黑龙江省哈尔滨市双城区兆麟中学2023-2024学年高二下学期5月期中考试物理试题（原卷版+解析版）

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一、单选题（每题4分）
1. 关于对LC振荡电路的频率的理解，下列说法正确的是（ ）
A. 在线圈中插入铁芯振荡频率变大
B. 增加两极板的电荷量振荡频率变大
C. 增加线圈的匝数振荡频率变大
D. 减小两极板的正对面积振荡频率变大
【答案】D
【解析】
【详解】A．根据
在线圈中插入铁芯，线圈的自感系数增大，可知振荡频率变小，A错误；
B．增加两极板的电荷量，电容器的电容不变，根据上述可知振荡频率不变，B错误；
C．增加线圈的匝数，线圈的自感系数增大，根据上述可知振荡频率变小，C错误；
D．根据
减小两极板的正对面积，电容器的电容减小，根据上述可知，振荡频率变大，D正确。
故选D。
2. 能把温度这个物理量转化为电阻这个物理量的元器件是（ ）
A. 热敏电阻B. 光敏电阻C. 电容器D. 电源
【答案】A
【解析】
【分析】
【详解】能把温度这个物理量转化为电阻这个物理量的元器件是热敏电阻。
故选A。
3. 把一个小球套在光滑细杆上，球与轻弹簧相连组成弹簧振子，小球沿杆在水平方向做简谐运动，它围绕平衡位置O在A、B间振动，如图所示。下列结论正确的是（ ）
A. 小球在O位置时，动能最大，加速度最小
B. 小球在A、B位置时，加速度最大，速度也最大
C. 小球从A经O到B的过程中，速度一直增加
D. 小球从A到O的过程中，弹簧的弹性势能不断增加
【答案】A
【解析】
【详解】A．振子经过平衡位置时，速度最大，位移为零，所以经过平衡位置动能最大，回复力为零，加速度为零，故A正确；
B．在A、B位置时，速度为零，位移最大，回复力最大，加速度最大，故B错误；
C．由于回复力指向平衡位置，所以振子从A经到B的过程中，回复力先做正功，后做负功，速度先增大后减小，故C错误；
D．小球从A到O的过程中，弹簧的形变量减小，则弹性势能不断减小，故D错误。
故选。
4. 如图所示为观察水面波衍射的实验装置，AC和BD是两块挡板，AB是一个小孔，O是波源，图中已画出波源所在区域波的传播情况，每两条相邻波纹（图中曲线）之间的距离表示一个波长，则对波经过孔后的传播情况，下列描述正确的是（ ）
A. 挡板前后波纹间距不等
B. 此时不能观察到明显的衍射现象
C. 如果将孔AB扩大，有可能观察不到明显的衍射现象
D. 如果孔的大小不变，使波源频率增大，能观察到更明显的衍射现象
【答案】C
【解析】
【详解】A．波的传播速度不变，频率不变，故波长不变，即挡板前后波纹间距离应相等，故A错误；
B．观察题图可知道孔的尺寸与波长差不多，能观察到波明显的衍射现象，故B错误；
C．观察题图可知道孔的尺寸与波长差不多，扩大AB的间距可能会导致间距大于波长，不能观察到波明显的衍射现象，故C正确；
D．若f增大，由可知知变小，衍射现象变得不明显，故D错误。
故选C。
5. 如图所示，一束光沿半径方向射向一块半圆柱形玻璃砖，在玻璃砖底面上的入射角为，经折射后出a、b两束光线。则（ ）
A. 在玻璃中，a光的传播速度大于b光的传播速度
B. 在真空中，a光的波长小于b光的波长
C. 分别用a、b光在同一个双缝干涉实验装置上做实验，a光的干涉条纹间距大于b光的干涉条纹间距
D. 若改变光束的入射方向使角逐渐变大，则折射光线b首先消失
【答案】B
【解析】
【详解】从图中可知光线a的偏折程度大，根据折射定律公式
是入射角，r是折射角，可知a光的折射率大，故a光的频率大。
A．在玻璃中，光传播速度
a光的折射率大，可知，a光的传播速度小于b光的传播速度，故A错误；
BC．在真空中，根据公式
a光的频率大，可得a光的波长小于b光的波长；
