湖北省部分省级示范高中2024-2025学年高二上学期期中测试物理试卷(含答案)

这是一份湖北省部分省级示范高中2024-2025学年高二上学期期中测试物理试卷(含答案)，共17页。试卷主要包含了单选题，多选题，实验题，计算题等内容，欢迎下载使用。

一、单选题
1．关于机械波的干涉和衍射，下列说法正确的是( )
A.产生稳定干涉现象的必要条件之一，就是两列波的频率相等
B.有的波能发生衍射现象，有的波不能发生衍射现象
C.当障碍物的尺寸比波长大很多时，是不能发生衍射现象的
D.在干涉图样中，振动加强区域的质点，其位移始终保持最大
2．光纤通信采用的光导纤维由内芯和外套组成，如图所示，一复色光以入射角射入光导纤维后分为a、b两束单色光，a、b两单色光在内芯和外套界面发生全反射，下列说法正确的是( )
A.内芯折射率小于外套的折射率
B.a光光子的能量大于b光光子的能量
C.在内芯介质中单色光a的传播速度比b大
D.入射角由逐渐增大时，b光全反射现象先消失
3．在如图所示的四种电场中，分别标记有a、b两点。其中a、b两点的电势相等，电场强度相同的是( )
A.甲图：与点电荷等距的a、b两点
B.乙图：两等量异种电荷连线的中垂线上与连线等距的a、b两点
C.丙图：点电荷与带电平板形成的电场中靠近平板上表面的a、b两点
D.丁图：匀强电场中的a、b两点
4．如图所示为某弹簧振子在0~5s内的振动图像，由图可知，下列说法中不正确的是( )
A.振动周期为4s，振幅为8cm
B.第2s末振子的速度为零，加速度为正向的最大值
C.从第1s末到第2s末振子的位移增加，振子在做加速度减小的减速运动
D.第3s末振子的势能最小
5．一列简谐横波在时刻的波形如图甲所示，质点P、Q在x轴上的位置为和从此时开始，P质点的振动图像如图乙所示，下列说法正确的是( )
A.该波沿x轴正向传播
B.此后P、Q两点速度大小始终相等
C.时，Q质点的位移为
D.若此波遇到另一列简谐横波发生了干涉现象，则所遇到的波的频率为0.5Hz
6．下面是某同学对电场中的一些概念及公式的理解，其中正确的是( )
A.根据电场强度的定义式可知，电场中某点的电场强度与试探电荷所带的电荷量成反比
B.根据电容的定义式可知，电容器的电容与其所带电荷量成正比，与两极板间的电压成反比
C.根据真空中点电荷的电场强度公式可知，电场中某点的电场强度与场源电荷所带电荷量无关
D.根据电势差的定义式可知，带电荷量为1C的正电荷，从A点移动到B点克服电场力做功为1J，则A、B两点间的电势差为
7．如图所示，真空中水平放置的平行板电容器的两极板与电压恒定的电源相连，下极板接地，当两极板间距为d时，两极板间的带电质点恰好静止在P点，当把上极板快速向下平移距离l后，电容器所带的电荷量在极短时间内重新稳定，带电质点开始运动，重力加速度大小为g，则上极板向下平移后( )
A.电容器所带的电荷量不变B.带电质点将向下运动
C.P点的电势升高D.带电质点的加速度大小为
二、多选题
8．小刚将一束复色光经玻璃三棱镜折射后分解为互相分离的a、b、c三束单色光。比较a、b、c三束光，可知( )
A.当它们在真空中传播时，c光的速度最大
