河北省衡水市2024-2025学年高二下学期4月期中联考物理试卷（解析版）

这是一份河北省衡水市2024-2025学年高二下学期4月期中联考物理试卷（解析版），共15页。
注意事项：
1．答题前，先将自己的姓名、准考证号填写在试卷和答题卡上，并将条形码粘贴在答题卡上的指定位置。
2．请按题号顺序在答题卡上各题目的答题区域内作答，写在试卷、草稿纸和答题卡上的非答题区域均无效。
3．选择题用2B铅笔在答题卡上把所选答案的标号涂黑；非选择题用黑色签字笔在答题卡上作答；字体工整，笔迹清楚。
4．考试结束后，请将试卷和答题卡一并上交。
一、选择题：本题共7小题，每小题4分，共28分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。
1. 下列判断准确无误的是（ ）
A. 甲图是小孔衍射的图样，也被称为“泊松亮斑”
B. 乙图是薄膜干涉的应用，可用来检测平面的平整程度
C. 丙图中，用3D眼镜看3D电影感受到的立体影像是利用了光的干涉现象
D. 丁图中，阳光下吹出的肥皂泡呈现出彩色花纹是光的全反射现象
【答案】B
【解析】A．甲图是小孔衍射的图样，而“泊松亮斑”是圆板衍射，故不是“泊松亮斑”，故A错误；
B．乙图是薄膜干涉的应用，用来检测平面的平整程度。若干涉条纹是直的干涉条纹则表明平面平整，故B正确；
C．看3D电影所特制的眼镜两镜片相当于两透振方向彼此垂直的偏振片，能够看到两种不同方向振动的光，形成了立体感，即戴上特制眼镜看3D电影有立体感是利用了光的偏振原理，故C错误；
D．太阳光下的肥皂泡呈现出彩色条纹，是由于肥皂膜上下表面反射回的光相遇发生干涉形成的，故是光的干涉现象，故D错误。
故选B。
2. 下列说法正确的是（ ）
A. 温度是物体的分子热运动剧烈程度的标志，气体温度降低，每个分子的动能都变小
B. 内能是物体中所有分子热运动所具有的动能的总和
C. 气体压强仅与气体分子的平均动能有关
D. 已知阿伏加德罗常数为，则mkg水中所含氢原子数是个
【答案】D
【解析】A．物体的温度是它的分子热运动的平均动能的标志，标志着物体的分子热运动的剧烈程度，气体温度降低，则分子的平均动能变小，并不是每个分子动能都变小，故A错误；
B．内能是物体内所有分子的分子热运动动能和分子势能的总和，故B错误；
C．气体压强不仅与气体分子的平均动能有关，还与气体分子的数密度有关，故C错误；
D．mkg水中所含水分子数为
个
一个水分子中含有两个氢原子，则所含的氢原子数为个，故D正确。
故选D。
3. 每年夏季，我国多地会出现日晕现象。日晕是太阳光通过卷层云时，受到冰晶的折射或反射形成的。一束太阳光射到正六边形冰晶时的光路图如图所示，a、b为其折射出的光线中的两种单色光。下列说法正确的是（ ）
A. a光的频率大于b光
B. a光的波长大于b光
C. 在冰晶中，b光的传播速度比a光大
D. 在真空中，a光的传播速度比b光大
【答案】B
【解析】AB．根据题图可知，a光的偏折角小于b光的偏折角，根据折射定律可知，冰晶对a光的折射率小于对b光的折射率，则a光的频率小于b光，a光的波长大于b光，故A错误，B正确；
D．在真空中，a光的传播速度等于b光，故D错误；
C．根据知，在冰晶中，b光的传播速度比a光小，故C错误。
故选B。
4. 一个有固定转动轴的竖直圆盘如图甲所示，圆盘转动时，固定在圆盘上的小圆柱带动一个T形支架在竖直方向振动，T形支架的下面系着一个由弹簧和小球组成的振动系统，小球做受迫振动。圆盘静止时，让小球做简谐运动，其振动图像如图乙所示（以竖直向上为正方向）。下列说法正确的是（ ）