根据双缝干涉条纹间距公式
a光的波长小于b光的波长，可知用同一装置做双缝干涉实验时a光的干涉条纹小于b光的干涉条件间距，故B正确，C错误；
D．根据全反射定律
可知a光折射率越大，全反射角越小，所以若改变光束的入射方向使角逐渐变大，则折射光线a首先消失，故D错误。
故选B。
6. 分子势能Ep与分子间距离r的关系图线如图所示,曲线与横轴交点为r1,曲线最低点对应横坐标为r2（取无限远处分子势能Ep= 0）。下列说法正确的是（ ）
A. 当分子间作用力表现为斥力时,分子势能随分子间距离减小而增大
B. 当r=r1时,分子势能为零,分子间作用力最小
C. 当rD. 当r>r2时,随着分子间距离r增大,分子力可能先做正功后做负功
【答案】A
【解析】
【详解】A．当分子间作用力表现为斥力时，分子间距离减小，分子间作用力做负功，分子势能增大，A正确；
B．当r=r2时，分子间作用力为零，分子势能最小（小于零），当r=r1时，分子间作用力不为零，B错误；
C．当rD．当r>r2时，分子间作用力表现为引力，随着分子间距离r增大，分子间作用力做负功，分子势能增加，D错误。
故选A。
7. 如图所示，在a、b两点存在两个相同的波源垂直于纸面做简谐运动，振动方程均为，所激发的横波在均匀介质中向四周传播。a、b、c分别为直角三角形的三个顶点，．已知从a点发出的波在时到达b点。下列说法正确的是（ ）
A. 在时，由b点发出的波恰好传至c点
B. c点起振方向沿y轴负方向
C. 经过足够长时间后c点振幅为
D. 在时，中点位移大小为
【答案】D
【解析】
【详解】A．从a点发出的波在t=1.5s时到达b点，可知波速为
由b点发出的波恰好传至c点的时间
故A错误；
B．因为两波源的起振方向沿沿y轴正向，a点发出的波先到c点，所以c点起振方向沿y轴正向，故B错误；
C．两列波振动方程均为（m），可知两列波的周期和频率
T=1s
f=1Hz
两列波的波长为
两列波的周期和频率相同，所以产生干涉现象；由几何关系可知
c点到ab两波源的路程差为
所以c点为振动减弱点，两波源振幅相同，所以经过足够长时间后c点振幅为0，故C错误；
D．根据几何关系，两波源到中点的距离均为5cm，则中点为振动加强点，在时，两列波均能传过中点，所以在时，中点位移大小为，故D正确。
故选D。
二、多选题（每题6分）
8. 如图，一列简谐横波沿x轴正方向传播，实线为t＝0时的波形图，虚线为t＝0.5 s时的波形图.已知该简谐波的周期大于0.5 s.关于该简谐波，下列说法正确的是( )
A. 波速为6 m/s
B. 频率为1.5 Hz
C. t＝1 s时，x＝1 m处的质点处于波峰
D. t＝2 s时，x＝2 m处的质点经过平衡位置
【答案】ABD
【解析】
【详解】由图象可知，波长为λ=4m
AB. 由题意知

得周期为

因为该简谐波的周期大于0.5s，则n取0

频率为

波速

故AB项与题意相符；
C. t=0时x=1 m处的质点位于波峰，经t=1 s，即经过1.5个周期，该质点处于波谷处，故C项与题意不相符；
D. t=0时x=2 m处的质点位于平衡位置正向上运动，经t=2 s，即经过3个周期，质点仍然位于平衡位置正向上运动，故D项与题意相符．
9. 在透明的均匀介质内有一球状空气泡，O为球心，一束包含a、b两种单色光的细光束从介质射入气泡，A为入射点，之后a、b光分别从C、D两点射向介质，细光束在A点的入射角为30°，介质对a光的折射率n=，下列说法中正确的是
A. 在该介质中，a光的传播速度比b光的传播速度小
B. a光射出空气泡后相对于射入空气泡前的偏转角为30°
C. 当a光通过单缝时，若缝的宽度小于a光波长时，a光不能发生衍射现象
D. 若由a光和b光组成的一束细光束从空气斜射向水中，在不断增大入射角时，a的折射光会先消失
