河南省南阳市方城县第一高级中学2023-2024学年高二下学期期中第四次模拟物理试卷（原卷版+解析版）

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一、单选题（共28分）
1. 把铁丝圈放在肥皂水中蘸一下，让它挂上一层薄薄的液膜，竖直放置时，把这层液膜当作一个平面镜，用它观察灯焰，可以观察到上疏下密的彩色条纹，下列说法正确的是（ ）
A. 肥皂膜从形成到破裂，条纹的宽度和间距不会发生变化
B. 肥皂膜上的条纹是前表面反射光与折射光形成的干涉条纹
C. 肥皂膜上的条纹是前后表面反射光形成的干涉条纹
D. 将铁丝圈右侧的把柄向上转动90°，条纹也会跟着转动90°
2. 如图甲所示，一个有固定转动轴的竖直圆盘转动时，固定在圆盘上的小圆柱带动一个T形支架在竖直方向运动，使T形支架下面的弹簧和小球组成的振动系统做受迫振动。圆盘静止时，在弹簧原长位置释放小球，小球做简谐振动的图像如图乙所示（竖直向上为正方向）。下列说法正确的是（ ）
A. 0~1s内小球所受的回复力不断减小，且方向为x轴正方向
B. 运动过程中小球的加速度不断变化，最大加速度可能大于重力加速度g
C. 若圆盘以30r/min匀速转动，小球振动达到稳定时其振动的周期为4s
D. 若圆盘以30r/min匀速转动，欲使小球振幅增加则可使圆盘转速适当减小
3. 如图是某绳波形成过程的示意图，1、2、3、4……为绳上的一系列等间距的质点，绳处于水平方向．质点1在外力作用下沿竖直方向做简谐运动，带动2、3、4……各个质点依次上下振动，把振动从绳的左端传到右端．t = 0时质点1开始竖直向上运动，经过四分之一周期，质点5开始运动．下列判断正确的是( )

A. 时质点5的运动方向向下B. 时质点8的加速度方向向上
C. 时质点12的运动方向向上D. 时质点16开始运动
4. 如图所示，EFGH为柱状玻璃砖的横截面，EHG是以O为圆心的一段圆弧，H为圆弧的中点，圆弧EHG刚好与EF边和FG边相切，圆弧的半径为R，。一束单色光照射在EF边的中点D，入射角为，进入玻璃砖后，折射光线从圆弧上射出后刚好过圆弧的圆心O。光在真空中的传播速度为c，不考虑光在圆弧上的反射，下列说法正确的是（ ）
A. 玻璃砖对光的折射率为B. 光在玻璃砖中的传播速度为
C. 光在玻璃砖中的传播距离为D. 光在玻璃砖中传播的时间为
5. 如图所示，过玻璃球球心的平面内，一束红、蓝复合光入射到玻璃球表面。a、b是该复合光经两次折射和一次反射后的出射光，则a、b两种光判断错误的是（ ）
A. a一定是蓝光
B. b一定是蓝光
C. 从玻璃球出射的折射角相等
D. b在玻璃中传播时间一定大
6. “战绳”是一种时尚的健身器材，有较好的健身效果。如图甲所示，健身者把两根相同绳子的一端固定在P点，用双手分别握住绳子的另一端，然后根据锻炼的需要以不同的频率、不同的幅度上下抖动绳子，使绳子振动起来。某次锻炼中，健身者以2Hz的频率开始抖动绳端，时，绳子上形成的简谐波的波形如图乙所示，a、b为右手所握绳子上的两个质点，二者平衡位置间距离为波长的倍，此时质点a的位移为已知绳子长度为20m，下列说法正确的是（ ）
A. a、b两质点振动的相位差为
B. 时，质点a的位移仍为，且速度方向向下
C. 健身者抖动绳子端点，经过5s振动恰好传到P点
D. 健身者增大抖动频率，振动从绳子端点传播到P点的时间将会减少
7. 某手机采用是光学指纹识别，其识别原理示意图如图甲所示。手指按压指纹识别区时，与镜片接触的嵴线破坏接触区域的全反射，使得反射光线明暗分布，CCD图像传感器通过识别光线的强弱对指纹进行识别，如图乙所示。若镜片的折射率为，实验测得人手指折射率在1.50~1.56之间，以下说法中正确的是（ ）
A. 手指未按压指纹识别区时，光线在镜片的上表面不能发生全发射
B. 手指未按压时，入射角越小，光线在镜片的上表面越容易发生全反射
C. 手指按压指纹识别区时，光线在与镜片接触嵴线处不能发生全反射
D. 当光线垂直入射镜片下表面时，仍然可以实现指纹识别功能
二、多选题（共18分）
8. 图甲为某一列沿x轴传播的简谐横波在t=0.5s时的波形图，图乙为波上质点M的振动图像，下列说法正确的是（ ）
