广东省肇庆市第一中学2023-2024学年高二下学期期中物理试题（原卷版+解析版）

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一、单项选择题：本题共7小题，每小题4分，共28分。每个题目只有一个选项符合要求。
1. 以下情形涉及到不同的物理知识，则下列说法正确的是（ ）
A. 3D电影是利用了光的衍射现象
B. 彩超仪器进行医学检测时利用了多普勒效应
C. 肥皂泡上不同的颜色是光的折射造成的
D. 镜头拍某些照片时为了增强反射光会在镜头前加偏振片
【答案】B
【解析】
【详解】A．3D电影是利用的是光的偏振，A错误；
B．医院进行医学检测时用的彩超仪器，利用了超声波的多普勒效应，B正确；
C．肥皂泡呈现彩色条纹是光的干涉现象，光在肥皂泡的内外表面反射形成的频率相同的光相互叠加，从而出现彩色条纹，C错误；
D．在照相机镜头前加一个偏振片，能减弱反射光使像清晰，D错误。
故选B。
2. 如图所示，把线圈(内阻不计)、电容器、电源、电阻和单刀双掷开关连成图示电路。把电压传感器(图中未画出)的两端连在电容器的两个极板M、N上。先把开关置于a侧，一段时间后再把开关置于b侧，从此刻开始计时，电压随时间t变化的图像正确的是（ ）
A. B.
C. D.
【答案】C
【解析】
【详解】由于电路有能量损耗，有一部分能量转化为内能，还有一部分能量以电磁波的形式辐射出去，故电压振幅会减小，电容器放电时间由电容器自身决定，故周期不变，且开始时，电容器电压最大，则计时开始时，电压处于最大振幅。
故选C。
3. 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。时从图示位置沿逆时针方向匀速转动圆盘，角速度为，则P做简谐运动的表达式为（ ）
A.
B.
C.
D.
【答案】B
【解析】
【详解】由图可知，影子P做简谐运动的振幅为，以向上为正方向，设P的振动方程为
由图可知，当时，P的位移为，代入振动方程解得
则P做简谐运动的表达式为
故B正确，ACD错误。
故选B
4. 如图所示，一细束白光通过玻璃三棱镜折射后在光屏上形成彩色光带，a、c是光带的两端，下列说法正确的是
A. a处为红色
B. b处为白色
C. c处为红色
D. c处为蓝色
【答案】C
【解析】
【详解】由光路图可知，c处光的偏折程度最小，则玻璃对c处光的折射率最小，即c处光的频率最小，a处光的频率最大，所以c处为红光，由于玻璃对各种光的折射率不同，所以白光经过玻璃三棱镜折射后各种光分开，所以b处不可能为白光
A. a处为红色与分析不相符，故A项与题意不相符；
B. b处为白色与分析不相符，故B项与题意不相符；
C. c处为红色与分析相符，故C项与题意相符；
D. c处为蓝色与分析不相符，故D项与题意不相符．
5. 如图所示，一个单摆由不可长的轻细棉线和摆球(可视为质点)组成，摆球质量为m，最大摆角为（），不计空气阻力，在其自由摆动时的周期为T．下列选项中的措施（在其他条件不变时)能使单摆自由振动的周期大于T的是（ ）
A. 减小最大摆角B. 增大摆球的质量
C. 使摆球带正电q，并施加竖直向上匀强电场D. 使摆球带正电q，并在悬点O处放一绝缘的正点电荷Q
【答案】C
【解析】
【详解】A.单摆周期公式：与摆角无关，故A错误
B.单摆周期公式：与质量无关，故B错误
C.摆球带正电q，并施加竖直向上的匀强电场E，等效于减小了重力加速度，所以T变大，故C正确
D.摆球带正电q，并在悬点O处放一绝缘的正点电荷Q，电场力始终沿半径方向，对振动方向没影响，故D错误
故选C
6. 如图甲所示，质量为的物体放在水平面上，通过轻弹簧与质量为的物体连接，现在竖直方向给物体一初速度，当物体运动到最高点时，物体与水平面间的作用力刚好为零。从某时刻开始计时，物体的位移随时间的变化规律如图乙所示，已知重力加速度为，则下列说法正确的是（ ）

A. 时间内，物体的速度与加速度方向相反
B. 物体在任意一个内通过的路程均为
C. 物体的振动方程为
D. 物体对水平面的最大压力为
【答案】D
【解析】
【详解】A.的时间内，物体由负的最大位移向平衡位置运动，回复力指向平衡位置，即物体的速度与加速度方向均沿轴正方向，故A错误；
B.物体由特殊位置（平衡位置或最大位移处）开始计时，在任意一个内，质点通过的路程等于振幅的5倍，除此外在的时间内通过的路程不等于振幅的5倍，故B错误；
C.由图乙可知振幅为
周期为
角速度为
规定向上为正方向，时刻位移为，表示振子由平衡位置上方处开始运动，所以初相为
则振子的振动方程为
单位错误，故C错误；
