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2023-2024学年江苏省苏州市南京航空航天大学苏州附属中学高二（上）阳光测试物理试卷（12月）（含解析）
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这是一份2023-2024学年江苏省苏州市南京航空航天大学苏州附属中学高二（上）阳光测试物理试卷（12月）（含解析），共17页。试卷主要包含了单选题，实验题，计算题等内容，欢迎下载使用。
1.物理学是一门以实验为基础的学科，物理从生活中来又到生活中去。对于下列教材中所列的实验和生活用品，说法正确的是( )
A. 甲图中，两根通电方向相反的长直导线相互排斥，是通过电场实现的
B. 乙图中，若在ab的两端接上交流电源(电流的大小和方向发生周期性变化)，稳定后接在cd端的电流表也会有偏转
C. 丙图中，生活中常用微波炉来加热食物，微波是一种电磁波，微波具有可连续变化的能量
D. 奥斯特利用丁图实验装置发现了电磁感应现象
2.下列说法正确的是( )
A. 发生多普勒效应是因为波源的频率发生了变化
B. 拍摄玻璃橱窗内的物品时，在镜头前加一片偏振滤光片可以减小玻璃表面反射光的强度
C. 激光切割金属利用了激光相干性好的特点
D. 光学镜头上的增透膜是利用了光的折射现象
3.用频率不同的单色光a、b得到的干涉图样分别如图甲、乙所示，下列说法中不正确的是
( )
A. a光更容易发生明显的衍射现象
B. 单色光a在水中的传播速度比b光快
C. a光的频率大于b光的频率
D. 从同一种介质射入空气发生全反射时，a光的临界角大于b光的临界角
4.如图所示，一束复色光通过三棱镜后形成a、b两束单色光，下列说法正确的是( )
A. 光束a频率大于光束b的光的频率
B. 在真空中光束a的波长小于光束b的波长
C. 三棱镜对光束a的折射率大于对光束b的折射率
D. 在三棱镜中光束a的传播速度大于光束b的传播速度
5.如图，(a)为一波源的共振曲线，(b)图中的a表示该波源在共振状态下的振动形式沿x轴传播过程中形成的机械波在t=0时刻的波形曲线。则下列说法错误的是
( )
A. (a)图中，若驱动力周期变小共振动曲线的峰将向频率f大的方向移动
B. (b)图中，波速一定为1.2m/s
C. (b)图中，a、b波形时间间隔可能为2.5s
D. (b)图中，遇到宽度为2m的狭缝能发生明显的衍射现象
6.如图所示为磁流体发电机的原理图，将一束等离子体(带有等量正、负电荷的高速粒子流)喷射入磁场，在磁场中有两块金属板A、B，这时金属板上就会聚集电荷，产生电压。如果射入的等离子体速度为v，两金属板间距离为d，板的面积为S，匀强磁场的磁感应强度为B，方向与速度方向垂直，负载电阻为R。当发电机稳定发电时电动势为E，电流为I，则下列说法正确的是( )
A. A板为发电机的正极
B. 其他条件一定时，v越大，发电机的电动势E越大
C. 其他条件一定时，S越大，发电机的电动势E越大
D. 该等离子体发电机的内电阻率为vBdSId
7.如图所示，甲、乙两同学用插针法测量梯形玻璃砖的折射率，P1、P2、P3和P4是实验中甲同学插的大头针，P1ˈ、P2ˈ是乙同学插的大头针。下列说法正确的是( )
A. 甲同学利用大头针P1、P2及P3、P4作图，测出入射角和折射角，用角度比值即可求出折射率
B. 甲同学插好大头针P1、P2并画好两平行边界后，不小心将玻璃砖向上平推了一下，则实验测得的折射率不变
C. 沿P1、P2方向的入射光线，经AB面折射到达CD面时，在CD面可能发生全反射
D. 乙同学在界面BD观察到大头针P1ˈ、P2ˈ的像，不可以测量玻璃砖的折射率
8.如图所示，半径为R的圆盘边缘有一钉子B，在水平光线下，圆盘的转轴A和钉子B在右侧墙壁上形成影子O和P，以O为原点在竖直方向上建立x坐标系。t=0时从图示位置沿逆时针方向匀速转动圆盘，角速度为ω，则P做简谐运动的表达式为
( )
A. x=Rsinωt−π2B. x=Rsinωt+π2
C. x=2Rsinωt−π2D. x=2Rsinωt+π2
9.如图所示，电阻不计的水平导轨间距0.5m，导轨处于方向与水平面成53°角斜向右上方的磁感应强度为5T的匀强磁场中。导体棒ab垂直于导轨放置且处于静止状态，其质量m=1kg，电阻R=0.9Ω，与导轨间的动摩擦因数μ=0.5，电源电动势E=10V，其内阻r=0.1Ω，定值电阻的阻值R0=4Ω。不计定滑轮的摩擦，设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，细绳对ab的拉力沿水平方向，重力加速度g取10m/s2，sin53°=0.8，cs53°=0.6，则( )
A. 导体棒ab受到的摩擦力方向一定向右
B. 导体棒ab受到的安培力大小为5N，方向水平向左
C. 重物重力G最小值是0.5N
D. 重物重力G最大值是4.5N
10.如图所示，半圆形光滑槽固定在地面上，匀强磁场与槽所形成的轨道平面垂直，将质量为m的带电小球自槽顶A处由静止释放，小球到达槽最低点C时，恰对槽无压力，则小球在以后的运动过程中对C点的最大压力为( )
A. 0B. 3mgC. 6mgD. 8mg
11.如图所示，在光滑的水平杆上套有一个质量为m的滑环。滑环上通过一根不可伸缩的轻绳悬挂着一个质量为M的物块(可视为质点)，绳长为L。将滑环固定时，给物块一个水平冲量，物块摆起后刚好碰到水平杆；若滑环不固定时，仍给物块以同样的水平冲量，则以下说法不正确的是( )
