2021-2022学年湖北省黄冈市麻城市第二中学高二（下）3月物理试题含解析

麻城二中2022年春高二3月月考

物理试卷

一、单选题（本大题共7小题，共28.0分）

1. 弹簧振子在光滑水平面上做简谐运动，在振子向平衡位置运动的过程中（　　）

A. 振子的位移逐渐增大

B. 振子所受的弹力逐渐增大

C. 振子的动能转化为弹性势能

D. 振子的加速度逐渐减小

【答案】D

【解析】

【分析】

【详解】A．振子的位移是由平衡位置指向振子所在位置的有向线段，因而振子向平衡位置运动时位移逐渐减小，A项错误；

B．弹力与位移成正比，故弹簧的弹力减小，B项错误；

D．由胡克定律和牛顿第二定律知，振子的加速度也减小，D项正确；

C．振子向着平衡位置运动时，弹力与速度方向一致，故振子速度逐渐增大，弹性势能转化为动能，C项错误。

故选D。

2. 如图甲所示，弹簧振子以点为平衡位置，在M、N两点之间做简谐运动。振子的位移随时间的变化图像如图乙所示。下列判断正确的是（　　）

A. 振子做简谐运动的表达式为

B. t=0.8s时，振子的速度方向沿方向

C. t=0.4s和t=1.2s时，振子的加速度相同

D. t=0.4s时振子在点位置，时振子在点位置

【答案】A

【解析】

【分析】

【详解】A．由图乙可知

振幅为

振子做简谐运动的表达式为

A正确

B．时图像切线的斜率为负，说明振子的速度为负，速度方向向左，B错误

C．t=0.4s和t=1.2s时，振子的位移完全相反，由牛顿第二定律和胡克定律可知

加速度方向完全相反，C错误

D．根据图乙可知，t=0.4s时位移开始减小，向左侧运动，时，位移开始增大，向右侧运动，t=0.4s时振子在点位置，时振子在点位置，错误

故选A。

3. 如图所示，图（a）为一列简谐横波在时刻的波形图，Q是平衡位置为处的质点，图（b）为质点Q的振动图像，则下列说法正确的是（　　）

A. 该波的周期是

B. 该波沿x轴的正方向传播

C. 该波传播速度为

D. 时，质点Q的速度方向向下

【答案】C

【解析】

【详解】AC．由图（a）得到该波的波长为

由图（b）得到该波的周期为

所以波速为

故C正确，A错误；

B．时Q点处在平衡位置上，且向下振动，根据同侧法可知该波沿x轴负方向传播，故B错误；

D．根据波的周期性可知时的振动情况与时振动情况相同，结合图（b）可知质点Q的速度方向向上，故D错误。

故选C。

4. 有两个同学利用假期分别去参观北京大学和南京大学的物理实验室，各自在那里利用先进的系统较准确地探究了“单摆的周期与摆长的关系”，他们通过校园网交换实验数据，并由计算机绘制了图象，如图甲所示；另外，在南京大学做探究的同学还利用计算机绘制了、两个摆球的振动图象（如图乙所示），则下列说法正确的是（　　）

A. 去北京大学的同学所测实验结果对应图甲中的A线

B. 由图乙可知，两单摆摆长之比

C. 在时，球正沿轴负方向运动

D. 在时，球正沿轴正方向运动

【答案】B

【解析】

【详解】A．根据得

知图象的斜率越大，则重力加速度越小，因为南京当地的重力加速度小于北京，去北大的同学所测实验结果对应的图线的斜率小，应该是B图线，故A错误；

B．由振动图线知，两单摆周期比为

根据知两单摆摆长之比

故B正确；

C．由振动图象得，在时，球在负方向最大位移处，速度为零，向y轴正方向运动，故C错误；

D．由振动图象得，在时，b球沿y轴负方向运动，故D错误。

故选B。

5. 一束光从某介质进入真空,方向如图所示,则下列判断中正确的是　(　　)

