2024南京九中高二上学期10月月考物理试题含解析

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注意事项：
1．本试卷包括单项选择题（第1题～第10题）、实验题（第11、12题）、解答题（第13题～第16题）四部分。本试卷满分为100分，考试时间为75分钟。
2．答卷前，考生务必将自己的姓名、学校、班级填在答题卡上指定的位置。
3．作答选择题时，选出每小题的答案后，用2B铅笔在答题卡上将对应题目选项的答案信息点涂黑；如需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其他答案。答案不能答在试卷上。
4．非选择题必须用黑色字迹的钢笔或签字笔作答，答案必须写在答题卡各题目指定区域内相应位置上；如需改动，先划掉原来的答案，再写上新答案；不准使用铅笔和涂改液。
一、单项选择题：本大题共10小题，每小4分，共40分．在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。请把答案填涂在答题卡相应位置上.
1. 庄子与惠子游于濠梁之上。庄子曰：“鯈鱼出游从容，是鱼之乐也。”人在桥上观鱼（ ）
A. 人能看到鱼，鱼不能看到人
B. 人看到的鱼是经反射所成的像
C. 鱼看到的人的位置比人的实际位置低
D. 人看到的鱼的位置比鱼的实际位置高
【答案】D
【解析】
【详解】A．鱼在水中，鱼作为等效光源，是从光密介质进入光疏介质，能够发生全反射，因此，人可能看不到鱼，而人在空气中，人作为等效光源，是从光疏介质进入光密介质，不能够发生全反射，因此，鱼能看到人，因此鱼能看到人，人不能看到鱼，A错误；
B．人看到的鱼是经光的折射所成的像，B错误；
CD．人在空气中，人作为等效光源，入射角大于折射角，鱼沿折射光线的反向延长线看人，鱼看到的人的位置比人的实际位置高，C错误，D正确。
故选D。
2. 下列图中器材对应的物理知识描述正确的是（ ）

A. 甲图中，雷达测速应用了多普勒效应
B. 乙图中，激光切割金属是利用激光平行度好的特点
C. 丙图中，观看立体电影时配戴的特制眼镜利用了光的干涉原理
D. 丁图中，光导纤维内窥镜应用了光的折射
【答案】A
【解析】
【详解】A．甲图中，雷达测速应用了多普勒效应，故A正确；
B．乙图中，激光切割金属是利用激光亮度高、能量大的特点，故B错误；
C．丙图中，观看立体电影时配戴的特制眼镜利用了光的偏振原理，故C错误；
D．丁图中，光导纤维内窥镜应用了光的全反射，故D错误。
故选A。
3. 如图所示，一束由红绿两种单色光组成的复色光射入半圆形透明介质，绿光的折射光线与底面平行。不考虑多次反射现象，红光从圆弧边射出的光线可能正确的是（ ）
A. ①B. ②C. ③D. ④
【答案】B
【解析】
【详解】红光折射率小于绿光，如图经过两次折射后红光从圆弧边射出光线可能为②。
故选B。
4. 如图甲所示，O点为单摆的固定悬点，在其正下方的P点有一个钉子，现将小球拉开一定的角度后开始运动，小球在摆动过程中的偏角不超过。从某时刻开始计时，绳中的拉力大小F随时间t变化的关系如图乙所示，重力加速度g取，忽略一切阻力。下列说法正确的是（ ）
A. 时小球位于B点B. 时小球位于C点
C. OA之间的距离为1.5mD. OP之间的距离为1.2m
【答案】D
【解析】
【详解】AB．由图像可知，内应该对应着摆球在CB之间的摆动；内应该对应着摆球在BA之间的摆动，因时摆线拉力最小，可知小球位于C点，时小球位于A点，选项AB错误；
C．摆球在AB之间摆动周期为
T1=0.8πs
根据
可得
L1=1.6m
即OA之间的距离为1.6m，选项C错误；
D．摆球在BC之间摆动的周期为
T2=0.4πs
根据
可得
L2=0.4m
即PB之间的距离为0.4m，OP之间的距离为1.2m，选项D正确。
故选D。
5. 两列横波在同种介质中相遇时某一时刻的情况如图所示，发生干涉现象，实线表示波峰，虚线表示波谷，则（ ）
A. 两列横波的波长一定相等B. N点一定总是处于静止状态
C. N点到两波源的距离一定相等D. 四分之一个周期后M点的瞬时速度为0
【答案】A
【解析】
【详解】A．发生干涉现象的两列波频率完全相同，又在同种介质中的波速相同，所以两列横波的波长一定相等故A正确；
B．N点是振动减弱点，两列波的振幅如果不同，N点不是总处于静止状态，故B错误；
C．N点是振动减弱点，如果两波源的振动相位差为0，则N点到两波源的距离是半波长的奇数倍，故C错误；
D．四分之一个周期后M点振动到平衡位置，振动速度最大，故D错误。
故选A。
6. 简谐横波在同一均匀介质中沿轴正方向传播。若某时刻在波的传播方向上位于平衡位置的质点、之间只存在一个波峰，则从该时刻起，下列图中质点最早到达波峰的是（ ）
A. B.
C. D.
【答案】A
【解析】
【详解】A．设Oa=s，图对应波长，周期
由图知质点O向上振动，经第一次到达波峰，用时
B．图对应波长，周期
由图知质点O向下振动，经第一次到达波峰，用时
C．图对应波长，周期
由图知质点O向上振动，经第一次到达波谷，用时
D．图对应波长，周期
由图知质点O向下振动，经第一次到达波峰，用时
故选A。
7. 以下四幅图都源自教材插图，下列说法正确的是（ ）