A. 给物块的水平冲量大小为M 2gL
B. 物块上升的最大高度为MLm+M
C. 物块上升最高时的速度大小为M 2gLm+M
D. 物块在最低点时对细绳的拉力大小为3Mg
二、实验题（本大题共1小题，共14分）
12.现用如图甲所示双缝干涉实验装置来测量光的波长。
(1)在组装仪器时单缝和双缝应该相互______放置。(选填“垂直”或“平行”)
(2)某次测量时，手轮上的示数如图乙，其示数为______mm。
(3)为减小误差，该实验并未直接测量相邻亮条纹间的距离Δx，而是先测量n个条纹的间距再求出Δx。下列实验采用了类似方法的有______。
A.《探究两个互成角度的力的合成规律》的实验中合力的测量
B.《用单摆测重力加速度》实验中单摆周期的测量
C.《探究弹簧弹力与形变量的关系》实验中弹簧形变量的测量
(4)若双缝的间距为d，屏与双缝间的距离为l，如图丙所示，测得第1条暗条纹中心到第5条亮条纹中心之间的距离为x，则单色光的波长λ=______。
(5)若改用频率较小的单色光照射，得到的干涉条纹间距将______(填“变大”“不变”或“变小”)；将单缝远离双缝，干涉条纹宽度______(填“变大”“变小”或“不变”)；中央亮纹最亮，中央亮纹宽度______(填“大于”“小于”或“等于”)其他亮纹宽度。
三、计算题（本大题共4小题，共42分）
13.如图所示，实线是沿x轴传播的一列简谐横波在t=0时刻的波形。已知在t=0时刻，x=0.9m处的质点向y轴负方向运动。虚线为t=0.09s时的波形，已知此波的周期T>0.09s，振幅为3cm，求：
(1)判断该波的传播方向；
(2)该波的波速；
(3)写出从0时刻起，x=0.3m处质点的振动方程。
14.如图所示为一块半径为R的半圆形玻璃砖，AB为其直径，O为圆心。一束平行光垂直射向玻璃砖的下表面，第一次到达弧形表面后只有CD间的光线才能从弧形表面射出，已知CO垂直于DO，光在真空中的传播速度为C。求：
(1)玻璃砖的折射率；
(2)从玻璃砖的下表面射向C点的光束，经弧形表面反射后再次返回玻璃砖的下表面在玻璃砖中传播的时间。
15.如图所示，在矩形区域abcd内充满垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度为B，在ad边中点O的粒子源，在t=0时刻垂直于磁场发射出大量的同种带电粒子，所有粒子的初速度大小相同，方向与Od的夹角分布在0～180°范围内。已知沿Od方向发射的粒子在t=t0时刻从磁场边界cd上的p点离开磁场，ab=1.5L，bc= 3L，粒子在磁场中做圆周运动的半径R=L，不计粒子的重力和粒子间的相互作用，求：
(1)粒子在磁场中的运动周期T；
(2)粒子的比荷q/m；
(3)粒子在磁场中运动的最长时间。
16.如图所示，轨道ABCD由三部分组成，即：半径R1=1.2m的光滑14圆弧轨道AB，长度LBC=0.6m的粗糙水平轨道BC，以及足够长的光滑水平轨道CD。物块P质量m1=2kg、物块Q质量m2=1kg压缩着一轻质弹簧并锁定(物块与弹簧不连接)静止于CD段中间，物块P、Q可视为质点。紧靠D的右侧水平地面上停放着质量m3=3kg的小车，其上表面EF段粗糙，与CD等高，长度LEF=1.2m；FG段为半径R2=1.8m的14光滑圆弧轨道；小车与地面的阻力可不计。P、Q与BC，EF间的滑动摩擦因数均为μ=0.5，现解除弹簧锁定，物块P、Q由静止被弹出(P、Q脱离弹簧后立即撤走弹簧)，其中物块P进入CBA轨道，而物块Q滑上小车。不计物块经过各连接点时的机械能损失。重力加速度大小取g=10m/s2
(1)若物块P经过CB后恰好能到达A点，求P通过B点时，P对圆弧轨道的压力；
(2)若物块P经过CB后恰好能到达A点，求被锁定弹簧的最大弹性势能。；
(3)若物块P经过CB后恰好能到达A点，请分析物块Q能否冲出小车最高点G。
答案和解析
1.【答案】B
【解析】A.甲图中，两根通电方向相反的长直导线产生的磁场方向相反，因此两导线相互排斥，相互排斥的作用是通过磁场实现的，故A错误；
B.乙图中，若在ab的两端接上交流电源，则穿过线圈的磁场不断变化，磁通量不断变化，cd线圈中产生感应电流，接在cd端的电流表示数不为0，故B正确；
C.微波是一种电磁波，丙图中，生活中常用微波炉来加热食物，提供内能，说明微波具有能量，但并不能说明微波具有可持续变化的能量，故C错误；
D.奥斯特利用丁图实验装置发现了电流的磁效应，故D错误。
故选B。
2.【答案】B
【解析】【分析】
增透膜利用薄膜干涉现象;多普勒效应是指振源与观察者之间存在着相对运动，使观察者接收到的声音频率不同于波源频率的现象;该题考查光的干涉、偏振现象，激光的性质。
【解答】
A、产生多普勒效应的原因是振源与观察者之间距离变化，使观察者接收到频率发生了变化，但波源频率并不改变，故 A错误;
B、反射光属于偏振光，在拍摄玻璃橱窗内的物品时，在镜头前加一个偏振片可以减小玻璃表面反射光的强度，故 B正确。
C.激光切割金属利用了激光亮度高、能量大的特点，故C错误；
D、光学镜头上的增透膜是利用了光的薄膜干涉现象，故 D错误;
故选：B。
3.【答案】C
【解析】【分析】
根据干涉条纹间距公式Δx=Ldλ，结合间距的大小，从而判定波长长短，光的波长越长，则频率越小，折射率越小；在同一种介质中的折射率越小，结合根据公式n=1sinC判断；
本题考查双缝干涉的条纹间距满足的公式Δx=Ldλ，要理解临界角与折射率的关系。