A. 该介质的折射率是

B. 该介质的折射率是

C. 该介质相对真空发生全反射的临界角是45°

D. 光线从介质射入真空的过程中,无论怎样改变入射方向都不可能发生全反射现象

【答案】B

【解析】

【详解】AB．入射光线与法线之间的夹角为入射角：r=90°-60°=30°；折射光线与法线之间的夹角为折射角：i=90°-30°=60°；根据折射定律，故A错误，B正确；

C．根据公式sinC=1/n得：，故C错误；

D．光从介质射入真空中，即从光密介质射向光疏介质，当入射角大于临界角C的时候会发生全反射，故D错误．

6. 如图所示，用频率为f的单色光（激光）垂直照射双缝，在光屏的P点出现第3条暗条纹，已知光速为c，则P到双缝S1、S2的距离之差应为（　　）

A.  B.  C.  D.

【答案】D

【解析】

【详解】双缝到光屏上点的距离之差是半波长的奇数倍，会出现暗条纹，第三条暗条纹距离之差为

而

所以

故D正确，ABC错误。

故选D。

7. 甲、乙为竖直悬挂的两个弹簧振子，且悬挂振子的弹簧劲度系数相同，已知两球质量之比是，振动图像如图所示。则下列说法正确的是（　　）

A. 甲、乙两弹簧振子的振动频率之比是

B. 甲、乙两弹簧振子在10s内质点经过的路程之比是

C. 甲、乙两弹簧振子最大加速度之比是

D. 甲、乙两弹簧振子最大速度之比是

【答案】B

【解析】

【详解】A．由乙图可知甲、乙两弹簧振子的振动周期之比为

则二者的频率之比为

故A错误；

B．由乙图可知甲10s内经过的路程为200cm，乙10s内经过的路程也为200cm，故甲、乙路程之比是，故B正确；

C．根据胡克定律

可知，甲、乙的最大回复力之比为，又因为两球质量之比是，根据牛顿第二定律

可知，甲、乙两弹簧振子最大加速度之比是，故C错误；

D．经分析，当到达平衡位置时，速度最大，设此时最大速度为vmax，甲弹簧振子的弹簧伸长量为x0,在最低点时的弹簧伸长量为x2，则有

从最低点到平衡位置时，根据动能定理得

设弹簧最大振幅为A，则有

联立以上三式得甲、乙最大速度之比是，故D错误。

故选B。

二、多选题（本大题共4小题，共16.0分）

8. 下列说法中不正确的是（　　）

A. 一弹簧连接一物体沿水平方向做简谐运动，则该物体做的是匀变速直线运动

B. 若单摆的摆长不变，摆球的质量增加为原来的倍，摆球经过平衡位置时的速度减为原来的，则单摆振动的频率将不变，振幅变小

C. 做简谐运动的物体，当它每次经过同一位置时，速度不一定相同

D. 单摆在周期性的外力作用下做受迫运动，则外力的频率越大，单摆的振幅越大

【答案】AD

【解析】

【详解】A. 一弹簧连接一物体沿水平方向做简谐运动，则该物体做的是加速度不断变化的运动，不是匀变速直线运动，A说法错误，满足题意要求；

B. 单摆的摆长不变，摆球的质量增加为原来的倍，摆球经过平衡位置时的速度减为原来的，根据机械能守恒定律可知，振幅变小，由单摆周期公式

可知，单摆的周期、频率与质量无关，即频率不变，B说法正确，不满足题意要求；

C. 做简谐运动的物体，当它每次经过同一位置时，速度大小相等，但方向不一定相同，所以速度不一定相同，C说法正确，不满足题意要求；