B.当它们在玻璃中传播时，c光的波长最小
C.若它们都从玻璃射向空气，c光发生全反射的临界角最大
D.对同一双缝干涉装置，c光干涉条纹之间的距离最小
9．一列沿x轴传播的简谐横波，如图1所示是时刻的波形图，P和Q是这列简谐横波上的两个质点，如图2所示是质点Q的振动图像。下列说法正确的是( )
A.该列波沿x轴正方向传播，波速大小为1m/s
B.该列波与频率为0.5Hz的简谐横波相遇时一定能发生稳定干涉
C.时，质点P的加速度最大，方向沿y轴正方向
D.从到，质点Q通过的路程为1.2m
10．如图所示，质量为m、电荷量为+q的带电小球（可视为点电荷）通过一长度为l的绝缘轻绳悬挂于水平天花板上的O点，初始时静止于B点。某瞬间在天花板下方加上范围足够大且方向水平向右的匀强电场，小球将由静止开始运动，运动过程中轻绳始终绷紧，小球运动到最高点A时轻绳与竖直方向的夹角为θ（）。重力加速度大小为g，不计空气阻力，下列说法正确的是( )
A.小球运动到A点时所受合力为0
B.匀强电场的电场强度大小
C.小球受到的电场力大小
D.小球在运动过程中到达A点时的机械能最大
三、实验题
11．某探究小组探究单摆的装置如图甲所示，细线端拴一个球，另一端连接拉力传感器，固定在天花板上，将球拉开一个很小的角度静止释放，传感器可绘制出球在摆动过程中细线拉力周期性变化的图像，如图乙所示。
（1）用游标卡尺测出小球直径d如图丙所示，读数为________mm；
（2）现求得该单摆的摆长为L，则当地的重力加速度为________（用题中的字母表示，包括图乙中）；
（3）若科学探险队员在珠穆朗玛峰山脚与山顶利用该装置分别作了实验。在山脚处，他作出了单摆图像为如图丁中直线c，当他成功攀登到山顶后，他又重复了在山脚做的实验，则利用山顶实验数据作出的图线可能是图丁中的直线________。
12．可发出红、黄、绿三色光的多层警示灯，被广泛应用于数控机床、电子机械自动化生产线等工业领域。某同学想采用如图甲所示的实验装置测定三种色光的波长：
（1）打开多层示警灯的绿光灯，将遮光筒对准光源放置。在光源和双缝之间还必须放置一个________（选填“滤光片”、“单缝”），其目的是为了保证经双缝得到的两列光是________（相干/非相干）光；
（2）已知双缝之间的距离为，双缝到屏的距离为，绿光的干涉图样如下图乙所示，分划板中心刻度线在A位置时螺旋测微器的读数为，在B位置时读数如图丙所示，为________，则该绿光的波长为________（计算结果保留三位有效数字）
（3）该同学又进行了几组实验，通过照相底片记录了干涉图样，分别测定了红光、黄光的波长（红光、黄光）。下图中（a）（b）（c）是实验中记录下的三种色光的干涉图样，但被不小心弄混了，经判断绿光产生的干涉图样是图________（选填a、b、c）。
四、计算题
13．如图所示，三角形ABC为某透明介质的横截面，O为BC边的中点，位于截面所在平面内的一束光线自O以角度i入射，第一次到达AB边恰好发生全反射.已知，BC边长为2L，该介质的折射率为.求：
（i）入射角i;
（ii）从入射到发生第一次全反射所用的时间（设光在真空中的速度为c，可能用到：或）.