A. 图甲为一定波长的光照射到不透明圆盘上，在圆盘后得到的衍射图样
B. 图乙为双缝干涉示意图，双缝间距越大，则相邻亮条纹间距越大
C. 图丙为光导纤维工作原理示意图，内芯的折射率比外套的折射率小
D. 图丁为自然光照射两个竖直放置的偏振片，若只旋转其中一个偏振片，光屏上的亮度不变
【答案】A
【解析】
【详解】A．图甲为一定波长的光照射到不透明圆盘上，在圆盘后得到的衍射图样，称为泊淞亮斑，选项A正确；
B．图乙为双缝干涉示意图，根据
可知，双缝间距越大，则相邻亮条纹间距越小，选项B错误；
C．图丙为光导纤维工作原理示意图，内芯的折射率比外套的折射率大，选项C错误；
D．图丁为自然光照射两个竖直放置的偏振片，若只旋转其中一个偏振片，偏振方向不平行，此时光屏上的亮度变暗，选项D错误。
故选A。
8. 如图甲所示，一列简谐横波沿轴传播，实线和虚线分别为时刻和时刻的波形图，、分别是平衡位置为和的两质点。如图乙所示为质点的振动图像，则（ ）

A. 波沿轴负方向传播
B. 波的传播速度为
C. 时刻可能为
D. 质点的振动方程为
【答案】D
【解析】
【详解】A．由图乙可知，时刻，质点向上运动，根据平移法知，波沿轴正方向传播，A错误；
B．由图甲知波长，由图乙知周期，由
得波的传播速度，故B错误；
C．由图甲得，从时刻到时刻，经过时间，所以时刻不可能为，C错误；
D．质点做简谐运动的位移表达式为
由图甲得，时
且向轴负方向运动，解得
故D正确。
故选D。
9. 光的干涉现象在技术中有重要应用。一顶角极大的圆锥形玻璃体，倒立在表面平整的标准板上，其截面如图甲。单色光从上方垂直玻璃的上表面射向玻璃体，沿光的入射方向看到明暗相间的干涉条纹。下列说法正确的是（ ）

A. 条纹是以顶点为圆心同心圆，且中间疏、边缘密
B. 产生干涉的两束光是来自玻璃体上表面和侧面的反射光
C. 换用频率更大的光照射，条纹间距变大
D. 若出现乙图所示条纹，则说明玻璃体侧面上有凸起
【答案】D
【解析】
【详解】AB．产生干涉两束光是来自玻璃体的下表面和平面标准板上表面的反射光，即空气膜的上下两个表面反射的两列光波发生干涉，依据光程差是光的半个波长的偶数倍即为明条纹，而其是光的半个波长的奇数倍即为暗条纹，因圆锥形玻璃体压在平面标准板上，以顶点为圆心的各点空气薄膜间距相等且随半径的方向均匀变化，因此可以看到条纹是以顶点为圆心的同心圆，且疏密均匀，故AB错误；
C．换用频率更大的光照射，波长变短，则条纹间距变小，选项C错误；
D．空气薄层干涉是等厚干涉，即明条纹处空气膜的厚度相同，若出现乙图所示条纹，说明该处光的路程差与内侧的路程差相等，即该处出现凸起，选项D正确。
故选D。
10. 如图所示，图中阴影部分ABC为一折射率n＝2的透明材料做成的柱形光学元件的横截面，AC为一半径为R的四分之一圆弧，在圆弧面圆心D处有一点光源，ABCD构成正方形，若只考虑首次从AC直接射向AB、BC的光线，光在真空中的光速为c，则（ ）