D. 单摆在周期性的外力作用下做受迫运动，外力的频率与固有频率越接近时，振幅越大，D说法错误，满足题意要求；

故选AD。

9. 关于下列图象的描述与判断中，正确的有（　　）

A. 图甲是多普勒效应的图象，处的观察者接收到波的频率大于波源发出的频率

B. 图甲是多普勒效应的图象，处的观察者接收到波的频率大于波源发出的频率

C. 图乙是受迫振动的振幅随驱动力频率变化的图象，物体作受迫振动时的频率始终等于固有频率

D. 图乙是受迫振动的振幅随驱动力频率变化的图象，当驱动力的频率等于固有频率时振幅最大

【答案】AD

【解析】

【详解】AB．图甲是为波源在靠近处，所以图甲是多普勒效应的图象。当观测者不动，波源相对于介质向观测者运动时，观测者接收到的频率大于波源频率；A正确，B错误；

CD．图乙纵轴为振幅A，横轴为驱动力频率f，该图像为受迫振动振幅随驱动力频率变化的图象。当驱动力的频率等于固有频率时振幅最大。D正确，C错误；

故选AD。

10. 下列关于光学知识及应用的叙述，正确的有（　　）

A. 海市蜃楼是光的全反射，在海洋上成的是倒立的虚像，在沙漠上成的是正立的虚像

B. 天空的彩虹是不同色光在水汽中折射率不同造成的

C. 在多普勒效应中，当观察者向静止的波源运动时观察者接收到的频率增加，而波源向静止的观察者运动时，波源发出波的频率增加，导致观察者接收到的频率增加

D. 医学上的内窥镜是利用光在光纤的两层玻璃界面发生全反射

【答案】BD

【解析】

【详解】A. 海市蜃楼是光的全反射，在海洋上成的是正立的虚像，在沙漠上成的是倒立的虚像，A错误；

B. 天空的彩虹是不同色光在水汽中折射率不同造成的，从而导致偏折程度不同，进而出现色散现象，B正确；

C. 无论是观察者向静止的波源运动还是波源向静止的观察者运动，波源发出波的频率都不变，只是观察者接收到的频率增加，C错误；

D. 光导纤维内传送图像，是利用了光的全反射原理，即医学上的内窥镜是利用光在光纤的两层玻璃界面发生全反射，D正确；

故选BD。

11. 如图所示是一玻璃球体，其半径为R，O为球心，AB为水平直径．M点是玻璃球的最高点，来自B点的光线BD从D点射出，出射光线平行于AB，已知∠ABD＝30°，光在真空中的传播速度为c，则(　   )

A. 此玻璃的折射率为

B. 光在玻璃球体中的传播速率为c

C. 该玻璃球的临界角应小于45°

D. 若增大∠ABD，光线不可能在DM段发生全反射现象

【答案】AC

【解析】

【详解】由几何知识可得入射角 i=∠ABD=30°，折射角 r=2∠ABD=60°，则此玻璃的折射率为，故A正确．光在玻璃球内传播的速度，选项B错误；由，则临界角C＜45°，选项C正确；若增大∠ABD，当光线经过M点射出时入射角为45°，入射角已经大于临界角，所以光线可能在DM段发生全反射现象，故D错误．

三、实验题（本大题共2小题，每空3分，共15.0分）

12. 某研究性学习小组在进行“用单摆测定重力加速度”的实验中（实验装置如图甲所示），已知单摆在摆动过程中的摆角小于5°；在测量单摆的周期时，从单摆运动到最低点开始计时且记数为1，到第n次经过最低点所用的时间为t；在测量单摆的摆长时，先用毫米刻度尺测得摆球悬挂后的摆线长（从悬点到摆球的最上端）为L，再用螺旋测微器测得摆球的直径为d（读数如图乙所示）。

