吉林省普通高中友好学校联合体2023-2024学年高二下学期期中考试物理试卷（解析版）

这是一份吉林省普通高中友好学校联合体2023-2024学年高二下学期期中考试物理试卷（解析版），共12页。试卷主要包含了请将答案正确填写在答题卡上，8s，振子的速度方向向左， 下列说法正确的是，4m等内容，欢迎下载使用。
注意事项：
1.答题前填写好自己的姓名、班级、考号等信息
2.请将答案正确填写在答题卡上
本试卷满分100分，考试时间75分钟；
第I卷选择题（共计46分，1-7单选每题4分，8-10多选每题6分）
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
【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. 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
【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. 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. t=0.8s，振子的速度方向向左
B. t=0.2s时，振子O点右侧6cm处
C. t=0.4s和t=1.2s时，振子的加速度完全相同
D. t=0.4s到t=0.8s的时间内，振子的速度逐渐减小
【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. 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12 m/s，则波长和频率分别是（ ）
A. 3 cm；200 HzB. 6 cm；200 Hz
C. 2 cm；400 HzD. 12 cm；50 Hz
【答案】B
【解析】由波形图可知，波长λ= 6cm，则周期为
所以频率为
故B正确，ACD错误。
故选B。
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
【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. 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
【答案】C
【解析】A B．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. 一列简谐横波沿直线传播，直线上相距10.5m的质点a、b的振动图像分别如图中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20cm
B. 该波由质点b传播到质点a可能历时3s
C. 该波的波速大小不可能为10.5m/s
D. 该波的波长可能为8.4m
【答案】D
【解析】A．由振动图像可知，该波的振幅为10cm，A错误；
BCD．由题意分析可知，质点a、b间的距离满足
（n=0，1，2，3，⋯）
可得
（n=0，1，2，3，⋯）
由振动图像可知，该波的周期为
则有波速为
（n=0，1，2，3，⋯）
该波由质点b传播到质点a可能经历的时间
s（n=0，1，2，3，⋯）
故该波由质点b传播到质点a不可能历时3s，波速大小可能为10.5m/s，波长可能为8.4m，BC错误，D正确。
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
【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. 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
【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。
10. 如图（a）为一列简谐横波在t=2s时的波形图，图（b）为介质中平衡位置在x=1.5m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. 0~2s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
【答案】BC
【解析】A．图（a）为t=2s时的波形图，图（b）为在x=1.5m处的质点P的振动图像，该质点在t=2s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λ=2m，由图（b）可知周期T=4s，则波速
B正确；
C．在0~2s时间内，质点P运动路程为
s=2A=2×4cm=8cm
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。
第II卷非选择题（共计54分）
三、实验题（共计14分；11题6分，12题8分）
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___________。
【答案】D B
【解析】[1][2]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。
[3]根据双缝干涉的条纹间距关系式，有
其中
带入解得
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，由图乙可知，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）。
【答案】（1）2.0 （2）
【解析】（1）[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T=2.0s；
（2）[2][3]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
四、解答题（共计40分；13题10分，14题14分，15题16分）
13. 一物体沿x轴做简谐运动，振幅为8cm，频率为0.5Hz，在t=0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？
【答案】（1）x=0.08sinm；（2）1.6m
【解析】（1）简谐运动振动方程的一般表达式为
x=Asin（ωt＋φ0）
根据题给条件有A=0.08m
ω=2πf=2π×0.5rad/s=πrad/s
所以
x=0.08sin（πt＋φ0）m
将t=0时，x0=0.08m代入解得
φ0=
故振动方程为
x=0.08sinm
（2）周期为
故10s内通过的路程是
s=×4A=×4×0.08m=1.6m
14. 如图所示，折射率n=、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。
【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i=60°，折射角为r=30°，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. 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。
【答案】（1）1m/s；（2）
【解析】（ⅰ）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
（ⅱ）从时刻起经过5s，质点P所通过的路程为
质点所通过的路程为
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