吉林省吉林市部分地区2023-2024学年高二下学期期中考试物理试卷(含答案)
展开一、单选题
1.做简谐运动的质点在通过平衡位置时( )
A.速度一定为零B.振幅一定为零
C.合力一定为零D.回复力一定为零
2.一弹簧振子在光滑水平面上做简谐运动,把小钢球从平衡位置向左拉一段距离,放手让其运动,从小钢球通过平衡位置开始计时,其振动图像如图所示,下列说法正确的是( )
A.钢球的振动周期为1s
B.在时刻弹簧的形变量为8cm
C.钢球振动半个周期,回复力做功为零
D.钢球振动一个周期,通过的路程等于10cm
3.如图甲所示,弹簧振子以点O为平衡位置,在A、B两点之间做简谐运动。取向右为正方向,振子的位移x随时间t的变化如图乙所示,下列说法正确的是( )
A.,振子的速度方向向左
B.时,振子在O点右侧6cm处
C.和时,振子的加速度完全相同
D.到的时间内,振子的速度逐渐减小
4.如图所示是某一时刻的波形图像,波沿x轴正方向传播,波速是12m/s,则波长和频率分别是( )
A.3cm;200HzB.6cm;200HzC.2cm;400HzD.12cm;50Hz
5.下列说法正确的是( )
A.光的偏振现象说明光是纵波
B.泊松亮斑是光的干涉现象
C.玻璃中的气泡看起来特别明亮是因为光从玻璃射向气泡时,一部分光在界面上发生了全反射
D.“只闻其声而不见其人”是声波的干涉现象
6.如图所示,一束光沿半径方向射向一块半圆形玻璃砖,在玻璃砖底面上的入射角为θ,经折射后射出a、b两种单色光,下列说法正确的是( )
A.在真空中,a光的波长大于b光的波长
B.在玻璃中,a光的传播速度大于b光的传播速度
C.若光束的入射角θ逐渐变大,则折射光线a首先消失
D.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
7.一列简谐横波沿直线传播,直线上相距10.5 m的质点a、b的振动图象分别如图中a、b所示,质点a的振动滞后于质点b。下列说法正确的是( )
A.该波的振幅为20 cm
B.该波由质点b传播到质点a可能历时3 s
C.该波的波速大小不可能为10.5 m/s
D.该波的波长可能为8.4 m
二、多选题
8.关于波的衍射,下列说法中正确的是( )
A.衍射是一切波的特性
B.波长比孔的宽度大得越多,衍射现象越不明显
C.发生波的衍射时必须有两个波源
D.波的衍射也是由于波的叠加产生的
9.关于光现象及其应用,下列说法正确的有( )
A.光导纤维利用全反射的原理,其内芯的折射率大于外套的折射率
B.太阳光通过三棱镜形成彩色光谱是光的干涉现象
C.激光医学是应用了激光的方向性和高能量特点
D.拍摄玻璃橱窗中的物品时,为消除玻璃表面反射光的干扰,需要在照相机镜头前加装偏振片,该装置利用的是薄膜干涉原理
10.如图(a)为一列简谐横波在时的波形图,图(b)为介质中平衡位置在处的质点P的振动图像。下列说法正确的是( )
A.该横波沿x轴正方向传播
B.该横波的波速为0.5m/s
C.时间内,质点P运动的路程为8cm
D.若该横波传播过程遇到宽度为0.2m的障碍物,不会观察到明显的衍射现象
三、填空题
11.在“用双缝干涉测量光的波长”的实验中,将下表中的光学元件放在如图甲所示的光具座上,由左至右,各光学元件的排列顺序应为C、E、_____、_____、A(填写元件代号)。实验中得到的干涉图样如图乙所示,如果亮条纹1、6中心之间的距离为,双缝之间的距离为,双缝到屏之间的距离为,则光的波长______。
四、实验题
12.如图甲所示,某学习小组在实验室做“探究单摆的周期与摆长的关系”的实验。
(1)若利用拉力传感器记录拉力随时间变化的关系,由图乙知该单摆的周期_____s。
(2)在多次改变摆线长度测量后,根据实验数据,利用计算机作出周期与摆线长度的关系()图线,并根据图线拟合得到方程,由此可知当地的重力加速度______,摆球半径______。(用k、b、π表示)。
五、计算题
13.一物体沿x轴做简谐运动,振幅为8cm,频率为0.5Hz,在时,位移是8cm。
(1)试写出用正弦函数表示的振动方程;
(2)10s内通过的路程是多少?
