【物理】江西省赣州市二十四校重点中学联考2024-2025学年高二下学期4月期中试题（解析版）

这是一份【物理】江西省赣州市二十四校重点中学联考2024-2025学年高二下学期4月期中试题（解析版），共15页。试卷主要包含了答题前，考生务必将自己的姓名等内容，欢迎下载使用。
本试卷满分100分，考试用时75分钟。
注意事项：
1、答题前，考生务必将自己的姓名、考生号、考场号、座位号填写在答题卡上。
2、回答选择题时，选出每小题答案后，用铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑。如需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其他答案标号。回答非选择题时，将答案写在答题卡上。写在本试卷上无效。
3、考试结束后，将本试卷和答题卡一并交回。
一、选择题：本题共10小题，共46分。在每小题给出的四个选项中，第1~7题只有一项符合题目要求，每题4分；第8~10题有多项符合题目要求，每题6分，全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。
1. 潜艇利用声呐系统探测敌舰的位置。若潜艇声呐系统向潜艇四周发射频率为的超声波脉冲信号，一艘驱逐舰加速驶近潜艇，则水中被驱逐舰反射回来的超声波与声呐系统发出的超声波相比（ ）
A. 频率不变，波速不变
B. 频率变大，波速不变
C. 频率变小，波速变小
D. 频率变大，波速变大
【答案】B
【解析】超声波在同种介质（水）中的传播速度是由介质本身的性质决定的 ，只要介质不变，波速就不变。所以被驱逐舰反射回来的超声波与声呐系统发出的超声波在水中波速相同。当驱逐舰加速驶近潜艇时，声源（潜艇声呐发出的超声波）与观察者（潜艇接收反射波）之间的距离在减小。根据多普勒效应，当波源与观察者相互靠近时，观察者接收到的频率会变大 。即潜艇接收到被驱逐舰反射回来的超声波频率比发出时的频率f大。 综上， B选项符合题意。
2. 如图所示，弹簧振子在两点之间做简谐运动，点为振子的平衡位置，两点相距16cm。自振子从左向右经过点时开始计时，0.6s后振子首次到达点。下列说法正确的是（ ）
A. 该弹簧振子的振幅为16cm
B. 该弹簧振子的周期为0.8s
C. 0.2s~0.4s内振子的加速度逐渐增大
D. 0.4s~0.6s内振子的速度方向和加速度方向始终相同
【答案】B
【解析】AB．该弹簧振子的振幅为B、C两点距离的一半，即8cm，根据运动的对称性可知，该弹簧振子的周期为0.8s，故A错误，B正确；
C．0.2 s~0.4 s内振子由B点运动到O点，振子偏离平衡位置的位移减小，回复力减小，所以0.2s~0.4s内振子的加速度逐渐减小，故C错误；
D．0.4s~0.6s内振子从O点运动到C点，振子做减速运动，它的速度方向和加速度方向相反，故D错误。
故选B。
3. 沙漠里经常会出现海市蜃楼，这是由于不同高度的空气层温度不同，折射率也不同，光线被不断折射，人们逆着光就看到了蜃景。此过程简化的模型如图所示，一束光从第1层空气入射，在第3层和第4层界面发生了全反射，下列说法正确的是（ ）
A. 第1层空气的折射率比第2层空气的折射率小
B. 第3层空气的折射率比第4层空气的折射率大
C. 光在第1层空气中的传播速度大于在第2层空气中的传播速度
D. 光在第2层空气中的传播速度大于在第3层空气中的传播速度
【答案】B
【解析】AC．由光路图可知，光在第1层空气的入射角小于第2层空气的折射角，则第1层空气相对于第2层空气为光密介质，第1层空气的折射率比第2层空气的折射率大，根据
可知在第1层空气中的传播速度小于在第2层空气中的传播速度，故AC错误；
B．由题意可知，光在第3层和第4层界面发生了全反射，则第3层空气相对于第4层空气为光密介质，第3层空气的折射率比第4层空气的折射率大，故B正确；
D．由光路图可知，光在第2层空气的入射角小于第3层空气的折射角，则第2层空气相对于第3层空气为光密介质，第2层空气的折射率比第3层空气的折射率大，根据
光在第2层空气中的传播速度小于在第3层空气中的传播速度，故D错误。
故选B。
4. 如图所示，圆形槽中盛有水银，将一根金属制成的弹簧悬挂在圆形槽中心上方，弹簧下端始终和槽中的水银接触，现给弹簧通入恒定电流，稳定后，下列说法正确的是（ ）
A. 弹簧内部的磁场方向竖直向下
B. 弹簧内的电流相互作用，使得弹簧变长
C. 弹簧内的电流相互作用，使得弹簧上下振动
D. 自上向下看水银面顺时针转动
【答案】D
【解析】A．根据安培定则可知，弹簧内部的磁场方向竖直向上，A错误；
BC．弹簧中各匝电流方向相同，同向电流相互吸引，稳定后弹簧变短，BC错误；
D．圆形槽水银中的电流从圆心向外流动，根据左手定则可知，自上向下看水银面顺时针转动，D正确。
5. 一个圆环翡翠的横截面如图所示，为内圆和外圆的圆心，内圆的半径为，外圆的半径为。现让一细束单色光从点以的入射角射入翡翠，折射光线恰好与内圆相切，后从点射出。则翡翠的折射率为（ ）