【答案】AB
【解析】
【详解】A、在A点可见，a光的偏折角大于b光的偏折角，所以a光的折射率大于b光的折射率，由v=c/n得知，在该介质中，a色光的传播速度比b色光的传播速度小，故A正确；
B、细光束在A点的入射角为30°，介质对a光的折射率n=，可知在A点的拆解角是45°，由几何关系可知ΔAOC是等腰直角三形，可知，在C点的入射角是45°，根据光路可逆性可知，在C点的拆解角是30°，如图所示，由几何关系可知a光射出空气泡后相对于射入空气泡前的偏转角为θ=30°，故B正确；
C、当a光通过单缝时，若缝的宽度小于a光波长时，a光能发生明显的衍射现象，故C错误；
D、光从空气射向水中，不可能发生全反射，a光折射光不会消失，故D错误．
10. 一列简谐横波沿x轴传播，在时的波形如图甲所示，M、N、P、Q是介质中的四个质点，已知N、Q两质点平衡位置之间的距离为16m。如图乙所示为质点P的振动图像。下列说法正确的是（ ）
A. 该波沿x轴负方向传播
B. 该波的波长为20m
C. 质点P的平衡位置位于处
D. 从开始，质点Q比质点N早回到平衡位置
【答案】ACD
【解析】
【详解】A．由题图乙可知，t=0.125s时刻，质点P沿y轴负方向运动，根据同侧法可知该波沿x轴负方向传播，故A正确；
B．设该波的波长为λ，根据三角函数知识可知，N、Q两质点平衡位置间的距离为
解得
故B错误；
C．由题图乙可知该波的周期为
所以该波的波速为
由题图乙可知，在t=0.125s之后，质点P第一次位于波峰的时刻为t=0.25s，易知此波峰为t=0.125s时刻质点Q所在处的波峰传播来的，所以有
解得
故C正确；
D．从t＝0.125s开始，质点Q第一次回到平衡位置所经历的时间为
图甲中，质点Q左侧波形的第一个平衡位置处坐标为
该振动状态第一次传播到质点N所经历的时间为
则
即质点Q比质点N早s回到平衡位置，故D正确。
故选ACD。
三、实验题
11. 某同学在做“用油膜法估测分子的大小”的实验，实验步骤如下：
A.向浅盘中倒入约2cm深的水，向浅盘中的水面均匀地撒入石膏粉（或痱子粉）；
B.用9mL的纯油酸配制成3000mL的油酸酒精溶液，接着用滴管把油酸酒精溶液一滴一滴地滴入量筒中，当滴加60滴上述溶液时，量筒的读数恰好为1mL；
C.把一滴油酸酒精溶液滴在水面上，直至薄膜形态稳定；
D.将玻璃板放在浅盘上，然后将油酸膜的形态用彩笔画在玻璃板上；
E.把玻璃板放在方格纸上，数（计算）出薄膜所占面积。
（1）该实验中一滴油酸酒精溶液中油酸的体积__________。（结果保留一位有效数字）
（2）估测出油酸分子的直径的公式_________。（用题中涉及的物理量符号表示）
（3）该同学发现在实验中油酸未完全散开，则计算结果_______。（填“偏大”或“偏小”）
【答案】 ①. ②. ③. 偏大
【解析】
【详解】（1）[1]根据题意可知，该实验中一滴油酸酒精溶液中油酸的体积为
（2）[2]由实验原理可知，油酸分子的直径的公式
（3）[3]该同学发现在实验中油酸未完全散开，则油膜面积偏小，直径偏大。
12. 某学习小组利用单摆测量当地的重力加速度。实验装置如图甲所示，将小磁铁吸附在钢质小球的正下方，当小球静止时，将传感器固定于小球正下方的水平桌面上；传感器与电脑连接，可以将实时测量到的磁感应强度数据传输进电脑进行分析。
（1）学习小组利用刻度尺测量了悬挂点与小球上端的距离l；用游标卡尺测量小球的直径如图乙所示，小球直径________cm；由此不吸附小磁铁时，摆长。
（2）小球摆动稳定后，使传感器开始工作，利用电脑得出磁感应强度大小B随时间t变化的图像如图丙。此单摆的周期________s。
（3）学习小组利用多组实验数据绘制了L与关系图像如图丁，由图像可计算得到当地的重力加速度________（结果保留两位有效数字）。