【解答】
A、根据干涉条纹间距公式Δx=Ldλ可得，在d、L相同的条件下，Δx与λ成正比，甲图的条纹间距大，可知a光的波长较长，频率较小，折射率较小，根据发生明显衍射的条件可知，遇到同一障碍物，a光容易发生明显的衍射现象，故A正确；
B.根据v=cn 知，a光在水中的传播速度较大，故B正确；
C、a光的频率小于B的频率，故C错误；
D、根据公式n=1sinC，a光折射率小，则a光全反射临界角大，从同一种介质射入空气发生全反射时，a光的临界角大于b光的临界角，故D正确；
故选：C。
4.【答案】D
【解析】ABC.如图可知，a光折射率小于b光折射率，则a光频率小于b光频率，a光波长大于b光波长，故ABC错误；
D.根据
n=cv
可知，在三棱镜中光束a的传播速度大于光束b的传播速度，故D正确。
故选D。
5.【答案】A
【解析】试题分析：当驱动力频率等于物体的固有频率时产生共振，振幅最大，驱动力周期变小时，物体的固有频率不变，则振动曲线的峰不变，故A错误；由共振曲线读出共振状态下的振动频率为f=0.3Hz，由(b)图知，波长为λ=4m，则波速为v=λf=1.2m/s，故B正确；共振状态下的振动周期为，若波向左传播，则(b)图中a、b波形时间间隔为t=(n+)T，n=0，1，2，…，当n=0时，t=s=2.5s，故C正确；当障碍物的尺寸小于波长时能发生明显的衍射现象，该波的波长为4m，则(b)图中波长遇到宽度为2m的狭缝能发生明显的衍现象，故D正确。
考点：共振；机械波的传播；波的衍射。
6.【答案】B
【解析】A.由左手定则可知，正电荷受洛伦兹力方向向下，聚集到B板上，负电荷受洛伦兹力方向向上，聚集到A板上，故A板为发电机的负极，B板为正极，故A错误；
BC.在发电机稳定后，则有
qvB=qEd
可得
E=Bdv
可知电动势E与速度v有关，与面积S无关，故B正确，C错误；
D.由闭合电路欧姆定律可得
r=EI−R=BdvI−R
由电阻定律可得
r=ρdS
则有等离子体发电机的内电阻率为
ρ=SdBdvI−R
故D错误。
故选B。
7.【答案】B
【解析】解：A、甲同学利用大头针P1、P2及P3、P4作图，测出入射角和折射角，根据折射定律用角度的正弦值的比值即可求出折射率，而不是用角度比值即可求出折射率，故A错误；
B、甲同学插好大头针P1、P2并画好两平行边界后，不小心将玻璃砖向上平推了一下，由几何关系得入射角和折射角没有改变，故实验测得的折射率不变，故B正确；
C、沿P1、P2方向的入射光线，经AB面折射到达CD面时，在CD面上的入射角等于在AB面的折射角，小于临界角，所以不会发生全反射，故C错误；
D、乙同学在界面BD观察到大头针P1′、P2′的像，也能测得入射角和折射角，即也可以测量玻璃砖的折射率，故D错误。
故选B。
根据“用插针法测量梯形玻璃砖的折射率”实验的实验原理、测定折射率的方法以及全反射的条件进行分析。
本题主要是考查测定玻璃折射率的实验，关键是弄清楚该实验的实验方法、数据处理方法，掌握折射定律以及全反射的知识。
8.【答案】B
【解析】解：t时刻转动角度为ωt，总角度为ωt+π2，所以x=Rsin(ωt+π2)，故B正确，ACD错误。
故选：B。
首先求解t时刻的角度，然后根据三角函数知识求解。
解答本题的关键是：求解t时刻的总角度。
9.【答案】C
【解析】B.由闭合电路欧姆定律可得
I=ER+r+R0=100.9+0.1+4A=2A
ab受到的安培力大小为
F安=BIL=5×2×0.5N=5N
方向垂直于磁场沿左上方，故B错误；
ACD.若导体棒ab恰好有水平向左的运动趋势时，导体棒所受静摩擦力水平向右，则由共点力平衡条件可得
mg=F安csα+FN
F安sinα=Ffmin+G1
Ffmin=μFN
联立解得
G1=0.5N
若导体棒ab恰好有水平向右的运动趋势时，导体棒所受静摩擦力水平向左，则由共点力平衡条件可得
mg=F安csα+FN
F安sinα+Ffmax=G2
Ffmax=μFN
联立解得
G2=7.5N
所以重物重力G的取值范围为
0.5N≤G≤7.5N
故AD错误，C正确。
故选C。
10.【答案】C
【解析】【分析】带电粒子在半圆形光滑槽里运动，且槽处于匀强磁场中，带电小球自槽A处由静止释放，小球到达槽最低点C处时，恰好对槽无压力，说明重力与洛伦兹力提供向心力；而小球对最低点的最大压力是洛伦兹力与重力同向时，小球受到的支持力、重力与洛伦兹力提供向心力，洛伦兹力始终与速度相垂直，因此它总是不做功。
带电粒子在磁场中运动受到的洛伦兹力的方向由左手定则确定，所以当粒子两次滚到最低点的洛伦兹力方向不同，同时小球对槽无压力，重力与洛伦兹力不等，它们的差值正好提供向心力。
【解答】
小球自槽A处由静止释放，小球到达槽最低点C处时受力分析：洛伦兹力与重力，则有F洛−mg=mv2R
而由静止滑到最低点过程，只有重力做功，小球机械能守恒，则有：mgR=12mv2
联立可得：F洛=3mg；
小球在以后的运动过程中对C的最大压力时：当小球再次滚到最低点时，洛伦兹力与重力同向，由于洛伦兹力不做功，所以速度大小不变；则有：F−(F洛+mg)=mv2R
解得：F=6mg
根据牛顿第三定律，所以小球在以后的运动过程中对C的最大压力6mg。
故ABD错误，C正确。
11.【答案】B
【解析】【分析】
本题考查动量守恒及机械能守恒定律的应用，要注意明确小球摆到最高时，两物体有共同的速度，系统只是水平动量守恒，总动量并不守恒。
【解答】