14．如图所示，一质量为、带电荷量大小为的小球，用绝缘细线悬挂在水平向右的匀强电场中，假设电场足够大，静止时悬线向左与竖直方向夹角为。小球在运动过程中电荷量保持不变，重力加速度g取，求：
(1)电场强度E的大小；
(2)若在某时刻将细线突然剪断，求经过2s时小球的速度大小v及方向。
15．如图所示，水平放置的平行板电容器，上极板带正电，下极板接地。极板长两极板间距离。大量分布均匀的带负电粒子流以相同的水平初速度从两板正中央下方连续射入极板间，粒子刚进入时极板间电压，极板正中央的粒子刚好落到上极板中点O处。已知微粒质量，电量，电容器电容，忽略粒子的重力、相互之间的作用力和空气阻力。求：
(1)粒子刚进入时极板间电压，极板正中央的粒子刚好落到上极板中点O处，求带电粒子入射初速度的大小；
(2)由于电场力作用微粒能落到上极板上，使两极板间的电势差逐渐减小，当两极板间电场强度为多大时，不再有带电粒子落到极板；
(3)最终落到极板上的带电粒子总个数。
参考答案
1．答案：A
解析：A.产生稳定干涉现象的必要条件之一，就是两列波的频率相等，故A正确；
B.衍射现象是波特有的现象，所以波都发生衍射现象，故B错误；
C.当障碍物的尺寸与波长相比时，相差不多或者比波长更小时，能发生明显衍射现象，故C错误；
D.在干涉图样中，振动加强区域的质点，其振幅最大，但位移可以为零，故D错误。
故选A。
2．答案：C
解析：A.光在内芯和外套界面发生全反射，可知光从光密介质射入光疏介质，则内芯的折射率大于外套的折射率，A错误；
B.由图可知，a光射入光导纤维后的折射角大于b光，由折射定律可知光导纤维对a的折射率小于b光的折射率，则a光的频率小于b光，根据光子能量公式，b光子的能量大于a光光子的能量，B错误；
C.根据折射率公式
可以判断a光在光导纤维中的速度大于b光，C正确；
D.根据
可知，a光的临界角比b光的大，所以入射角由逐渐增大时，a光全反射现象先消失，D错误。
故选C。
3．答案：B
解析：A.甲图为单独一个正电荷，则a、b两点电势相等，电场强度大小相等但方向不同，A错误；
B.乙图为等量异种电荷，则a、b两点电势均为零，且电场强度相同，B正确；
C.丙图中a电场强度小于b点电场强度，a点距负电极板更近，电势低于b点电势，C错误；
D.丁图为匀强电场，则a、b两点电场强度相同，沿电场线方向电势降低，则a点电势低于b点电势，D错误。
故选B。
4．答案：C
解析：A.由图可知，振动周期为4s，振幅为8cm，故A正确，不符合题意；
B.第2s末振子达到负的最大位移处，其速度为零，加速度为正向的最大值，故B正确，不符合题意；
C.从第1s末到第2s末振子的位移增加，振子在做加速度增大的减速运动，故C错误，符合题意；
D.第3s末振子处于平衡位置，速度最大，动能最大，势能最小，故D正确，不符合题意。
故选C。
5．答案：B
解析：A.由图乙可知，时刻质点P向下振动，根据“上下坡”法由图甲可知，该波沿x轴负向传播，故A错误；
B.由于P、Q两点间距离等于半个波长，所以两质点振动步调相反，速度大小始终相等，故B正确；
C.由图乙可知，周期为0.2s，所以0.125s时Q质点的位移为
故C错误；
D.若此波遇到另一列简谐横波发生了干涉现象，则两列波频率相同，则所遇到的波的频率为
故D错误。
故选B。
6．答案：D
解析：A.电场强度取决于电场本身，与有无试探电荷无关，所以不能理解成电场中某点的电场强度和试探电荷的电量成反比，A错误；
B.电容是描述电容器容纳电荷本领的物理量，取决于电容器本身，并不是电容器的电容与所带电荷量成正比，与两极板间的电压成反比，B错误；
C.根据点电荷的场强公式
知：Q是场源电荷，所以电场中某点电场强度与场源电荷的电量成正比，与该点到场源电荷距离的平方成反比，C错误；
D.据电势差的定义式
知，带电量为1C正电荷，从A点移动到B点克服电场力做功为1J，即电场力做功为，则A、B点的电势差为，D正确。
故选D。
7．答案：C
解析：A.根据平行板电容器电容的决定式