（4）小组中有同学提出，小球与小磁铁整体重心的位置不在小球的球心，这可能会影响到对重力加速度的测量。若仅考虑这一因素，第（3）问得到的g值与实际值相比将________（选填“偏大”、“偏小”或“相等”）。
【答案】 ①. 2.00 ②. 2.2 ③. 9.7 ④. 相等
【解析】
【详解】（1）[1]小球直径为
（2）[2]小球处于平衡位置时，传感器测量到磁感应强度最大，单摆一周期经过两次平衡位置，单摆的周期为
（3）[3]根据单摆周期公式
整理得
图象斜率
当地的重力加速度为
（4）[4]设小球与小磁铁整体重心的位置在小球的球心下方r处，根据单摆周期公式可得
整理得
可知小球与小磁铁整体重心的位置不在小球的球心不影响所作图线的斜率，由斜率计算出的重力加速度值相比实际值将相等。
13. 将两块半径均为R、完全相同的透明半圆柱体A、B正对放置，圆心上下错开一定距离，如图所示，用一束单色光沿半径照射半圆柱体A，设圆心处入射角为，当时，A右侧恰好无光线射出；当时，有光线沿B的半径射出，射出位置与A的圆心相比下移h，不考虑多次反射，求：
（1）半圆柱体对该单色光的折射率；
（2）两个半圆柱体之间的距离d。
【答案】（i）；（ii）
【解析】
【分析】
【详解】（i）光从半圆柱体A射入，满足从光密介质到光疏介质，当时发生全反射，有
解得
（ii）当入射角，经两次折射从半圆柱体B的半径出射，设折射角为，光路如图
由折射定律有
有几何关系有
联立解得
14. 如图所示，在一端封闭的U形管中用水银柱封闭一段空气柱，当温度为27℃时被封空气柱长度为L=13cm，且左侧管中水银柱比右侧管中水银柱高h=3cm，已知大气压强p0=75cmHg。
（1）为使右侧管中水银柱比左侧管中水银柱高h=3cm，封闭气体温度应变为多少K?
（2）若封闭气体的温度重新回到27℃，向右侧开口端缓慢注入水银，注入的水银柱长度为多少时右侧管中水银柱比左侧管中水银柱高3cm?
【答案】（1）400K；（2）8cm
【解析】
【详解】（1）设封闭气体初始状态参量分别为、、，温度变化后状态参量分别为、、。由题意知
初状态
末状态
由理想气体状态方程可得
代入数据解得
（2）由题意知注入水银的过程中气体经历等温变化，设注入水银后空气柱的长度为L3，则
初状态
，
末状态
，
由玻意耳定律得
代入数据解得
则注入水银柱长度为
15. 如图（a）所示，“系留气球”是一种用缆绳固定于地面、高度可控的氦气球，作为一种长期留空平台，具有广泛用途。图（b）为某一“系留气球”的简化模型图；主、副气囊通过无漏气、无摩擦的活塞分隔，主气囊内封闭有一定质量的氦气（可视为理想气体），副气囊与大气连通。轻弹簧右端固定、左端与活塞连接。当气球在地面达到平衡时，活塞与左挡板刚好接触，弹簧处于原长状态。在气球升空过程中，大气压强逐渐减小，弹簧被缓慢压缩。当气球上升至目标高度时，活塞与右挡板刚好接触，氦气体积变为地面时的1.5倍，此时活塞两侧气体压强差为地面大气压强的。已知地面大气压强p0=1.0×105Pa、温度T0=300K，弹簧始终处于弹性限度内，活塞厚度忽略不计。
（1）设气球升空过程中氦气温度不变，求目标高度处的大气压强p；
（2）气球在目标高度处驻留期间，设该处大气压强不变。气球内外温度达到平衡时，弹簧压缩量为左、右挡板间距离的。求气球驻留处的大气温度T。
【答案】(1) 5.0×104Pa；(2) 266K
【解析】
【详解】（1）汽囊中的温度不变，则发生的是等温变化，设气囊内的气体在目标位置的压强为，由玻意耳定律
解得
由目标处的内外压强差可得
解得
（2）有胡克定律可知弹簧的压缩量变为原来的，则活塞受到弹簧的压力也变为原来的，即
设此时气囊内气体的压强为，对活塞压强平衡可得
由理想气体状态方程可得
其中
解得