A. B. C. D.
【答案】C
【解析】设折射角为r，根据几何关系有
根据折射定律有
代入题中数据，解得
6. 如图甲所示，在一条张紧的绳子上挂单摆，摆的摆长相同且小于摆的摆长。当摆振动的时候，通过张紧的绳子给其他各摆施加驱动力，使摆、摆也振动起来。摆的振动图像如图乙所示，摆的共振曲线如图丙所示，不计空气阻力，下列说法正确的是（ ）
A. 图乙中
B. 此时摆振幅大于摆的振幅
C. 此时摆的振动频率大于摆的振动频率
D. 此时摆的振动周期大于摆的振动周期
【答案】A
【解析】A．题图乙中等于b摆的振动周期，也是a摆的振动周期，根据题图丙可知，摆的固有频率
b摆的固有周期
此时b摆的振动周期等于a摆的振动周期，所以题图乙中
故A正确；
B．根据单摆周期公式
可知，b摆的固有周期大于a摆的振动周期，c摆的固有周期等于a摆的振动周期，当驱动频率等于固有频率时会发生共振，振幅最大，所以此时c摆会发生共振，c摆的振幅大于b摆的振幅，故B错误；
CD．此时b摆和c摆做受迫振动，它们的振动周期均等于驱动力（a摆）的振动周期，故CD错误。
故选A。
7. 一干涉实验装置如图所示，单缝、双缝和的中点、光屏上的点均位于一条直线上且该条直线与光屏垂直，波长为的单色光平行于该直线从单缝左侧射入，光屏上点处是上方的第3条亮条纹（不包括点处的亮条纹）的中心，相邻亮条纹的中心间距为。将矿泉水填充到特定容器中，并将容器放置在双缝与光屏之间，使双缝和光屏间充满矿泉水，相邻亮条纹的中心间距变为。下列说法正确的是（ ）
A. 放入特定容器前，间的距离为
B. 放入特定容器后，入射光进入矿泉水后的频率变大
C.
