山东省济南市山东省实验中学2023-2024学年高二下学期4月月考物理试题（原卷版+解析版）

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一、单项选择题（每小题3分，共24分）
1. 关于生活中光现象，下列判断正确的是（ ）
A. 自行车的尾灯应用了光的折射原理
B. 雨后天边出现彩虹属于光的干涉现象
C. 照相机的增透膜是应用了光的衍射现象
D. 荷叶上的水珠在阳光下晶莹透亮属于光的全反射现象
2. 如图，一玻璃柱体的横截面为半圆形，细的单色光束从柱体的O点（半圆的圆心）射向空气，入射角，产生的反射光束1和折射光束2恰好垂直，下列说法正确的是（ ）
A. 玻璃的折射率为
B. 光线1和光线2的传播速度相同
C. 光线1和光线2的传播频率相同
D. 无论α增加到多大，都不可能发生全反射
3. 装有一定量液体的玻璃管竖直漂浮在水中，水面范围足够大，如图甲所示。把玻璃管向下缓慢按压4cm后放手，忽略阻力，玻璃管的运动可以视为竖直方向的简谐运动，测得振动周期为0.5s。以竖直向上为正方向，某时刻开始计时，其振动图像如图乙所示，其中A为振幅。对于玻璃管，下列说法正确的是（ ）
A. 回复力等于浮力
B. 振动过程中动能和重力势能相互转化，玻璃管的机械能守恒
C. 振动频率与按压的深度有关
D. 在t1～t2时间内，位移减小，加速度减小，速度增大
4. 一列简谐横波在均匀介质中沿x轴负方向传播，已知处质点的振动方程为，则时刻的波形图正确的是（ ）
A. B.
C. D.
5. 如图所示，长为8m船静止在水面上，船甲板中央有一高为的桅杆，桅杆顶部安装有点光源，由此光源照射使船在水底形成影子的长度为16m，已知水的折射率为，忽略甲板到水面的高度，则水深为（ ）

A. 4mB. C. D.
6. 一列简谐横波沿轴正向传播，已知x轴上m和m处两个质点的振动图像分别如图1、图2所示，则此列波的传播速率可能是（ ）
A. 1m/sB. m/sC. m/sD. m/s
7. 如图所示为两个完全相同的相干波源产生的两列波在某一时刻的干涉图样，C点离波源距离相等；实线表示波峰，虚线表示波谷。现若让其中一个振源比另一个振源振动晚半个周期起振，经过足够长时间后，则原图中几个点所在位置（ ）
A. A点位移总是0
B. B点是振动加强点
C. C点的振动与未相遇时相比既不加强，也不减弱
D. D点是振动减弱点
8. 如图所示，在倾角为的斜面顶端固定一摆长为L的单摆，单摆在斜面上做小角度摆动，摆球经过平衡位置时的速度为v，则以下判断正确的是（ ）
A. 单摆在斜面上摆动的周期为
B. 摆球经过平衡位置时受到的回复力大小为
C. 若小球带正电，并加一沿斜面向下的匀强电场，则单摆的振动周期将减小
D. 若小球带正电，并加一垂直斜面向下匀强磁场，则单摆的振动周期将发生变化
二、多选题（每小题4分，共16分）
9. 如图所示，甲、乙分别是a、b两束单色光用同一双缝干涉装置进行实验得到的干涉图样，下列关于a、b两束单色光的说法正确的是（ ）
A. a、b光在真空中的波长满足
B. a、b光在玻璃中的折射率满足
C. 若该两束光分别为红光和紫光，则a为紫光
D. 若a、b光分别从玻璃射入空气，则a光临界角较小
10. 半径为R的均质透明半圆柱体的横截面示意图如图所示。一绿色细光束平行于直径AC从P点射向半圆柱体，进入半圆柱体后，经PC面反射，到达AC面。P点到直径AC的距离为，透明半圆柱体对绿光的折射率为，仅考虑第一次到达AC面的光线。则下列说法正确的是（ ）
A. 绿光束在AC面上一定发生全反射
B. 绿光束在AC面上一定不会发生全反射
C. 若入射光束为红色光束，则到达AC面光一定不会发生全反射
D. 若入射光束为红色光束，则到达AC面的光一定发生全反射
11. 截面为等腰直角三角形的三棱镜如图甲所示。DE为嵌在三棱镜内部紧贴BB'C'C面的线状单色可见光光源，DE与三棱镜的ABC面垂直，D位于线段BC的中点。图乙为图甲中ABC面的正视图。三棱镜对该单色光的折射率为，只考虑由DE直接射向侧面AA'CC的光线。下列说法正确的是（ ）
A. 光从AA'C'C面出射的区域占该侧面总面积的
B. 光从AA'C'C面出射的区域占该侧面总面积的
C. 若DE发出单色光频率变小，AA'C'C面有光出射的区域面积将增大
D. 若DE发出的单色光频率变小，AA'C'C面有光出射的区域面积将减小
12. 均匀介质中，波源位于O点的简谐横波在xOy水平面内传播，波面为圆。t＝0时刻，波面分布如图（a）所示，其中实线表示波峰，虚线表示相邻的波谷。A处质点的振动图像如图（b）所示，z轴正方向竖直向上。下列说法正确的是（ ）
A. 该波从A点传播到B点，所需时间为4 s
B. t＝6 s时，B处质点位于波峰
C. t＝8 s时，C处质点振动速度方向竖直向上
D. t＝10 s时，D处质点所受回复力方向竖直向上
三、实验题（共2个小题，13题4分，14题9分，共13分）
13. 某实验小组在用激光笔测量半圆形玻璃砖折射率的实验中，足够长的光屏与半圆形玻璃砖的直边平行，O点为玻璃砖圆心，为法线。当激光沿AO方向入射时光屏上未出现光斑；当激光沿BO方向入射时光屏上C点出现光斑，如图所示。