A. 点光源发出的光射到AB面上的最长时间为
B. 点光源发出的光射到AB面上的最长时间为
C. 从AB、BC面有光射出的区域总长度为
D. 从AB、BC面有光射出的区域总长度为R
【答案】C
【解析】
【详解】AB．由题意可知，沿DB方向到达AB面上的光在材料中的传播距离最大，时间最长，由几何关系可知光从光源到AC面的传播距离为R，材料中的传播距离为
在材料中的传播时间为
又
光在空气中传播的时间为
则最长时间
解得
故AB错误；
CD．如图所示

沿DE方向射到AB面上的光线刚好发生全反射，因为临界角满足
解得
C=30°
则∠ADF=30°，同理沿DG方向射到BC面上的光线刚好发生全反射，则∠CDH=30°，根据几何关系可得
AE=CG=Rtan30°
从AB、BC面有光射出的区域总长度为
L=AE+CG
解得
故C正确，D错误。
故选C。
二、实验题（每空2分，共16分）
11. 在测量玻璃折射率的实验中：
（1）小明同学在测某梯形玻璃砖的折射率，画玻璃砖边界时操作如图甲所示，请指出其不当之处：_________（写出一点即可）。
（2）小强同学在测量玻璃砖的折射率实验时，以通过入射光线P1P2（图片中未标出）的直线与玻璃砖的交点O为圆心，以某一适当长度R为半径画圆，与OA交于P，与OO′的延长线交于Q，从P和Q分别作玻璃砖界面的法线NN′的垂线，P′和Q′分别为垂足，如图乙所示，用刻度尺量得PP′=45mm，QQ′=30mm，则玻璃砖的折射率n=_________。
（3）在用插针法测定玻璃砖折射率的实验中，小明、小强二位同学在纸上画出的界面aa′、bb′与玻璃砖位置的关系分别如图丙中①、②所示，其中小明同学用的是矩形玻璃砖，小强同学用的是梯形玻璃砖。他们的其它操作均正确，且均以aa′、bb′为界面画光路图。则小明同学测得的折射率与真实值相比_________填（“偏大”、“偏小”或“不变”）；小强同学测得的折射率与真实值相比_________（填“偏大”、“偏小”或“不变”）。
【答案】 ①. ①用手直接触摸玻璃砖的光学面；②用玻璃砖代替直尺画边界线（写出一点即可） ②. 1.5 ③. 偏小 ④. 不变
【解析】
【详解】（1）[1] ①用手直接触摸玻璃砖的光学面；②用玻璃砖代替直尺画边界线（写出一点即可）；
（2）[2]玻璃砖的折射率
（3）[3]图①甲同学测定折射率时，作出的折射光线如下图中虚线所示，
实线表示实际光线，可见折射角增大，则由折射定律可知，折射率将偏小；
[4]题图②测折射率时，主要操作正确，与玻璃砖形状无关，故乙同学测得的折射率与真实值相比不变。
12. 实验小组成员用双缝干涉实验装置测光的波长，装置如图甲所示，其中光源发出单色光。

（1）为保证实验顺利进行，A处应安装的光学仪器为___________。
（2）实验时，若观察到较模糊的干涉条纹，可以调节拨杆使单缝和双缝平行，从而使条纹变得清晰。要想增加从目镜中观察到的条纹个数，需将毛玻璃屏向___________（填“靠近”或“远离”）双缝的方向移动。
（3）将测量头的分划板中心刻线与某亮纹中心对齐，将该亮纹定为第1条亮纹。此时手轮上的示数为2.320mm；然后同方向转动测量头，使分划板中心刻线与第5条亮纹中心对齐，此时手轮上的示数如图乙所示，为___________mm。求得相邻亮纹的间距△x。已知双缝间距m，测得双缝到屏的距离L＝1.000m，求得所测单色光的波长为___________m（结果保留2位有效数字）

【答案】 ①. 透镜
②. 靠近 ③. 15.920 ④.
【解析】
【详解】（1）[1]需要将灯泡的发出的光变为点光源，因此为保证实验顺利进行，A处应安装的光学仪器为透镜；
（2）[2]实验时，要想增加从目镜中观察到的条纹个数，需要减小条纹间距，根据
所以需将毛玻璃屏向靠近双缝的方向移动；
（3）[3] [4] 图乙读数
15.5mm＋0.01×42.0mm＝15.920mm
由相邻两亮条纹间距公式
得
相邻亮条纹间距
代入数值，可得
三、解答题（第13题12分、第14题10分、第15题12分、第16题10分，共44分）
13. 如图所示，实线是简谐横波在时刻的波形图，虚线是在时刻的波形图。
（1）求此列波传播速度的可能值；
（2）若波速为，求处的质点N在时刻的振动方向；
（3）在到时间内，处的质点M通过的路程为1.8m，求波的传播速度。