D. 矿泉水的折射率为
【答案】D
【解析】A．设双缝与之间的距离为d，双缝到光屏的距离为L，则
根据题述条件可知，放入特定容器前，、间的距离为，故A错误；
B．放入特定容器后，入射光的频率不发生改变，故B错误；
CD．设入射光在矿泉水中的波长为，矿泉水的折射率为n，则有，，
联立可得，
故C错误，D正确
故选D。
8. 两列简谐横波在同一均匀介质中相向传播，波源产生的波沿轴正方向传播，波源产生的波沿轴负方向传播，波速均为，时刻的波形如图所示。下列说法正确的是（ ）
A. 两列波能发生稳定的干涉现象
B. 波源要比波源晚振动
C. 波源和波源的起振方向相反
D. 波源和波源在传播过程中遇到尺寸为的障碍物时，均能发生明显的衍射现象
【答案】BD
【解析】A．题图可得波源M、波源N的波长分别为
则波源M、波源N的频率分别为
可知两列波频率不同，两列波能不能发生稳定的干涉现象，故A错误；
B．题图可知M、N的传播时间分别为
故波源要比波源晚振动，故B正确；
C．同侧法可知质点4、质点7的起振方向均向上，故波源和波源的起振方向相同，故C错误；
D．发生明显衍射的条件是障碍物或孔的尺寸比波长小或跟波长差不多 。从图中可知两列波波长都大于4m，而障碍物尺寸为50cm=0.5m，远小于波长。故二者均能发生明显的衍射现象，故D正确。
故选BD。
9. 如图所示，轻质弹簧下端固定在水平地面上，上端与质量为的钢板连接，钢板静止时，弹簧的压缩量为。质量也为的物块从钢板正上方某处由静止开始自由落下，打在钢板上并立刻与钢板粘连，钢板和碰撞后称为结合体，结合体此后做简谐运动，弹簧的最大压缩量为，从钢板与碰撞完成到弹簧达到最大压缩量所用的时间为，重力加速度大小为，下列说法正确的是（ ）
A. 结合体的最大回复力为
B. 结合体的振幅为
C. 结合体周期为
D. 从钢板与碰撞完成到结合体第一次回到平衡位置所用的时间为
【答案】BC
【解析】AB．结合体做简谐运动，设结合体到达平衡位置时弹簧的压缩量为，则
初始时根据平衡条件有
弹簧的最大形变量为，则结合体的振幅
此时结合体的回复力最大，最大回复力
故A错误，B正确；
CD．发生碰撞处到平衡位置的距离为，且，设结合体的周期为T，从钢板与A碰撞完成到结合体第一次回到平衡位置所用的时间
依据题意有
解得
联立解得
故C正确，D错误。
故选BC。
10. 如图所示，甲、乙两粒子无初速度经加速电场加速后，均能沿水平虚线进入速度选择器，且沿直线运动打在右侧荧光屏上的点。不计两粒子受到的重力，已知甲粒子的质量大于乙粒子的质量，下列说法正确的是（ ）
A. 甲粒子的速度等于乙粒子的速度
B. 甲粒子的动能等于乙粒子的动能
C. 甲粒子的电荷量大于乙粒子的电荷量
D. 甲粒子的比荷大于乙粒子的比荷
【答案】AC
【解析】A．对粒子经过速度选择器分析，根据平衡条件有
即通过速度选择器的所有粒子的速度大小均为
则甲粒子的速度等于乙粒子的速度，故A正确；
B．由于甲粒子的质量大于乙粒子的质量，又因为v相同，故甲的动能大于乙的动能，故B错误；
C．在加速电场有
因为v相同，且甲粒子的质量大于乙粒子的质量，可知甲粒子的电荷量大于乙粒子的电荷量，故C正确；
D．在加速电场有
整理得
因为v，U相同，甲乙比荷一定相等，故D错误。
故选AC。
二、非选择题：本题共5小题，共54分。
11. 时光实验小组的同学在做测定玻璃的折射率实验，所用器材有：玻璃砖、大头针、刻度尺、圆规、笔、白纸。如图甲所示，在玻璃砖一侧插上大头针，确定入射光线，然后在玻璃砖的另一侧插上和两枚大头针，以确定光在玻璃砖中的折射光线。
（1）确定的位置时，应透过玻璃砖观察，使挡住_____（填“”“”或“和”）的像；确定的位置时，应透过玻璃砖观察，使挡住和_____（填“”“”或“和”）的像。
（2）如图乙所示，在确定入射角和折射角并完成了光路图以后，由于没有量角器，同学们以点为圆心、适当半径作圆，圆与入射光线、折射光线分别交于A、B点，过A点和B点作垂直法线的直线，与法线的交点分别为C点和D点，测得，则该玻璃的折射率_____。（结果保留两位小数）
（3）该实验小组的同学想用两块同样的玻璃直角棱镜来做实验，如图丙所示，两块棱镜放在空气中，两者的面是平行放置的，大头针的连线垂直于面，若操作无误，则在右边的大头针应该是_____（填选项代号）。