​
A. 乙图中，t=1s到t=2s小球所受的回复力增加，且方向为x轴正向
B. 乙图中，t=2s到t=3s弹簧弹性势能一定减小
C. 若圆盘以0.5r/s的转速匀速转动，小球振动达到稳定时其振动的周期为4s
D. 若圆盘以0.5r/s的转速匀速转动，欲使小球振幅增加，可使圆盘转速适当减小
【答案】D
【解析】A．以竖直向上为正方向，t=1s到t=2s小球从最低点向平衡位置振动，则所受的回复力减小，振动方向为x轴正向，故A错误；
B．t=2s到t=3s小球从平衡位置向最高点振动，小球可能会经过弹簧的原长，则弹簧弹性势能一直减小或先减小后增大，故B错误；
C．若圆盘以0.5r/s的转速匀速转动，驱动周期为
则小球振动达到稳定时其振动的周期等于驱动的周期，为2s，故C错误；
D．若圆盘以0.5r/s的转速匀速转动，则
欲使小球振幅增加，可使圆盘转速适当减小，故D正确
故选D。
5. 图甲是双缝干涉示意图，两种单色光分别通过同一双缝干涉装置得到的干涉图样如图乙、丙所示，下列说法正确的是（ ）
A. 屏上亮条纹处到双缝的距离一定相等
B. 丙图样比乙图样中光的频率大
C. 若只增大挡板与屏间的距离l，相邻亮条纹间的距离将增大
D. 若挡住挡板上其中一个狭缝，屏上将无亮暗条纹呈现
【答案】C
【解析】A．根据公式
屏上亮条纹处到双缝的距离与光的波长、双缝之间的距离有关，故A错误；
B．根据图乙和图丙可知，丙图的亮条纹间距更大，根据公式
可知丙图样的光波长更大，则频率更小，故B错误；
C．根据上述分析可知，若只增大挡板与屏间的距离l，两种单色光相邻亮条纹间的距离都将增大，故C正确；
D．在双缝干涉实验中，把其中一缝挡住，则发生单缝衍射，仍出现亮暗条纹，但亮暗条纹之间的间距不相等，故D错误。
6. 如图所示，S1、S2是同一种介质中相距8m的两个振动情况完全一致的相干波源，它们振动的方向垂直于直角ΔS1S2P所在的平面，在介质中形成的机械波的波长为0.5m，PS2⊥S1S2，S1P=17m，则S2P上振动加强点有（不包含波源）（ ）
A. 10个B. 12个C. 20个D. 24个
【答案】B
【解析】根据几何关系，则
S1到S2的波程为，即S2P上到两波源的距离之差为波长整数倍的点为n1=16，n2=4；由此可知在S2P上存在波程差为波长整数倍的点，从4到16共12个点（不包含波源），这12个点均为振动加强点。
故选B。
7. 质量为M、长度为L的长木板放在光滑的水平面上，在木板右边有一个销钉把木板挡住，使木板不能向右滑动。质量为m的小物块由距离木板上表面h高处以水平速度平抛，恰好落到木板左端，不反弹，然后刚好能划到木板右端。现在拔去销钉，使木板能在水平面上自由滑动，而小物块仍由距离木板上表面h高处以水平速度平抛到静止的木板左端。设落到木板上后物块在木板上受到的阻力大小恒定，物块可视为质点，则（ ）
A. 拔去销钉，物块落到木板上以后，物块和木板组成的系统水平方向动量守恒，机械能守恒
B. 物块在木板上受到恒定阻力大小为
C. 拔去销钉，物块落到木板上以后的整个过程中，木板对物块的冲量大小为
D. 拔去销钉，由平抛开始到稳定系统损失的能量为
【答案】C
【解析】A．拔去销钉，物块落到木板上以后，木板和物块之间的摩擦力是系统内力，木板和物块组成的系统水平方向动量守恒。物块平抛到木板因摩擦力要做功，故系统机械能不守恒。A错误；
B．当木板固定时，由动能定理可知
解得，B错误；