A.设物块获得初速为v0，则滑环固定时，根据机械能守恒定律有12Mv02=MgL，得到v0= 2gL，给物块的水平冲量I=Mv0=M 2gL，故A正确；
BC.滑环不固定时，取水平向右为正方向，根据系统水平方向动量守恒和机械能守恒得
Mv0=(M+m)v
12Mv02=12(M+m)v2+Mgh
得h=mM+mL，v=MM+m 2gL，故C正确，B错误；
D.对M和m组成的系统，当M第一次回到最低点时，M相对m的速率依然是v0，方向为水平方向，在最低点，由牛顿第二定律可知，T−Mg=Mv02L，可得拉力为T=3Mg，所以物块在最低点时对细绳的拉力3Mg，故 D正确。
本题选错误的，故选B。
12.【答案】平行 0.820 B 2dx9l 变大 不变 等于
【解析】解：(1)只有保证单缝和双缝互相平行，才能在屏上出现明暗相间的条纹；
(2)螺旋测微器的分度值为0.01mm，需要估读到分度值的下一位，则示数为0.5mm+32.0×0.01mm=0.820mm；
(3)A.《探究两个互成角度的力的合成规律》的实验中合力的测量，属于等效替代法，故A错误；
B.《用单摆测重力加速度》实验中单摆周期的测量，属于放大测量取平均值，故B正确；
C.《探究弹簧弹力与形变量的关系》实验中弹簧形变量的测量，属于测多次去计算平均值，故C错误；
故选：B。
(4)依题意，相邻亮条纹间距为
Δx=x4.5
根据Δx=λld
解得：λ=2dx9l
(5)若改用频率较小的单色光照射，根据
c=λf
可知单色光的波长将变长，由Δx=λld可得干涉条纹间距将变大。
同理，将单缝远离双缝，干涉条纹宽度不变。
中央亮纹最亮，根据双缝干涉图样的特点可知中央亮纹宽度等于其他亮纹宽度。
故答案为：(1)平行；(2)0.820；(3)B；(4)2dx9l；(5)变大；不变；等于
(1)根据实验原理掌握正确的实验装置摆放位置；
(2)根据螺旋测微器的读数规则得出对应的示数；
(3)根据实验原理分析出对应的实验方法；
(4)根据波长的计算公式结合条纹的宽度完成分析；
(5)根据公式c=λf结合波长的计算公式完成分析。
本题主要考查了双缝干涉测量光的波长实验，根据是呀原理掌握正确的实验操作，结合波长的计算公式即可完成分析。
13.【答案】(1)沿 x 轴正方向传播；(2) 10m/s ；(3) y=0.03sin50π3tm
【解析】(1)由波形和质点的振动方向规律可知，当 t=0 时刻， x=0.9m 处的质点向 y 轴负方向运动，则波沿 x 轴正方向传播。
(2)由图可知
Δt=n+34T=0.09s ， n=0,1,2,3……
则有
T=0.364n+3s
因为周期 T>0.09s ，故 n=0 ，则该波的周期为
T=0.12s
由图可知，波长为 λ=1.2m ，由公式可得该波的波速为
v=λT=10m/s
(3)0时刻， x=0.3m 处的质点从平衡位置向 y 轴正方向运动，所以振动方程为
y=0.03sin2πTtm=0.03sin50π3tm
14.【答案】(1) n= 2 ；(2) t=4Rc
【解析】(1)从下表面垂直射入玻璃砖的光线以原方向射向弧形表面，根据题意“只有CD间的光线才能射出”可知，到达C、D两点的光线刚好发生全反射。
由几何关系可得，发生全反射的临界角为
C=45∘
由折射定律可得
n=1sinC
解得玻璃砖的折射率
n= 2
(2)由几何关系可得，从玻璃砖的下表面射向C点的光束，经弧形表面反射后再次返回玻璃砖的下表面在玻璃砖中传播的路程为：
s=2Rcs45∘+Rcs45∘=2 2R
由折射率
v=cn
则在玻璃砖中传播的时间为
t=sv
解得
t=4Rc
15.【答案】解：(1)初速度沿Od方向发射的粒子在磁场中运动的轨迹如图1，其圆心为θ，
由几何关系有：sinθ= 32，
所以：θ=60°，
t0T=θ360°，
解得：T=6t0
(2)粒子做圆周运动的向心力由洛仑兹力提供，根据牛顿第二定律得：qvB=mv2Rv=2πRT
所以：T=2πmqB
解得qm=π3Bt0
(3)如图2所示，在磁场中运动时间最长的粒子的轨迹的弦Ob= 3L，圆轨迹的半径为L，
所以：Ob弦对应的圆心角为120°，
粒子在磁场中运动的最长时间tmax=T3=2t0．
答：(1)粒子在磁场中的运动周期T为6t0；
(2)粒子的比荷qm为π3Bt0；
(3)粒子在磁场中运动的最长时间为2t0．
【解析】(1、2)根据几何关系求出粒子在磁场中运动的圆心角，结合粒子的运动时间求出运动的周期，根据周期公式求出粒子的比荷．
(3)在磁场中运动时间最长的粒子的轨迹的弦为b，结合几何关系求出圆心角，从而得出粒子在磁场中运动的时间．
本题的解题关键是画出粒子的运动轨迹，根据几何知识确定隐含的极值条件和粒子运动轨迹对应的圆心角．
16.【答案】(1) 60N ；(2) 90J ；(3)能
【解析】(1)根据题意，从B到A由动能定理得
−m1gR1=0−12m1vB2
解得
vB= 24m/s
在B点由牛顿第二定律得
FN−m1g=m1vB2R1
解得
FN=60N
由牛顿第三定律可知，P对圆弧轨道的压力
FN′=FN=60N
(2)根据题意，物块P从C到B由动能定理得
−μm1gLBC=12m1vB2−12m1vC2
解得
vC= 30m/s
弹簧释放时由动量守恒定律得
m1vP=m2vQ
解得
vQ=2 30m/s
所以，弹簧解除锁定前具有的最大弹性势能
Ep=12m1vP2+12m2vQ2=90J
(3)设物块 Q 滑上小车后与车共速时上滑的高度为 h ，共同速度为 v ，由动量守恒定律得