D.由物体在最高点时，物体与水平面间的作用力刚好为零，此时弹簧的拉力为
对于物体有
解得
当物体运动到最低点时，物体对水平面的压力最大，由简谐运动的对称性可知，物体在最低点时加速度向上，且大小等于，由牛顿第二定律得
解得
由物体受力可知，物体对水平面的最大压力为
故D正确。
故选D。
7. 有一干涉装置如图所示，一个底部有双缝的不透光圆柱形杯子的杯口固定一面光屏，用激光沿图中方向照射双缝，可在光屏处观察到干涉条纹，为了增加条纹间距，下列做法中可行的是（ ）
A. 使用频率更高的激光
B. 使用更长的杯子
C. 在杯子中填充折射率较大的透明物质
D. 减小激光器到双缝之间的距离
【答案】B
【解析】
【详解】要使条纹间距变大，根据
A．使用频率更高的激光，光的波长变小，条纹间距变小，A错误；
B．使用更长的杯子即增大，所以条纹间距增大，B正确；
C．由光在介质中传播的速度为，可知光的速度减小。由波长与波速关系得
故在杯子中填充折射率较大的透明物质，光的波长变小，条纹间距变小，C错误；
D．减小激光器到双缝之间的距离对改变条纹的间距没有影响，D错误。
故选B。
二、多项选择题：本题共3小题，每小题6分，共18分。在每小题给出的四个选项中，有多项符合题目要求。全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。
8. 有一理想变压器的原线圈连接一只交流电流表，副线圈接入电路的匝数可以通过滑动触头Q调节，如图所示，在副线圈两输出端连接了定值电阻R0和滑动变阻器R，在原线圈上加一电压为U的交流电，则（ ）
A. 保持Q的位置不动，将P向上滑动时，电流表的读数变小
B. 保持Q位置不动，将P向上滑动时，电流表的读数不变
C. 保持P的位置不动，将Q向上滑动时，电流表的读数变大
D. 保持P的位置不动，将Q向上滑动时，电流表的读数变小
【答案】AC
【解析】
【详解】AB．保持Q的位置不动，副线圈匝数不变，由
知U2不变，当P向上滑动时，R变大，由
I2＝
知I2减小，I1减小，故电流表的读数变小，选项A正确，B错误；
CD．保持P的位置不动，将Q向上滑动时，副线圈的匝数增多，由
知U2增大，由
I2＝
知I2增大，I1增大，故电流表的读数变大，选项C正确，D错误。
故选AC。
9. 如图所示．曲轴上挂一个弹簧振子，转动摇把，曲轴可带动弹簧振子上、下振动．开始时不转动摇把，让振子自由振动，测得其频率为2Hz．现匀速转动摇把，转速为240r/min．则：（ ）
A. 当振子稳定振动时，它的振动周期是0.5s
B. 当振子稳定振动时，它的振动频率是4Hz
C. 当转速增大时，弹簧振子的振幅增大
D. 当转速减小时，弹簧振子的振幅增大
【答案】BD
【解析】
【详解】AB．摇把的转速为
它的周期
转动摇把时，弹簧振子做受迫振动；振子做受迫振动，振动周期等于驱动力的周期，当振子稳定振动时，它的振动周期是0.25s，频率为
A错误，B正确；
C．摇把转动的周期与弹簧振子固有周期相差越小，振子的振幅越大，并不是转速越大，弹簧振子的振幅就越大，故C错误；
D．当转速减小时，弹簧振子的受迫振动周期渐渐接近振子的固有周期，所以弹簧的振幅增大，故D正确。
故选BD。
10. 下面两图分别是一列机械波在传播方向上相距4m的两个质点P、Q的振动图像，下列说法正确的是（ ）
A. 2s时P质点向下振动
B. 2s时Q质点向下振动
C. 该波的波速可能是2m/s
D. 该波的波速可能是0.4m/s
【答案】ACD
【解析】
【详解】AB．根据两个质点P、Q的振动图像可知，2s时P质点向下振动，Q质点向上振动，故A正确，B错误；
CD．由图可知，P、Q的振动方向相反，则有
（，，）
解得波长为
（，，）
可得波速为
（，，）
当时，可得
当时，可得
故CD正确。
故选ACD。
三、实验题：本题共两个小题，共16分，请按题目要求在横线上填写。
11. 在“测定玻璃的折射率”实验中，某同学经正确的操作，插好了4枚大头针P1、P2和 P3、P4，如图所示。
①在坐标线上画出完整的光路图，并标出入射角和折射角；（ ）
②对你画出的光路图进行测量，求出该玻璃的折射率___________（结果保留 2位有效数字）。
【答案】 ①. ②. 1.4
【解析】
【详解】①[1]根据题意，画出完整的光路图，如图所示
②[2]由光路图，根据几何关系可得
，
根据折射定律可得，该玻璃的折射率
12. 某同学利用单摆测量重力加速度。
(1)在用单摆测定重力加速度的实验中，下列说法中错误的是（ ）
A.对重力加速度测量值影响较大的是周期的测量
B.摆球尽量选择质量大些、体积小些的
C.用刻度尺测量摆线的长度，这就是单摆的摆长