C．拔去销钉，物块落到木板上后，物块最终与物块共速，木板和物块系统水平方向动量守恒，则根据动量守恒定律可得
解得
整个过程中，木板对物块的冲量为，C正确；
D．拔去销钉，由能量守恒可得
解得，D错误。
二、选择题：本题共3小题，每小题6分，共18分。在每小题给出的四个选项中，有多项是符合题目要求的。全选对的得6分，选不全的得3分，错选得0分。
8. 下列说法正确的是（ ）
A. 如图甲为甲、乙分子间作用力与距离间关系图像，将甲分子固定在坐标原点O，若把乙分子从r3处由静止释放，仅在分子力作用下，乙分子从r3到r1的过程中，两分子的势能先增大后减小
B. 如图乙观察布朗运动时，得到的三个微粒在相等时间内运动位置的连线如图所示，微粒的运动是微粒内部分子无规则运动的宏观表现
C. 如图丙所示为某种气体在两种温度下的气体分子速率分布曲线，分子速率分布呈现“中间多，两头少的趋势”；温度升高，曲线纵坐标峰值变小
D. 如图丁所示若每一小方格的边长为10mm，则油酸薄膜的面积约为8×10−3m2
【答案】CD
【解析】A．仅在分子力作用下，乙分子从r3到r1的过程中，仅受甲分子的吸引力作用，分子力做正功，动能逐渐变大，分子势能逐渐减小，故A错误；
B．微粒的无规则运动，说明微粒受到液体无规则运动的分子的不平衡碰撞，间接说明液体中分子在做永不停息的无规则运动，而不能说明组成微粒的分子无规则运动，故B错误；
C．分子速率分布呈现“中间多，两头少的趋势”；从图中可以看出，温度升高，速率大的分子所占比例变大，曲线峰值向右移动，峰值变小，故C正确；
D．每个正方形的面积为
面积超过正方形面积一半的正方形的个数为80个，则油酸膜的面积约为，故D正确。
故选CD。
9. 中国京剧的特技水袖舞包含了戏曲和舞蹈的成分，别具美感。某京剧演员舞动水袖形成的一列简谐横波在时刻的波形图如图甲所示，P、Q为该波沿传播方向上相距1.5m的两个质点，P点振动领先Q点，时刻Q质点正处于正向最大位移处（图中未画出），图乙为P质点的振动图像。下列说法正确的是（ ）
A. P质点的振动方程为
B. 时刻，P质点振动方向沿y轴正方向
C. 该简谐横波的波长可能为0.4m
D. 该简谐横波的传播速度可能为1.5m/s
【答案】ABD
【解析】A．由图甲和图乙可知，P质点的振幅为
圆频率为
时刻，，可得初相角
则有P质点的振动方程为，故A正确；
B．时刻，由振动图像可知P质点在平衡位置向y轴正方向振动，故B正确；
C．时刻，Q质点在波峰，则有
计算可知，故C错误；
D．根据，其中，
当时
当时
因此该简谐横波的传播速度可能是1.5m/s，故D正确。
故选ABD。
10. 如图所示，静止在光滑水平面上的小车质量M=20kg。从水枪（位置固定不动）中喷出的水柱的横截面积S=10cm2，水的密度ρ=1.0×103kg/m3。若用水枪喷出的水从车后沿水平方向冲击小车的前壁，且冲击到小车前壁的水全部沿前壁流进小车中，当有质量m=5kg的水进入小车时，小车获得速度v=2m/s，以下正确的是（ ）
A. 水枪喷出水柱的速度大小为10m/s
B. 水枪喷出水柱的速度大小为8m/s
C. 此时小车的加速度大小为2.56m/s2
D. 此时小车的加速度大小为3.2m/s2
【答案】AC
【解析】AB．流进小车的水与小车组成的系统动量守恒，设当进入质量为m的水后，水柱速度为v0，则
即，故A正确，B错误；
CD．质量为m的水流进小车后，在极短的时间Δt内，冲击小车的水的质量
设此时水对车冲击力为F，则车对水的作用力为−F，由动量定理有
得
小车的加速度，故C正确，D错误。
三、非选择题：本题共5小题，共54分。