A. B. C. 、D.
【答案】（1）和 和 （2）1.35 （3）D
【解析】（1）在插大头针时，要透过玻璃砖观察，使挡住的像；在插大头针时，要透过玻璃砖观察，使挡住和的像
（2）设圆的半径为，折射率
（3）把两玻璃砖之间的空气层看作“平行空气砖”，根据折射定律及几何知识可知，经过的光线经两块玻璃砖的分界处向下偏转，然后射入右侧玻璃砖后平行射出，光路图如图所示
因此在玻璃砖右边的大头针应该是
故选D。
12. “开拓”学习小组的同学们正在利用智能手机和一个磁性小球进行“用单摆测量重力加速度”实验，实验装置如图甲所示。
（1）学习小组的同学用游标卡尺测得磁性小球的直径，示数如图乙所示，则磁性小球的直径______。
（2）将摆线上端固定在铁架台上，下端固定在磁性小球上，将智能手机磁传感器置于磁性小球平衡位置正下方，使小球在竖直面内做小角度摆动（摆角小于5°），打开智能手机的磁传感器，测量磁感应强度的变化。手机软件记录的磁感应强度随时间变化的关系如图丙所示，则单摆的周期______（用和表示）。
（3）假设实验过程中，由于摆线上端未固定牢，摆动过程中出现松动，则根据单摆周期公式直接求得的值______（填“偏大”“偏小”或“不变”）。
【答案】（1）10.75 （2） （3）偏小
【解析】（1）图乙可知游标卡尺精度为0.05mm，则小球的直径
（2）磁性小球经过最低点时手机软件测得的磁感应强度最大，设单摆的周期为T，根据题图可知
（3）摆线上端未固定牢，摆动过程中出现松动，摆长变长，根据
可知，测得的重力加速度偏小。
13. 某学校有一个景观水池，水池底部中央安装有一个可向整个水面各个方向发射红光光源（视为质点），同学们观察到水面上有光射出的区域是圆形，水池的横截面如图所示。已知光源到水面的距离为，圆形区域的半径，光在真空中的传播速度为，不考虑多次反射。求：
（1）水对红光的折射率；
（2）能够射出水面的红光中，在水中传播的最短时间。
【答案】（1） （2）
【解析】（1）红光恰好发生全反射处为圆形区域的边缘，光路图如图所示
红光发生全反射的临界角满足
根据几何关系有
代入题中数据，解得
（2）红光在水中传播的最短距离
红光在水中的传播速度
红光在水中传播的最短时间
解得
14. 一列沿轴正方向传播的简谐横波在时刻的波动图像如图甲所示，质点的振动图像如图乙所示，质点和质点的平衡位置坐标分别为、。求：
（1）该波的传播速度；
（2）质点的振动方程（用正弦函数表示）。
【答案】（1） （2）
【解析】（1）由题图可知，这列波的波长
质点Q的振动周期
T=0.4s
这列波的传播速度
解得v=30m/s
（2）质点P的初相位
质点P振动的圆频率
质点P的振动方程为
解得
15. 如图所示，、为两平行的直线，间距为，两直线之间为真空区域，上方的无限大空间有垂直于纸面向里的匀强磁场Ⅰ，下方的无限大空间有垂直于纸面向外的匀强磁场Ⅱ。现有一质量为、电荷量为的带正电粒子，以速度从上的点射入两直线之间的真空区域，速度方向与的夹角，粒子经匀强磁场Ⅰ偏转一次后恰好返回点，不计粒子所受的重力。
（1）求匀强磁场Ⅰ的磁感应强度的大小；
（2）求粒子从点出发到返回点所用的时间；
（3）若匀强磁场Ⅱ的磁感应强度，求粒子第一次通过时的位置到粒子第十次通过时的位置的距离。
【答案】（1） （2） （3）
【解析】（1）设粒子在匀强磁场I中做匀速圆周运动的半径为，根据几何关系有
根据洛伦兹力提供向心力有
解得
（2）粒子在真空区域做匀速直线运动，粒子在真空区域通过的路程
粒子在匀强磁场I中的速度偏转角
对应的圆弧长
粒子从M点出发到返回M点所用的时间
解得
（3）设粒子在匀强磁场II中做匀速圆周运动的半径为，根据洛伦兹力提供向心力有
粒子在匀强磁场I中偏转一次，在上向左移动的距离
粒子在匀强磁场Ⅱ中偏转一次，在上向左移动的距离
粒子第一次通过时的位置到粒子第十次通过时的位置的距离
解得