m2vQ=m2+m3v
解得
v= 302m/s
由动能定理得
−μm2gLEF−m2gh=12m2+m3v2−12m2vQ2
解得
h=3.9m>R2=1.8m
即物块 Q 能冲出小车最高点G。
1.物理学是一门以实验为基础的学科，物理从生活中来又到生活中去。对于下列教材中所列的实验和生活用品，说法正确的是( )
A. 甲图中，两根通电方向相反的长直导线相互排斥，是通过电场实现的
B. 乙图中，若在ab的两端接上交流电源(电流的大小和方向发生周期性变化)，稳定后接在cd端的电流表也会有偏转
C. 丙图中，生活中常用微波炉来加热食物，微波是一种电磁波，微波具有可连续变化的能量
D. 奥斯特利用丁图实验装置发现了电磁感应现象
2.下列说法正确的是( )
A. 发生多普勒效应是因为波源的频率发生了变化
B. 拍摄玻璃橱窗内的物品时，在镜头前加一片偏振滤光片可以减小玻璃表面反射光的强度
C. 激光切割金属利用了激光相干性好的特点
D. 光学镜头上的增透膜是利用了光的折射现象
3.用频率不同的单色光a、b得到的干涉图样分别如图甲、乙所示，下列说法中不正确的是
( )
A. a光更容易发生明显的衍射现象
B. 单色光a在水中的传播速度比b光快
C. a光的频率大于b光的频率
D. 从同一种介质射入空气发生全反射时，a光的临界角大于b光的临界角
4.如图所示，一束复色光通过三棱镜后形成a、b两束单色光，下列说法正确的是( )
A. 光束a频率大于光束b的光的频率
B. 在真空中光束a的波长小于光束b的波长
C. 三棱镜对光束a的折射率大于对光束b的折射率
D. 在三棱镜中光束a的传播速度大于光束b的传播速度
5.如图，(a)为一波源的共振曲线，(b)图中的a表示该波源在共振状态下的振动形式沿x轴传播过程中形成的机械波在t=0时刻的波形曲线。则下列说法错误的是
( )
A. (a)图中，若驱动力周期变小共振动曲线的峰将向频率f大的方向移动
B. (b)图中，波速一定为1.2m/s
C. (b)图中，a、b波形时间间隔可能为2.5s
D. (b)图中，遇到宽度为2m的狭缝能发生明显的衍射现象
6.如图所示为磁流体发电机的原理图，将一束等离子体(带有等量正、负电荷的高速粒子流)喷射入磁场，在磁场中有两块金属板A、B，这时金属板上就会聚集电荷，产生电压。如果射入的等离子体速度为v，两金属板间距离为d，板的面积为S，匀强磁场的磁感应强度为B，方向与速度方向垂直，负载电阻为R。当发电机稳定发电时电动势为E，电流为I，则下列说法正确的是( )
A. A板为发电机的正极
B. 其他条件一定时，v越大，发电机的电动势E越大
C. 其他条件一定时，S越大，发电机的电动势E越大
D. 该等离子体发电机的内电阻率为vBdSId
7.如图所示，甲、乙两同学用插针法测量梯形玻璃砖的折射率，P1、P2、P3和P4是实验中甲同学插的大头针，P1ˈ、P2ˈ是乙同学插的大头针。下列说法正确的是( )
A. 甲同学利用大头针P1、P2及P3、P4作图，测出入射角和折射角，用角度比值即可求出折射率
B. 甲同学插好大头针P1、P2并画好两平行边界后，不小心将玻璃砖向上平推了一下，则实验测得的折射率不变
C. 沿P1、P2方向的入射光线，经AB面折射到达CD面时，在CD面可能发生全反射
D. 乙同学在界面BD观察到大头针P1ˈ、P2ˈ的像，不可以测量玻璃砖的折射率
8.如图所示，半径为R的圆盘边缘有一钉子B，在水平光线下，圆盘的转轴A和钉子B在右侧墙壁上形成影子O和P，以O为原点在竖直方向上建立x坐标系。t=0时从图示位置沿逆时针方向匀速转动圆盘，角速度为ω，则P做简谐运动的表达式为
( )
A. x=Rsinωt−π2B. x=Rsinωt+π2
C. x=2Rsinωt−π2D. x=2Rsinωt+π2
9.如图所示，电阻不计的水平导轨间距0.5m，导轨处于方向与水平面成53°角斜向右上方的磁感应强度为5T的匀强磁场中。导体棒ab垂直于导轨放置且处于静止状态，其质量m=1kg，电阻R=0.9Ω，与导轨间的动摩擦因数μ=0.5，电源电动势E=10V，其内阻r=0.1Ω，定值电阻的阻值R0=4Ω。不计定滑轮的摩擦，设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，细绳对ab的拉力沿水平方向，重力加速度g取10m/s2，sin53°=0.8，cs53°=0.6，则( )
A. 导体棒ab受到的摩擦力方向一定向右
B. 导体棒ab受到的安培力大小为5N，方向水平向左
C. 重物重力G最小值是0.5N
D. 重物重力G最大值是4.5N
10.如图所示，半圆形光滑槽固定在地面上，匀强磁场与槽所形成的轨道平面垂直，将质量为m的带电小球自槽顶A处由静止释放，小球到达槽最低点C时，恰对槽无压力，则小球在以后的运动过程中对C点的最大压力为( )
A. 0B. 3mgC. 6mgD. 8mg
11.如图所示，在光滑的水平杆上套有一个质量为m的滑环。滑环上通过一根不可伸缩的轻绳悬挂着一个质量为M的物块(可视为质点)，绳长为L。将滑环固定时，给物块一个水平冲量，物块摆起后刚好碰到水平杆；若滑环不固定时，仍给物块以同样的水平冲量，则以下说法不正确的是( )
A. 给物块的水平冲量大小为M 2gL
B. 物块上升的最大高度为MLm+M
C. 物块上升最高时的速度大小为M 2gLm+M
D. 物块在最低点时对细绳的拉力大小为3Mg
二、实验题（本大题共1小题，共14分）
12.现用如图甲所示双缝干涉实验装置来测量光的波长。