（1）从乙图可知，摆球的直径为d=___________mm；

（2）用上述物理量的符号写出求重力加速度的一般表达式g=___________；

（3）实验结束后，同学们在讨论如何能够提高测量结果的精确度时，提出了以下建议，其中可行的是：___________。

A．尽可能选择细、轻且不易伸长的线作为摆线

B．当单摆经过最高位置时开始计时

C．质量相同、体积不同的摆球，应选用体积较大的

D．测量多组周期T和摆长L，作L﹣T2关系图象来处理数据

【答案】    ①. 5.980    ②.     ③. AD

【解析】

【详解】（1）[1]螺旋测微器的主尺读数为5.5mm，可动刻度读数为

0.01×48.0mm=0.480mm

则最终读数为5.980mm；

（2）[2]由题，从单摆运动到最低点开始计时且记数为1，到第n次经过最低点所用的时间内为t，则单摆全振动的次数为

周期为

单摆的长度为

由单摆的周期公式

得

（3）[3]A．公式中，重力加速度的测量值与摆长有关，所以要尽可能选择细、轻且不易伸长的线作为摆线，选项A正确；

B．为了减小误差，需要当单摆经过平衡位置时开始计时，选项B错误；

C．为了减小误差，质量相同、体积不同的摆球，应选用体积较小的，选项C错误；

D．应用图象法处理实验数据可以减小实验误差，测量多组周期T和摆长L，作L-T2关系图象来处理数据，选项D正确。

故选AD。

13. 某同学用“插针法”测一玻璃砖的折射率。

（1）在木板上平铺一张白纸，并把玻璃砖放在白纸上，在纸上描出玻璃砖的两条边界．然后在玻璃砖的一侧竖直插上两根大头针P1、P2，透过玻璃砖观察，在玻璃砖另一侧竖直插大头针P3时，应使P3_______________，用同样的方法插上大头针P4。

（2）在白纸上画出光线的径迹，以入射点为圆心作一半径为的圆，与入射光线、折射光线分别交于、点，再过、点作法线的垂线，垂足分别为C、D点，如图所示。测得，，则玻璃的折射率_______。

【答案】    ①. 挡住P1、P2的像##挡住P2、P1的像    ②. 1.45

【解析】

【详解】（1）[1]根据该实验的实验原理“挡像法”可知，在确定P3的位置时，应使P3挡住P1、P2的像；

（2）[2]根据折射定律可知，玻璃的折射率为

四、计算题（本大题共3小题，共41.0分）

14. 如图所示为一弹簧振子的振动图象，试完成以下问题：

（1）写出该振子简谐运动的表达式；

（2）在第末到第末这段时间内，弹簧振子的加速度是怎样变化的？

（3）该振子在前100s的总位移是多少？路程是多少？

【答案】（1）；（2）不断增大；（3）0，500cm（或5m）

【解析】

【详解】（1）该振子简谐运动的表达式为

（2）在第末到第末这段时间内，振子位移不断增大，所受回复力不断增大，加速度不断增大。

（3）100s等于25个周期，所以该振子在前100s的总位移是0，路程为

15. 一列横波时刻的波形如图甲所示，点是轴正方向上离原点处的质点（图中未画）。图乙表示介质中P质点此后一段时间内的振动图象，求：

（1）此横波的波速多大？

（2）假设时刻此横波刚传到P点，从该时刻开始计时经过时间，试确定质点Q所通过的路程大小；

（3）试画出时刻的波形图。

【答案】（1）0.5m/s；（2）8cm；（3）

【解析】

【详解】（1）由图甲可知波的波长为

由图乙可知波的周期为

则波速为

（2）波从点传播到点的时间

时质点振动2s，即半个周期，所以质点路程为

（3）根据波传播的周期性可知，时波形图与时相同，如图所示

16. 如图所示为一半径为R的半球形玻璃砖的横截面，一光线以45°的入射角从圆心O处沿纸面射入玻璃砖，并从A点射出。已知A点到法线NN′的距离为。

(1)求该玻璃砖的折射率；

(2)沿纸面向右平移入射光线，当光线在B点入射时，在球面上恰好发生全反射，此时OB的距离为多大？

【答案】(1) ；(2)

【解析】

【分析】

【详解】(1)设光线的折射角为θ，由几何关系可知

θ=30°

则玻璃砖的折射率

(2)当光线从B点入射时，在M点恰好发生全发射，光路图如图所示

根据解得全发射临界角

C=45°

由几何关系可知

∠OBM=120°

根据正弦定理可得

解得