11. 某校“晨露”学习小组设计验证两滑块在碰撞过程中动量守恒的实验装置如图甲所示。
（1）图甲中气垫导轨放置在水平桌面上，导轨上安装有光电门1和光电门2，滑块A、B（含遮光片）的质量分别为、，固定在滑块A、B上的两遮光片的宽度完全相同，用游标卡尺测量遮光片的宽度，示数如图乙所示，则遮光片的宽度______cm。
（2）先将气垫导轨调节成水平状态，再轻推滑块A，测得A通过光电门1的遮光时间，则A的速度大小______（用所给物理量的符号表示），A与B相碰后，B和A先后经过光电门2的遮光时间分别记为和。
（3）实验中为确保碰撞后滑块A不反向运动，应______（填“大于”“等于”或“小于”）。
（4）在实验误差允许的范围内，若满足关系式______（用、、、、表示），则可认为验证了动量守恒定律。
【答案】（1）0.865 （2） （3）大于 （4）
【解析】（1）遮光片的宽度。
（2）根据极短时间的平均速度等于瞬时速度，A的速度大小。
（3）设碰撞前A的速度为，碰撞后A的速度为，B的速度为，根据碰撞前后动量守恒以及能量守恒可得，
解得
实验中为确保碰撞后滑块A不反向运动，应大于。
（4）滑块A碰撞前后的速度为，
滑块B碰撞后的速度为，
若碰撞前后动量守恒，则
整理得
12. 某同学通过实验探究单摆周期与等效重力加速度定量关系，实验装置如图（a）所示，钢球、细线和轻杆组成一个“杆线摆”，杆线摆可以绕着悬挂轴来回摆动，其摆球的运动轨迹被约束在一个倾斜的平面内，这相当于单摆在斜面上来回摆动，但避免了摆球在真实斜面上运动时所受的摩擦力。测量该倾斜平面的倾角，能求出等效重力加速度a的大小，测量不同倾角下的单摆周期T，便能检验T与a的定量关系。已知重力加速度的大小为g，将下列实验补充完整：
（1）斜面倾角的测量。如图（b），铁架台上装一根铅垂线。在铁架台的立柱跟铅垂线平行的情况下把杆线摆装在立柱上，调节摆线的长度，使摆杆与立柱垂直，则此时摆杆是水平的。把铁架台底座一侧垫高如图（c），立柱倾斜，绕立柱摆动的钢球实际上是在倾斜平面上运动。测出静止时摆杆与铅垂线的夹角为，则该倾斜平面与水平面的夹角。则等效重力加速度的大小__________（用g、表示）；
（2）单摆周期T的测量。在图（c）的情况下，尽量减小摆杆与立柱之间的摩擦，使该摆能较长时间绕立柱自由摆动而不停下来。让单摆做小角度下的振动，用停表测量单摆完成20个全振动所用的时间t，则单摆周期__________（用表示）。同样的操作进行三次，取平均值作为该周期的测量值；
在保持摆长一定的情况下，改变铁架台的倾斜程度，测出多组不同倾斜程度下的值及在该倾角下单摆的周期T后，根据实验数据绘制图像是一条过坐标原点的倾斜直线，由此得出的结论是_________________。
【答案】（1） （2） 在摆长一定的情况下，单摆的周期与等效重力加速度的平方根成反比，即
【解析】（1）[1]将重力分解为沿杆和垂直杆，可知，等效重力
等效重力加速度的大小
（2）[2][3]单摆完成20个全振动所用的时间t，则单摆周期
根据题图可知等效重力加速度为
则根据单摆周期公式有
绘制图像是一条过坐标原点的倾斜直线，所以在摆长一定的情况下，单摆的周期与等效重力加速度的平方根成反比，即
13. 一束范围足够大的平行激光束，垂直于半圆柱透镜的平面射到半圆柱透镜上，如图所示，已知其中一条光线沿直线穿过透镜，它的入射点是O；另一条光线的入射点A，穿过透镜后两条光线交于P点，已知透镜在截面的圆半径为R，，.光在真空中的速度为c
（1）求透镜材料的折射率.