（1）激光沿AO方向入射时光屏上未出现光斑的原因是_______。
（2）过B点作的垂线，垂足为D。测得和，则该玻璃砖的折射率______（用和表示）。
14. 利用双缝干涉测量光的波长实验中，双缝相距d，双缝到光屏的距离L，用某种单色光照射双缝得到干涉条纹如图所示，分划板在图中A、B位置时游标卡尺读数如图所示，则：
（1）分划板在图中A、B位置时游标卡尺读数分别为___________mm，___________mm，相邻两条纹间距___________mm；
（2）波长的表达式___________（用、L、d表示）；
（3）若将滤光片由红色换为绿色，得到的干涉条纹间距将___________（选填“变大”“不变”或“变小”）；
（4）若仅将屏向远离双缝的方向移动。可以___________（填“增加”或“减少”）从目镜中观察到的条纹个数。
四、计算题（共4题，合计47分）
15. 如图所示，一质量为M的无底木箱，放在水平地面上，一轻质弹簧一端悬于木箱的顶部，另一端挂着用细线连接在一起的两物体A和B，．剪断A、B间的细线后，A做简谐运动，求当A运动到最高点时，木箱对地面的压力大小。
16. 一列沿x轴负向传播的简谐横波在t=0时刻波的图象如图所示，经0.1s，质点M第一次回到平衡位置，求：
（1）写出M点的振动方程；
（2）这列波传播的速度大小；
（3）质点M在1.2s内，走过的路程。
17. 如图甲所示，真空中的半圆形透明介质，半径为R，圆心为O，其对称轴为OA，一束单色光沿平行于对称轴的方向射到圆弧面上。光线到对称轴的距离为，经两次折射后由右侧直径面离开介质。已知该光线的入射角和出射角相等，真空中的光速为c。求：
（1）透明介质的折射率n；
（2）单色光在介质中传播的时间t；
（3）如图乙所示，将透明介质截取下半部分OAB，用黑纸覆盖OB。用该单色光平行于横截面，与界面OA成30°角入射，若只考虑首次入射到圆弧AB上的光，求圆弧AB上有光射出的弧长L。（取）
18. 如图甲所示A为中间挖去圆柱形区域的长方体玻璃砖，挖去区域的底面半径为R，圆心为O。该区域内部有底面半径为的透明圆柱体B，底面圆心也为O，虚线为A、B的水平中轴线。有一细单色光束紧贴底面平行于轴线射入玻璃砖A，已知光在A中的传播速率为v，玻璃砖对该光的折射率为n1，时，可近似认为，不考虑反射。
（1）若光束经折射后恰好与B相切，求入射光束与轴线的距离d；
（2）求在（1）情景中光在A、B之间空气中传播的时间t；
（3）若光束能够进入B且在A、B中任意界面发生折射时入射角和折射角均小于5°，为使进入玻璃砖A的光束与从玻璃砖A射出的光束共线（如图乙所示），B的折射率n2应为多少。