可知，当上极板向下平移后，极板间的距离减小，导致电容器的电容增大，依题意，电容器极板间电压保持不变，根据
易知电容器所带的电荷量增大。故A错误；
B.根据
又
解得
可知带电质点所受电场力增大，将向上运动。故B错误；
C.根据电势差与场强的关系，可知P点与下极板的电势差为
依题意，下极板接地，电势为零，由
可知P点的电势升高。故C正确；
D.依题意，上极板移动前，有
下极板移动后，有
联立，解得
故D错误。
故选C。
8．答案：BD
解析：A.在真空中各色光的传播速度是一样大的。故A错误；
B.同一介质对不同频率的色光折射率不同，频率越高折射率越大，通过三棱镜后偏折得越厉害。所以a、b、c三束光中，c光折射率最高、频率最高、波长最小。故B正确；
C.若它们都从玻璃射向空气，由于c光折射率最高，根据可知，折射率越大的色光其临界角越小，所以c光发生全反射的临界角最小。故C错误；
D.对同一双缝干涉装置，根据可知，波长越大，干涉条纹之间的距离越大。c光波长最小，干涉条纹之间的距离最小。故D正确。
故选BD。
9．答案：CD
解析：A.由图2可知时刻质点Q振动方向沿y轴正方向，根据“同侧法”可知波的传播方向沿x轴负方向传播，由图1、2可知波长为2m，周期为2s，波速为
故A错误；
B.该列波的频率为
与频率为0.5Hz的简谐横波相位差恒定时相遇才能发生稳定干涉，故B错误；
C.时，质点P到达波谷位置，所以加速度最大，方向沿y轴正方向，故C正确；
D.从到，质点Q通过的路程为
故D正确。
故选CD。
10．答案：BD
解析：A.小球运动到最高点A时速度为0，但加速度不为0，所受合力不为0，选项A错误；
BC.小球从B点运动到A点，由动能定理有
可得
选项B正确，C错误；
D.小球从B点运动到A点的过程中，电场力对小球做正功，小球的机械能增加，因此小球在A点时的机械能最大，选项D正确。
故选BD。
11．答案：（1）18.50（2）（3）a
解析：（1）由题图丙所示游标卡尺可知，游标尺是20分度的，游标尺的精度是0.05mm，游标卡尺示数为
（2）摆球经过平衡位置时细线的拉力最大，在一个周期内摆球两次经过平衡位置，由题图乙所示图像求出单摆的周期
由单摆周期公式
可知，重力加速度
（3）由单摆周期公式
可得
图像的斜率
重力加速度
珠穆朗玛峰山顶的重力加速度小于山脚的重力加速度，因此在峰顶做实验时图像斜率较大，在峰顶做实验作出的图线可能是直线a。
12．答案：（1）单缝；相干（2）6.526；540（3）c
解析：（1）在光源和双缝之间还必须放置一个单缝，其目的是为了保证经双缝得到的两列光是相干。
（2）在B位置时读数
条纹间距为
由解得该绿光的波长为
（3）由波长关系
则干涉图样条纹间距
所以绿光的条纹间距最小，则绿光产生的干涉图样是图c。
13．答案：（i）；（ii）
解析：（i）根据全反射规律可知，光线在AB面上P点的入射角等于临界角C，由折射定律得
①
代入数据得
②
设光线在BC面上的折射角为r，由几何关系得
③
根据光的折射定律
④
联立③④式代入数据得
⑤
（ii）在中，根据正弦定理得
⑥
设所用时间为t，光线在介质中的速度为v，得
⑦
⑧
联立⑥⑦⑧式，代入数据得
⑨
14．答案：(1)
(2)25m/s，方向与竖直方向夹角为37°斜向左下
解析：（1）由平衡条件得小球所受电场力
所以小球所在处的电场强度的大小
（2）细线剪断后，小球所受合力
根据牛顿第二定律，小球的加速度
所以2s时小球的速度大小
速度方向沿原细线方向向下，即方向与竖直方向夹角为37°斜向左下。
15．答案：(1)10m/s
(2)2000N/C
(3)个
解析：（1）由题意，知粒子在极板间做类平抛运动落在上极板中点时，有
根据牛顿第二定律知
联立可得
（2）当粒子恰好从上极板右边缘飞出时，有
联立可得
即当两极板间电场强度为2000N/C时，不再有带电粒子落到极板；
（3）由（2）问可得，当两极板间的电势差为
时，不再有带电粒子落到上极板，在这一过程中，电容器极板上减少的电荷量为
则落到上极板的带电粒子数为
个