A. 这列波传播速度大小为0.8m/s
B. 这列波沿x正方向传播
C. t=0.25s时，质点P的振动速度大于质点Q的振动速度
D. 质点O经过1s沿x轴正方向移动2m
9. 两列简谐横波分别沿x轴正方向和负方向传播，两波源分别位于和处，两列波的波速均为0.4m/s，左侧波源的振幅为2cm，右侧波源的振幅为3cm。如图所示为时刻两列波的图像，此刻平衡位置位于和的两质点刚开始振动。下列说法正确的是（ ）
A. 平衡位置位于的质点为振动加强点，它的位移不可能为0
B. 平衡位置位于的质点为振动减弱点，之后其位移始终为0
C. 平衡位置位于的质点在时的速度方向为y轴正方向
D. 平衡位置位于的质点在0~3s内的路程为18cm
10. 劲度系数为k轻弹簧一端固定在倾角30°的足够长光滑斜面底端，另一端与质量为m的物块A相连，跨过定滑轮O的轻绳一端系住A，另一端与质量为m的球B相连，轻绳OA平行于斜面（如图所示），用手托住球B，使轻绳刚好伸直。现松手使球B从静止开始下落，物块A将在斜面上做简谐运动，重力加速度为g，则下列说法正确的是（ ）
A. 物块A获得的最大速度为
B. 物块A获得的最大速度为
C. 物块A在斜面上做简谐运动的振幅为
D. 球B下落的最大高度为
三、实验题（共14分）
11. 如图甲所示，用插针法测定玻璃砖折射率：
（1）在该实验中，光线是由空气射入玻璃砖，根据测得的入射角和折射角的正弦值画出的图线如图乙所示，从图乙可知玻璃砖的折射率为__________；
（2）该实验小组选取了操作正确的实验记录，在白纸上画出光线的径迹，以入射点O为圆心作圆，与入射光线、折射光线的延长线分别交于A、B点，再过A、B点作法线的垂线，垂足分别为C、D点，如图丙所示，则玻璃的折射率__________（用图丙中线段的字母表示）；
（3）该实验小组同学突发奇想用两块同样的玻璃直角棱镜ABC来做实验，两块棱镜放在空气中，两者的AC面是平行放置的，插针、的连线垂直于AB面，若操作无误，则在图中右边的插针应该是__________。
A. 、B. 、C. 、D. 、
12. 物理实验社团的某小组同学在实验室“探究单摆的周期与摆长的关系”。
（1）为测量摆长，必须使单摆处于__________状态（填“A”、“B”或“C”）。
A.水平放置且拉直
B.竖直面内自然悬垂
C悬挂且用竖直外力拉紧
（2）他已测得摆线长度为；然后用某种仪器来测量摆球的直径，得到的测量值为，此测量数据是选用了仪器____（填“A”、“B”或“C”）测量得到的。
A．毫米刻度尺
B．10分度游标卡尺
C．20分度游标卡尺
（3）正确挂起单摆后，将摆球从平衡位置拉开一个小角度由静止释放，使摆球在竖直平面内稳定摆动，当摆球某次经过平衡位置时开始计时，测出小球完成30次全振动的时间为____s。
（4）实验中的摆球可看成为质量均匀分布的球体，社团中另一小组同学错将摆线长和小球直径之和当作单摆的摆长，那么在探究周期T与摆长L的关系时将会得到如图所示的__________线（填“A”、“B”或“C”）。
四、解答题（共40分）
13. 一列沿x轴负方向传播的简谐横波在和时刻的波形分别如图中实线和虚线所示。已知波的周期T满足0.35s（1）求波的传播速度；
（2）从t=0时刻开始计时，写出质点P的振动位移y随时间t变化的关系式。
14. 如图所示，一根粗细均匀的木筷下端绕有几圈铁丝，竖直浮在一个较大的盛水容器中，以木筷静止时下端所在位置为坐标原点O建立直线坐标系，把木筷往下压一段距离后放手，木筷就在水中上下振动。已知水的密度为，重力加速度为g，不计水的阻力。
（1）试证明木筷的振动是简谐运动；
（2）观测发现筷子每10秒上下振动20次，从释放筷子开始计时，写出筷子振动过程位移随时间变化的关系式。
15. 随着监控技术的不断发展，现在大街小巷、家家户户都安装了监控摄像等设备。如图所示为一监控设备上取下的半径为的半球形透明材料，球心为点，A点为半球面的顶点，且满足与镀有反射膜的底面垂直。一束单色光平行于射向半球面的B点，折射光线通过底面点，经点反射后射向半球面上的点（图中未画出），光真空传播速度为c。已知B到连线的距离为，长为。求：
（1）此材料的折射率；
（2）求该单色光在半球形透明材料中传播时间t。