14.如图所示,折射率,半径为R的透明球体固定在水平地面上,O为球心,AB为水平直径,一束光线水平射到球体的C点,经折射后恰好从B点射出,真空中光速为c。求:
(1)从B点射出光线的偏角;
(2)光从C点到B点的传播时间t。
15.空间中处有垂直于x轴的虚线,其左右两侧分别为两种不同的均匀介质,一列沿x轴正方向传播的机械波在时的波形如图所示,P、Q两点在平衡位置的坐标分别为,,从时刻起经过3s,质点Q第二次通过平衡位置。求:
(1)这列波在虚线左侧介质中传播的速度;
(2)从时刻起经过5s,质点P、Q通过的路程之比。
参考答案
1.答案:D
解析:A.做简谐运动的质点在通过平衡位置时,速度为最大值,故A错误;
B.简谐运动过程中,振幅是不受质点所在位置影响的,故B错误;
C.在单摆这种简谐运动中,通过平衡位置时,合力不为零,故C错误;
D.根据回复力公式
可知,当质点在平衡位置时,回复力一定为零,故D正确。故选D。
2.答案:C
解析:A.由振动图像可以看出钢球的振动周期为s,A错误;
B.弹簧振子在光滑水平面上做简谐运动,在平衡位置时弹簧的形变量为零,则时刻,钢球在距离平衡位置4cm处,则弹簧的形变量等于4cm,B错误;
C.钢球振动半个周期后,钢球的速度大小相等,动能变化为零,根据动能定理知回复力做功为零,C正确;
D.钢球振动一个周期,通过的路程,D错误。故选C。
3.答案:A
解析:A.由图可知时,振子在平衡位置由正位移向负位移方向运动,即向左运动,速度方向向左,A正确;
B.振动周期,振幅,由图像函数
可知,当时,
振子在O点右侧处,B错误;
C.由图像可知和,振子分别在B、A两点,加速度大小相同,方向相反,C错误;
D.到的时间内,振子由最大位移处相平衡位置运动,振子速度越来越大,D错误;故选A。
4.答案:B
解析:由波形图可知,波长,则周期为
所以频率为
故B正确,ACD错误。故选B。
5.答案:C
解析:A.光的偏振现象说明光是横波,故A错误;
B.泊松亮斑是光的衍射现象,故B错误;
C.玻璃中的气泡看起来特别明亮是因为光从玻璃射向气泡时,一部分光在界面上发生了全反射,故C正确;
D.“只闻其声而不见其人”是声波的衍射现象,故D错误。故选C。
6.答案:C
解析:AB.由题图可知,玻璃砖对a光的折射率大于对b光的折射率,则a光的频率大于b光的频率,由可知,在真空中,a光的波长小于b光的波长,由可知,在玻璃中,a光的传播速度小于b光的传播速度,故AB错误;
C.若光束的入射角θ逐渐变大,因为a光的折射率更大,所以折射光线a首先消失,故C正确;
D.a光的波长小于b光的波长,分别用a、b光在同一个双缝干涉实验装置上做实验,a光的干涉条纹间距小于b光的干涉条纹间距,故D错误。故选C。
7.答案:D
解析:由图可知振幅为10 cm,A错误;分析可知质点a、b间的距离满足,得,,时间,故该波由质点b传播到质点a不可能历时3 s,波速大小可能为10.5 m/s,波长可能为8.4 m,B、C错误,D正确。
8.答案:AD
解析:A.干涉和衍射现象是波所特有的现象,A正确;
B.波长比孔的宽度大得越多,衍射现象越明显,B错误;
C.发生波的干涉时必须有两个波源,C错误;
D.由于狭缝或小孔有一定的宽度或大小,波通过后出现明暗相间的条纹就是波叠加的结果,因此波的衍射也是由于波的叠加产生的,D正确。故选AD。
9.答案:AC
解析:A.光导纤维利用全反射的原理,其内芯的折射率大于外套的折射率,选项A正确;
B.太阳光通过三棱镜形成彩色光谱是光的折射现象,选项B错误;
C.激光医学是应用了激光的方向性和高能量特点,选项C正确;
D.拍摄玻璃窗内的物品时,反射光的振动方向和玻璃橱窗内的物品光的振动方向不同,所以在镜头前加一个偏振片可以减弱玻璃表面反射光的影响,该装置利用的是光的偏振原理,故D错误。故选AC。
10.答案:BC
解析:A.图(a)为时的波形图,图(b)为在处的质点P的振动图像,该质点在时向下振动,则该横波沿x轴负方向传播,A错误;
B.由图(a)可知波长,由图(b)可知周期,则波速为
,B正确;
C.在时间内,质点P运动的路程为,C正确;
D.当障碍物的尺寸与波长相差不多,或比波长更小时,就能观察到明显的衍射现象,所以若该横波传播运动中遇到宽度为0.2m的障碍物,就会观察到明显的衍射现象,D错误。故选BC。
11.答案:D;B;
解析:根据本实验原理,单缝(D)放在滤光片后面,双缝(B)放在单缝后面,以保证达到双缝的是相干的单色光。
根据双缝干涉的条纹间距关系式,有
其中
带入解得
12.答案:(1)2.0(2);
解析:(1)摆球每次经过最低点时拉力最大,每次经过最高点时拉力最小,拉力变化的周期为1.0s,故单摆的周期为;
(2)根据得
知图线的斜率
因此
而,则
图线拟合得到方程,因此摆球半径
13.答案:(1)(2)1.6m
解析:(1)简谐运动振动方程的一般表达式为
根据题给条件有
所以
将时,代入解得
故振动方程为
(2)周期为
故10s内通过的路程是
14.答案:(1)60°(2)
解析:(1)根据题意可知,光射到C点的入射角为i,折射角为r,根据折射定律有
根据几何关系可知
解得入射角为,折射角为,在B点入射角为30°,从B点射出光线折射角为60°
(2)光在介质中传播的路程为
所以光线在球体内传播的时间为
15.答案:(1)1m/s(2)
解析:(1)从时刻起质点Q第二次通过平衡位置所经历的时间为
则周期
同一列波在不同介质中的周期相同,这列波在虚线左侧介质中传播的速度为
(2)从时刻起经过5s,质点P所通过的路程为
质点Q所通过的路程为
所以质点P、Q通过的路程之比
元件代号
A
B
C
D
E
元件名称
光屏
双缝
白光光源
单缝
透红光的滤光片
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