(1)在组装仪器时单缝和双缝应该相互______放置。(选填“垂直”或“平行”)
(2)某次测量时，手轮上的示数如图乙，其示数为______mm。
(3)为减小误差，该实验并未直接测量相邻亮条纹间的距离Δx，而是先测量n个条纹的间距再求出Δx。下列实验采用了类似方法的有______。
A.《探究两个互成角度的力的合成规律》的实验中合力的测量
B.《用单摆测重力加速度》实验中单摆周期的测量
C.《探究弹簧弹力与形变量的关系》实验中弹簧形变量的测量
(4)若双缝的间距为d，屏与双缝间的距离为l，如图丙所示，测得第1条暗条纹中心到第5条亮条纹中心之间的距离为x，则单色光的波长λ=______。
(5)若改用频率较小的单色光照射，得到的干涉条纹间距将______(填“变大”“不变”或“变小”)；将单缝远离双缝，干涉条纹宽度______(填“变大”“变小”或“不变”)；中央亮纹最亮，中央亮纹宽度______(填“大于”“小于”或“等于”)其他亮纹宽度。
三、计算题（本大题共4小题，共42分）
13.如图所示，实线是沿x轴传播的一列简谐横波在t=0时刻的波形。已知在t=0时刻，x=0.9m处的质点向y轴负方向运动。虚线为t=0.09s时的波形，已知此波的周期T>0.09s，振幅为3cm，求：
(1)判断该波的传播方向；
(2)该波的波速；
(3)写出从0时刻起，x=0.3m处质点的振动方程。
14.如图所示为一块半径为R的半圆形玻璃砖，AB为其直径，O为圆心。一束平行光垂直射向玻璃砖的下表面，第一次到达弧形表面后只有CD间的光线才能从弧形表面射出，已知CO垂直于DO，光在真空中的传播速度为C。求：
(1)玻璃砖的折射率；
(2)从玻璃砖的下表面射向C点的光束，经弧形表面反射后再次返回玻璃砖的下表面在玻璃砖中传播的时间。
15.如图所示，在矩形区域abcd内充满垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度为B，在ad边中点O的粒子源，在t=0时刻垂直于磁场发射出大量的同种带电粒子，所有粒子的初速度大小相同，方向与Od的夹角分布在0～180°范围内。已知沿Od方向发射的粒子在t=t0时刻从磁场边界cd上的p点离开磁场，ab=1.5L，bc= 3L，粒子在磁场中做圆周运动的半径R=L，不计粒子的重力和粒子间的相互作用，求：
(1)粒子在磁场中的运动周期T；
(2)粒子的比荷q/m；
(3)粒子在磁场中运动的最长时间。
16.如图所示，轨道ABCD由三部分组成，即：半径R1=1.2m的光滑14圆弧轨道AB，长度LBC=0.6m的粗糙水平轨道BC，以及足够长的光滑水平轨道CD。物块P质量m1=2kg、物块Q质量m2=1kg压缩着一轻质弹簧并锁定(物块与弹簧不连接)静止于CD段中间，物块P、Q可视为质点。紧靠D的右侧水平地面上停放着质量m3=3kg的小车，其上表面EF段粗糙，与CD等高，长度LEF=1.2m；FG段为半径R2=1.8m的14光滑圆弧轨道；小车与地面的阻力可不计。P、Q与BC，EF间的滑动摩擦因数均为μ=0.5，现解除弹簧锁定，物块P、Q由静止被弹出(P、Q脱离弹簧后立即撤走弹簧)，其中物块P进入CBA轨道，而物块Q滑上小车。不计物块经过各连接点时的机械能损失。重力加速度大小取g=10m/s2
(1)若物块P经过CB后恰好能到达A点，求P通过B点时，P对圆弧轨道的压力；
(2)若物块P经过CB后恰好能到达A点，求被锁定弹簧的最大弹性势能。；
(3)若物块P经过CB后恰好能到达A点，请分析物块Q能否冲出小车最高点G。
答案和解析
1.【答案】B
【解析】A.甲图中，两根通电方向相反的长直导线产生的磁场方向相反，因此两导线相互排斥，相互排斥的作用是通过磁场实现的，故A错误；
B.乙图中，若在ab的两端接上交流电源，则穿过线圈的磁场不断变化，磁通量不断变化，cd线圈中产生感应电流，接在cd端的电流表示数不为0，故B正确；
C.微波是一种电磁波，丙图中，生活中常用微波炉来加热食物，提供内能，说明微波具有能量，但并不能说明微波具有可持续变化的能量，故C错误；
D.奥斯特利用丁图实验装置发现了电流的磁效应，故D错误。
故选B。
2.【答案】B
【解析】【分析】
增透膜利用薄膜干涉现象;多普勒效应是指振源与观察者之间存在着相对运动，使观察者接收到的声音频率不同于波源频率的现象;该题考查光的干涉、偏振现象，激光的性质。
【解答】
A、产生多普勒效应的原因是振源与观察者之间距离变化，使观察者接收到频率发生了变化，但波源频率并不改变，故 A错误;
B、反射光属于偏振光，在拍摄玻璃橱窗内的物品时，在镜头前加一个偏振片可以减小玻璃表面反射光的强度，故 B正确。
C.激光切割金属利用了激光亮度高、能量大的特点，故C错误；
D、光学镜头上的增透膜是利用了光的薄膜干涉现象，故 D错误;
故选：B。
3.【答案】C
【解析】【分析】
根据干涉条纹间距公式Δx=Ldλ，结合间距的大小，从而判定波长长短，光的波长越长，则频率越小，折射率越小；在同一种介质中的折射率越小，结合根据公式n=1sinC判断；
本题考查双缝干涉的条纹间距满足的公式Δx=Ldλ，要理解临界角与折射率的关系。
【解答】
A、根据干涉条纹间距公式Δx=Ldλ可得，在d、L相同的条件下，Δx与λ成正比，甲图的条纹间距大，可知a光的波长较长，频率较小，折射率较小，根据发生明显衍射的条件可知，遇到同一障碍物，a光容易发生明显的衍射现象，故A正确；
B.根据v=cn 知，a光在水中的传播速度较大，故B正确；
