分析直接列综合式，同样给分：写成大于等于，同样给分：表述为：当为整数时，最多次数n等于．当不是整数时，最多次数n等于整数部分加1，同样给分；只写最多次数n等于，不给分）