D.摆线要选择细些的、伸缩性小些的，并且尽可能长一些
(2)他组装好单摆后在摆球自然悬垂的情况下，用毫米刻度尺从悬点量到摆球的最顶端的长度L0=96.58cm，再用游标卡尺测量摆球直径，结果如图甲所示，则摆球直径d=__________cm；
(3)实验时，他利用如图乙所示装置记录振动周期，在摆球运动的最低点的左、右两侧分别放置一激光光源与光敏电阻，光敏电阻与某自动记录仪相连，该仪器显示的光敏电阻阻值R随时间t的变化图线如图丙所示，则该单摆的振动周期为T=______s；
(4)根据以上测量数据可得重力加速度g=______m/s2（结果保留三位有效数字），如果该同学测得的g值偏小，可能的原因是______（填正确答案标号）。
A．摆线上端未牢固地系于悬点，振动中出现松动，使摆线长度增加了
B．计算摆长时用的L=L0+d
C．摆球摆动的振幅偏小
【答案】 ①. C ②. 0.97 ③. 2.000 ④. 9.57 ⑤. A
【解析】
【详解】(1)[1]A.在实验过程中，周期的测量最不容易，测出来的误差较大，所以对重力加速度测量值影响较大的是周期的测量，故A正确；
B.为减小空气阻力对实验的影响，所以应该用体积小质量大些的摆球进行实验；故B正确；
C.实验中摆长应该是摆线的长度与小球的半径之和，故C错误；
D.为了在试验过程中摆长尽量保持不变，为一恒定的值，所以摆线要选择细些的、伸缩性小些的，并且尽可能长一些，故D正确；
选错误的故选C。
(2)[2]由图示螺旋测微器可知，摆球的直径
d=9mm+7×0.1mm=9.7mm=0.97cm
(3)[3] 单摆在一个周期内两次经过平衡位置，根据图线丙的变化规律可知，单摆的周期为
T=2.246-0.246s=2.000s
(4)[4]单摆的摆长
根据单摆周期公式有
得
[5]A.摆线上端未牢固地系于悬点，振动中出现松动，使摆线长度增加了，则摆长的测量值偏小，由可知，重力加速度g值偏小，故A正确；
B. 计算摆长时用的是L=L0+d，则摆长测量值偏大，根据可知，重力加速度g值偏大，故B错误；
C. 摆球摆动振幅偏小不会影响g值的测量，故C错误。
故选A。
四、解答题：本题共3个小题，共38分。解答应使用规范的符号，并写出必要的文字说明、方程式。
13. 如图所示为一水平弹簧振子的振动图像，已知振动系统的最大动能为16J，求：
（1）该振子简谐运动的表达式；
（2）该振子在100s内通过的路程是多少？
（3）在第2s末弹簧振子的加速度多大？第4s末振子速度方向？第5s末弹性势能多大？
【答案】（1）；（2）5m；（3）0，速度沿x轴正方向，16J
【解析】
【详解】（1）由图可知弹簧振子的周期为T=4s，振幅为A=5cm，则有
则该振子简谐运动的表达式为
（2）又因为
而弹簧振子在一个周期内通过的路程为4A，所以该振子在100s内通过的路程是
（3）由图可知第2s末弹簧振子位于平衡位置，故加速度为0；第4s末弹簧振子位于平衡位置，速度沿x轴正方向；由于弹簧振子振动过程中机械能守恒，故第5s末弹性势能为16J。
14. 如图，半径为R的半球形玻璃体置于水平桌面上，半球的上表面水平，球面与桌面相切于A点。一细束单色光经球心O从空气中摄入玻璃体内（入射面即纸面），入射角为，出射光线射在桌面上B点处。测得AB之间的距离为。现将入射光束在纸面内向左平移，平移到E点时，恰好在球面上D点发生全反射，（不考虑光线在玻璃体内的多次反射）求：
（1）玻璃体的折射率n；
（2）OE的距离。
【答案】（1）；（2）
【解析】
【详解】（1）当光线经球心入射时，光路图如图所示
根据折射定律
其中
解得
（2）平移到点，在点发生全反射，则
在内，有
联立得
15. 如图甲所示，在平面内的均匀介质中两波源分别位于轴上处，两波源均从时刻开始沿轴方向做简谐运动，波源的振动图像如图乙所示，波源的振动方程是，质点位于轴上处，在时，质点开始振动。求：
（1）这两列波的波长；
（2）两列波刚开始相遇的时刻，质点的位移；
（3）从开始经，处的质点通过的路程。
【答案】（1），；（2）；（3）
【解析】
【详解】（1）波源离质点较近，波源先传播至质点，两列波在同一均匀介质中传播，波速相等，波速为
波源的周期为，波源的周期为
这两列波的波长为
（2）两列波刚开始相遇的时刻，有
解得
两列波刚开始相遇的时刻，波源未传播至质点，波源已传播至质点，质点振动时间为
此时质点处于波峰位置，质点的位移为
（3）波源、传播至处的质点的时间为
解得
由于波源、起振方向相反，处的质点到波源、的波程差为零，则处的质点为振动减弱点，振幅为
时，处的质点振动时间为
从开始经，处的质点通过的路程为