C、a光的频率小于B的频率，故C错误；
D、根据公式n=1sinC，a光折射率小，则a光全反射临界角大，从同一种介质射入空气发生全反射时，a光的临界角大于b光的临界角，故D正确；
故选：C。
4.【答案】D
【解析】ABC.如图可知，a光折射率小于b光折射率，则a光频率小于b光频率，a光波长大于b光波长，故ABC错误；
D.根据
n=cv
可知，在三棱镜中光束a的传播速度大于光束b的传播速度，故D正确。
故选D。
5.【答案】A
【解析】试题分析：当驱动力频率等于物体的固有频率时产生共振，振幅最大，驱动力周期变小时，物体的固有频率不变，则振动曲线的峰不变，故A错误；由共振曲线读出共振状态下的振动频率为f=0.3Hz，由(b)图知，波长为λ=4m，则波速为v=λf=1.2m/s，故B正确；共振状态下的振动周期为，若波向左传播，则(b)图中a、b波形时间间隔为t=(n+)T，n=0，1，2，…，当n=0时，t=s=2.5s，故C正确；当障碍物的尺寸小于波长时能发生明显的衍射现象，该波的波长为4m，则(b)图中波长遇到宽度为2m的狭缝能发生明显的衍现象，故D正确。
考点：共振；机械波的传播；波的衍射。
6.【答案】B
【解析】A.由左手定则可知，正电荷受洛伦兹力方向向下，聚集到B板上，负电荷受洛伦兹力方向向上，聚集到A板上，故A板为发电机的负极，B板为正极，故A错误；
BC.在发电机稳定后，则有
qvB=qEd
可得
E=Bdv
可知电动势E与速度v有关，与面积S无关，故B正确，C错误；
D.由闭合电路欧姆定律可得
r=EI−R=BdvI−R
由电阻定律可得
r=ρdS
则有等离子体发电机的内电阻率为
ρ=SdBdvI−R
故D错误。
故选B。
7.【答案】B
【解析】解：A、甲同学利用大头针P1、P2及P3、P4作图，测出入射角和折射角，根据折射定律用角度的正弦值的比值即可求出折射率，而不是用角度比值即可求出折射率，故A错误；
B、甲同学插好大头针P1、P2并画好两平行边界后，不小心将玻璃砖向上平推了一下，由几何关系得入射角和折射角没有改变，故实验测得的折射率不变，故B正确；
C、沿P1、P2方向的入射光线，经AB面折射到达CD面时，在CD面上的入射角等于在AB面的折射角，小于临界角，所以不会发生全反射，故C错误；
D、乙同学在界面BD观察到大头针P1′、P2′的像，也能测得入射角和折射角，即也可以测量玻璃砖的折射率，故D错误。
故选B。
根据“用插针法测量梯形玻璃砖的折射率”实验的实验原理、测定折射率的方法以及全反射的条件进行分析。
本题主要是考查测定玻璃折射率的实验，关键是弄清楚该实验的实验方法、数据处理方法，掌握折射定律以及全反射的知识。
8.【答案】B
【解析】解：t时刻转动角度为ωt，总角度为ωt+π2，所以x=Rsin(ωt+π2)，故B正确，ACD错误。
故选：B。
首先求解t时刻的角度，然后根据三角函数知识求解。
解答本题的关键是：求解t时刻的总角度。
9.【答案】C
【解析】B.由闭合电路欧姆定律可得
I=ER+r+R0=100.9+0.1+4A=2A
ab受到的安培力大小为
F安=BIL=5×2×0.5N=5N
方向垂直于磁场沿左上方，故B错误；
ACD.若导体棒ab恰好有水平向左的运动趋势时，导体棒所受静摩擦力水平向右，则由共点力平衡条件可得
mg=F安csα+FN
F安sinα=Ffmin+G1
Ffmin=μFN
联立解得
G1=0.5N
若导体棒ab恰好有水平向右的运动趋势时，导体棒所受静摩擦力水平向左，则由共点力平衡条件可得
mg=F安csα+FN
F安sinα+Ffmax=G2
Ffmax=μFN
联立解得
G2=7.5N
所以重物重力G的取值范围为
0.5N≤G≤7.5N
故AD错误，C正确。
故选C。
10.【答案】C
【解析】【分析】带电粒子在半圆形光滑槽里运动，且槽处于匀强磁场中，带电小球自槽A处由静止释放，小球到达槽最低点C处时，恰好对槽无压力，说明重力与洛伦兹力提供向心力；而小球对最低点的最大压力是洛伦兹力与重力同向时，小球受到的支持力、重力与洛伦兹力提供向心力，洛伦兹力始终与速度相垂直，因此它总是不做功。
带电粒子在磁场中运动受到的洛伦兹力的方向由左手定则确定，所以当粒子两次滚到最低点的洛伦兹力方向不同，同时小球对槽无压力，重力与洛伦兹力不等，它们的差值正好提供向心力。
【解答】
小球自槽A处由静止释放，小球到达槽最低点C处时受力分析：洛伦兹力与重力，则有F洛−mg=mv2R
而由静止滑到最低点过程，只有重力做功，小球机械能守恒，则有：mgR=12mv2
联立可得：F洛=3mg；
小球在以后的运动过程中对C的最大压力时：当小球再次滚到最低点时，洛伦兹力与重力同向，由于洛伦兹力不做功，所以速度大小不变；则有：F−(F洛+mg)=mv2R
解得：F=6mg
根据牛顿第三定律，所以小球在以后的运动过程中对C的最大压力6mg。
故ABD错误，C正确。
11.【答案】B
【解析】【分析】
本题考查动量守恒及机械能守恒定律的应用，要注意明确小球摆到最高时，两物体有共同的速度，系统只是水平动量守恒，总动量并不守恒。
【解答】
A.设物块获得初速为v0，则滑环固定时，根据机械能守恒定律有12Mv02=MgL，得到v0= 2gL，给物块的水平冲量I=Mv0=M 2gL，故A正确；
BC.滑环不固定时，取水平向右为正方向，根据系统水平方向动量守恒和机械能守恒得
Mv0=(M+m)v
12Mv02=12(M+m)v2+Mgh
得h=mM+mL，v=MM+m 2gL，故C正确，B错误；