【答案】（1）见解析；（2）沿y轴负方向振动；（3）
【解析】
【详解】（1）从波的图像可以看出，波长，若波沿x轴正方向传播，则波传播的距离
（，1，2，3，……）
波传播的速度
（，2，3，……）
若波沿x轴负方向传播，则波传播的距离
（，1，2，3，……）
波传播的速度
（，2，3，……）
（2）由（1）知：若波沿x轴负方向传播，无论n取值多少，都不能求出波速为，若波沿x轴正方向传播时，解得
则波沿x轴正方向传播，根据波速与质点的振动方向的关系，则质点N沿y轴负方向振动。
（3）从波的图像可以看出振幅
M通过的路程为，则经历的时间是两个周期再加四分之一周期，波传播的距离
波速大小
14. 光导纤维（可简化为长直玻璃丝）的示意图如图所示。玻璃丝长为，、为其左、右平行的两端面。一单色光以入射角（可调整）从端面射入玻璃丝，且全部从端面射出。已知玻璃丝对该单色光的折射率为，光在真空中的速度为。求：
（1）的取值范围；
（2）光在玻璃丝中传播的最长时间。
【答案】（1）；（2）
【解析】
【详解】（1）玻璃丝对该单色光的折射率为，令临界角为C，则有
作出光路如图所示
由于一单色光以入射角（可调整）从端面射入玻璃丝，且全部从端面射出，则
由于
，
解得
（2）光在玻璃丝中传播的距离
光在速度的大小为
结合上述可解得光线从玻璃丝端面AB传播到其另一端面所需时间为
由于
在刚好发生全反射时，光线从端面AB传播到其另一端面所需的时间最长，结合上述，解得
15. 在光滑的水平地面上，质量均为m＝1kg的滑块B和C中间夹一轻弹簧，轻弹簧处于原长状态，左端固定在B上，右端与C接触但不固定，质量为M＝2kg、半径为R＝1m的四分之一光滑圆弧形滑块D放置在C的右边，C、D间距离足够远，质量为kg的滑块A以初速度m/s向右运动与B发生碰撞，碰撞过程时间极短，碰后A被反弹，速度大小为m/s，重力加速度g取10。求：
（1）A、B碰撞时损失的机械能；
（2）弹簧的最大弹性势能；
（3）试判断C是否能达到圆弧形滑块D顶端？若不能到达，请计算C能达到的最大高度；若能达到，请计算C到达D顶端的速度大小。

【答案】（1）6J；（2）9J；（3）见解析
【解析】
【详解】（1）A与B碰撞时动量守恒
解得
损失的机械能
（2）弹簧压缩到最短时弹簧的弹性势能最大，B、C的速度相等，设此时速度为，由动量守恒可得
解得
则弹簧的最大弹性势能为
（3）设C与弹簧分开时B、C速度分别为和，由动量守恒和能量守恒可得
解得
，
以地面为零势能面，则滑块C的机械能为
假设C上升高度为R时二者相对静止，C在竖直方向速度为0，则系统水平方向由动量守恒可得
解得
设滑块能上升的最大高度为h，由机械能守恒定律有
解得
可知C能达到D顶端，而滑块离开D顶端后做斜抛运动，离开D时竖直方向的速度
可得
则滑块离开D顶端时
、
由勾股定理，滑块离开D顶端时
16. 2021年12月9日，“太空教师”翟志刚、王亚平、叶兆富在中国空间站为青少年带来了一场精彩纷呈的太空科普课。王亚平在水膜里注水，得到了一个晶莹剔透的水球，接着又在水球中央注入一个气池，形成了两个同心的球。如图所示AB是通过球心O的一条直线，有一束宽为8R的单色光沿着水球的水平轴纹射向水球左侧表面，光的中轴线与AB重合，内球面半径为3R，外球面半径为5R，边界光线经折射后恰好与内表面相切，已知sin37°=0.6，求：
（1）单色光在水中的折射率n；
（2）有多宽范围内的光线不能进入水球中的气泡。
【答案】（1）；（2）
【解析】
【详解】（1）由题知，上边界光线进入水球后的光路如图
设入射角为i，折射角为r，由图中几何关系可知
单色光在水中的折射率为
（2）当光线由水进入中间的空气达到全反射的临界角时，再往上射入的光线就要发生全反射，不能进入气泡中，恰好在气泡位置发生全反射的光路如图
设发生全反射时的入射角为，折射角为，则
在气泡位置恰好发生全反射时，有
由几何关系知
可解得
故不能进入水球中的气泡的光线宽度为