（2）入射点为A的光从A到传播到P所需的时间
（3）光能从半圆柱透镜射出入射光宽度x
【答案】（1）；（2）；（3）
【解析】（1）光路图如图所示，
一条光线沿直线进入玻璃，在半圆面上的入射点为B，入射角为，折射角为，则
因为
过B点做OP的垂线可得为等腰三角形，
由折射定律可得玻璃的折射率为
（2）光在玻璃中传播速度
入射点为A的光从A到传播到P所需的时间
（3）设从距O点处进入的光在半圆柱的界面发生全反射，
又由
求得
14. 如图所示，一列简谐横波在均匀介质中沿水平x轴正方向传播，O、M、N为x轴上的三个质点，质点O与M平衡位置间的距离小于一倍波长，质点M与N平衡位置间的距离为x1=1m。质点O是振源，由平衡位置开始向上振动，周期是T=4s，振幅是A=10cm，当波传到M时，质点O在波谷，再经过t=10s，波传到N点。求：
（1）该简谐波的波速v和波长λ；
（2）质点O与M平衡位置间的距离x2；
（3）从质点O开始振动到质点N开始振动的时间内，质点O通过的路程s。
【答案】（1），；（2）；（3）
【解析】（1）设质点M与N平衡位置间的距离为x1=1m，M传到N的时间为t1，传播速度为v，波的周期为T=4s，波长为，根据速度定义公式有
根据
解得
（2）设质点O与M平衡位置间的距离为x2，波从O传到M的时间为t2，由于质点O与M平衡位置间的距离小于一倍波长，且当波传到M时质点O在波谷，所以
，
解得
（3）波传播到N所用时间为t3，则有
则
则
15. 如图所示，质量的滑轨C的右半部分是光滑的四分之一圆弧轨道，轨道半径，圆弧轨道的最低点与水平面相切，质量的物块B左侧连接一水平轻弹簧，滑轨C和物块B都静止在光滑水平面上。质量的小球A（可视为质点）从距离滑轨C的最高点正上方处由静止释放，离开滑轨C后继续向右运动与弹簧发生相互作用。重力加速度大小为。求：
（1）小球A首次离开滑轨C时的速度大小及此时C的位移大小；
（2）弹簧的最大弹性势能；
（3）判断小球与弹簧分离后能否再次追上滑轨C，若能，求出小球A能到达滑轨C上的最大高度；若不能，说明理由。
【答案】（1） 0.1m （2）4.8J （3）能，0.004m
【解析】（1）A、C组成的系统，小物块A离开滑块C时二者速度大小分别为、，由机械能守恒定律有
由水平方向动量守恒定律得
由联立解得，
由水平方向动量守恒定律得，
解得
（2）A、B及弹簧组成的系统，共速时弹性势能最大，设共速时的速度为v，由动量守恒定律得
由能量守恒定律得
由联立解得
（3）A、B系统由动量守恒定律得
由能量守恒定律得
解得
负号表示方向向左，由第一问可知
因为，所以小球A能再次追上滑轨C；A、C组成的系统水平方向动量守恒，二者共速度时A滑至C最高处，此时速度为，规定向左为正方向，则由水平方向动量守恒有
由能量守恒定律得
解得