D.对M和m组成的系统，当M第一次回到最低点时，M相对m的速率依然是v0，方向为水平方向，在最低点，由牛顿第二定律可知，T−Mg=Mv02L，可得拉力为T=3Mg，所以物块在最低点时对细绳的拉力3Mg，故 D正确。
本题选错误的，故选B。
12.【答案】平行 0.820 B 2dx9l 变大 不变 等于
【解析】解：(1)只有保证单缝和双缝互相平行，才能在屏上出现明暗相间的条纹；
(2)螺旋测微器的分度值为0.01mm，需要估读到分度值的下一位，则示数为0.5mm+32.0×0.01mm=0.820mm；
(3)A.《探究两个互成角度的力的合成规律》的实验中合力的测量，属于等效替代法，故A错误；
B.《用单摆测重力加速度》实验中单摆周期的测量，属于放大测量取平均值，故B正确；
C.《探究弹簧弹力与形变量的关系》实验中弹簧形变量的测量，属于测多次去计算平均值，故C错误；
故选：B。
(4)依题意，相邻亮条纹间距为
Δx=x4.5
根据Δx=λld
解得：λ=2dx9l
(5)若改用频率较小的单色光照射，根据
c=λf
可知单色光的波长将变长，由Δx=λld可得干涉条纹间距将变大。
同理，将单缝远离双缝，干涉条纹宽度不变。
中央亮纹最亮，根据双缝干涉图样的特点可知中央亮纹宽度等于其他亮纹宽度。
故答案为：(1)平行；(2)0.820；(3)B；(4)2dx9l；(5)变大；不变；等于
(1)根据实验原理掌握正确的实验装置摆放位置；
(2)根据螺旋测微器的读数规则得出对应的示数；
(3)根据实验原理分析出对应的实验方法；
(4)根据波长的计算公式结合条纹的宽度完成分析；
(5)根据公式c=λf结合波长的计算公式完成分析。
本题主要考查了双缝干涉测量光的波长实验，根据是呀原理掌握正确的实验操作，结合波长的计算公式即可完成分析。
13.【答案】(1)沿 x 轴正方向传播；(2) 10m/s ；(3) y=0.03sin50π3tm
【解析】(1)由波形和质点的振动方向规律可知，当 t=0 时刻， x=0.9m 处的质点向 y 轴负方向运动，则波沿 x 轴正方向传播。
(2)由图可知
Δt=n+34T=0.09s ， n=0,1,2,3……
则有
T=0.364n+3s
因为周期 T>0.09s ，故 n=0 ，则该波的周期为
T=0.12s
由图可知，波长为 λ=1.2m ，由公式可得该波的波速为
v=λT=10m/s
(3)0时刻， x=0.3m 处的质点从平衡位置向 y 轴正方向运动，所以振动方程为
y=0.03sin2πTtm=0.03sin50π3tm
14.【答案】(1) n= 2 ；(2) t=4Rc
【解析】(1)从下表面垂直射入玻璃砖的光线以原方向射向弧形表面，根据题意“只有CD间的光线才能射出”可知，到达C、D两点的光线刚好发生全反射。
由几何关系可得，发生全反射的临界角为
C=45∘
由折射定律可得
n=1sinC
解得玻璃砖的折射率
n= 2
(2)由几何关系可得，从玻璃砖的下表面射向C点的光束，经弧形表面反射后再次返回玻璃砖的下表面在玻璃砖中传播的路程为：
s=2Rcs45∘+Rcs45∘=2 2R
由折射率
v=cn
则在玻璃砖中传播的时间为
t=sv
解得
t=4Rc
15.【答案】解：(1)初速度沿Od方向发射的粒子在磁场中运动的轨迹如图1，其圆心为θ，
由几何关系有：sinθ= 32，
所以：θ=60°，
t0T=θ360°，
解得：T=6t0
(2)粒子做圆周运动的向心力由洛仑兹力提供，根据牛顿第二定律得：qvB=mv2Rv=2πRT
所以：T=2πmqB
解得qm=π3Bt0
(3)如图2所示，在磁场中运动时间最长的粒子的轨迹的弦Ob= 3L，圆轨迹的半径为L，
所以：Ob弦对应的圆心角为120°，
粒子在磁场中运动的最长时间tmax=T3=2t0．
答：(1)粒子在磁场中的运动周期T为6t0；
(2)粒子的比荷qm为π3Bt0；
(3)粒子在磁场中运动的最长时间为2t0．
【解析】(1、2)根据几何关系求出粒子在磁场中运动的圆心角，结合粒子的运动时间求出运动的周期，根据周期公式求出粒子的比荷．
(3)在磁场中运动时间最长的粒子的轨迹的弦为b，结合几何关系求出圆心角，从而得出粒子在磁场中运动的时间．
本题的解题关键是画出粒子的运动轨迹，根据几何知识确定隐含的极值条件和粒子运动轨迹对应的圆心角．
16.【答案】(1) 60N ；(2) 90J ；(3)能
【解析】(1)根据题意，从B到A由动能定理得
−m1gR1=0−12m1vB2
解得
vB= 24m/s
在B点由牛顿第二定律得
FN−m1g=m1vB2R1
解得
FN=60N
由牛顿第三定律可知，P对圆弧轨道的压力
FN′=FN=60N
(2)根据题意，物块P从C到B由动能定理得
−μm1gLBC=12m1vB2−12m1vC2
解得
vC= 30m/s
弹簧释放时由动量守恒定律得
m1vP=m2vQ
解得
vQ=2 30m/s
所以，弹簧解除锁定前具有的最大弹性势能
Ep=12m1vP2+12m2vQ2=90J
(3)设物块 Q 滑上小车后与车共速时上滑的高度为 h ，共同速度为 v ，由动量守恒定律得
m2vQ=m2+m3v
解得
v= 302m/s
由动能定理得
−μm2gLEF−m2gh=12m2+m3v2−12m2vQ2
解得
h=3.9m>R2=1.8m
即物块 Q 能冲出小车最高点G。
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