河北省邢台市名校协作体2024-2025学年高二下学期4月期中物理试卷（解析版）

这是一份河北省邢台市名校协作体2024-2025学年高二下学期4月期中物理试卷（解析版），共137页。试卷主要包含了单项选择题，多项选择题，实验题，计算题等内容，欢迎下载使用。
试卷满分：100 考试时间：75分钟
一、单项选择题（每题4分，共32分）
1. 如图所示为LC振荡电路，线圈的自感系数，电容器的电容。某时刻电容器两极板带电情况和线圈中磁场方向如图所示，下面说法正确的是（ ）
A. 振荡电流的变化周期为
B. 图示时刻电容器正在充电
C. 图示时刻线圈中的磁场能正在增加
D. 当电容器极板电荷为零时，通过线圈中的电流为零
【答案】C
【解析】A．振荡电流的变化周期
故A错误；
B．由题图线圈内磁感应强度的方向和安培定则可知，从上向下看，此时线圈中的电流沿逆时针方向流动，电容器正在放电，故B错误；
C．由上可知电容器正在放电，电容器中电能正在减小，线圈中磁场能正在增加，故C正确；
D．电容器极板电荷为零时，振荡电流达到最大值，即此时线圈中的电流最大，故D错误。
故选C。
2. 下列四幅图所涉及的光学现象与相应的描述，正确的是（ ）
A. 图（a）：光在内窥镜光纤中传播，这是光的折射现象，且光纤内芯折射率更大
B. 图（b）：阳光下的肥皂膜呈彩色条纹，这是光的衍射现象
C. 图（c）：光通过狭缝后，光屏上产生了光的干涉图样
D. 图（d）：光的偏振现象，表明光是一种横波
【答案】D
【解析】A．图中内窥镜的光导纤维，可以把光传送到人体内部进行照明，是利用光的全反射，且内芯折射率更大，故A错误；
B．图中阳光下观察肥皂膜，看到了彩色条纹，是肥皂膜两表面反射光形成的干涉图样，故B错误；
C．图中条纹宽度不一样，是单色平行光线通过狭缝得到的衍射图样，故C错误；
D．图中前后两块偏振片位置不同透光强度不同，光的偏振现象说明光是一种横波，故D正确。
故选D。
3. 如图所示，甲分子固定在坐标原点，乙分子沿x轴运动，两分子间的分子势能与两分子间距离的变化关系如图中曲线所示，图中分子势能的最小值为。若两分子所具有的总能量为，则下列说法中正确的是（ ）
A. 乙分子在点时，加速度最大
B. 乙分子在点（）时，其动能最大
C. 乙分子在点（）时，处于平衡状态
D. 乙分子的运动范围为
【答案】D
【解析】A．由图像斜率表示分子受到的引力和斥力的矢量合，可知乙分子在点时，斜率为0，故分子引力与分子斥力大小相等，合力为零，加速度为零，故A错误；
B．乙分子在点（）时，其分子势能为0，由两分子所具有的总能量为0可知，其分子动能为0最小，故B错误；
C．乙分子在平衡位置分子势能最小，故乙分子在P点时，处于平衡状态，而在Q点分子引力小于分子斥力，合力表现为斥力，乙分子有加速度，不处于平衡状态，故C错误；
D．乙分子在P点分子势能的最小值为，分子动能为E0，运动到Q点时动能为0，分子间距最小，而后向分子间距变大的方向运动，故乙分子的运动范围为，故D正确。
故选D。
4. 如图为一束太阳光射到六角形冰晶上的光路图，a、b为其折射出的光线中的两种单色光，比较a、b两种单色光，下列说法正确的是（ ）
A. b光比a光更容易发生明显衍射现象
B. 在冰晶中，a光的传播速度大于b光的传播速度
C. a、b两种光分别从水射入空气发生全反射时，a光的临界角比b光的小
D. 用同一双缝干涉实验装置做实验，a光的干涉条纹间距小于b光的条纹间距
【答案】B
【解析】B．由图看出，太阳光射入六角形冰晶时，b光的折射角小于a光的折射角，即
根据折射率公式可知
因为所以
故B正确；
C．由B项分析可知
由临界角公式可知两种光分别从水射入空气发生全反射时，b光的临界角较小，故C错误；
b光的折射率大于a光的折射率，故b光的频率大于a光的频率，即
根据可知
故a光的衍射现象更明显，故A错误；
D．由A项分析可知
根据可知，通过同一装置发生双缝干涉，光的干涉条纹间距大于光的条纹间距，故D错误。
故选B。
5. 关于固体、液体，下列说法正确的是（ ）
A. 烧热的针尖接触涂有蜂蜡薄层的云母片背面，熔化的蜂蜡呈椭圆形，说明蜂蜡是晶体
B. 把一枚针轻放在水面上，它会浮在水面上，这是由于水的表面存在表面张力
C. 当液体与固体的相互作用小于液体分子之间的相互作用时，则此时表现为浸润
D. 液晶像液体一样具有流动性，而其光学性质不具有各向异性
【答案】B
【解析】A.烧热的针尖接触涂有蜂蜡薄层的云母片背面，由于云母片导热的各向异性，熔化的蜂蜡呈椭圆形，说明云母片是晶体，故A错误；
B.针浮在水面，是水表面存在表面张力的缘故，故B正确；
C.当液体与固体的相互作用小于液体分子之间的相互作用时，则此时表现为不浸润，故C错误；
D.液晶像液体一样具有流动性，而其光学性质与某些单晶体相似，具有各向异性，故D错误。
故选B。
6. 在透明吸管内，手指和液体之间密封一定质量的气体，如图所示，由于手的接触，密封气体温度高于外界气体。则（ ）
A. 密封气体压强高于外界气体压强
B. 图中液体与吸管内壁之间是不浸润的
C. 密封气体分子数密度等于外界气体分子数密度
D. 密封气体分子平均动能高于外界气体分子平均动能
【答案】D
【解析】AC．设液柱的质量为，横截面积为，外界大气压强为，对液柱分析，密封气体压强。因此密封气体压强低于外界气体压强，且吸管内部压强不变。由可知，密封气体温度升高，体积就会变大，分子数密度就会减小，因此密封气体分子数密度小于外界气体分子数密度。故A、C错误；
B．由图可知，液体在吸管内呈下凹状，液体与吸管内壁是浸润的。故B错误；
D．温度是分子平均动能的标志，温度越高，分子平均动能越大。因此密封气体分子平均动能高于外界气体分子平均动能。故D正确。
7. 用图甲所示空气薄膜干涉装置来检查玻璃平面的平整程度。A为标准平板玻璃，B为被检查平板玻璃，在A、B右端夹入薄纸片，C为入射的蓝光，图乙是俯视图甲观察到的干涉条纹。下列选项正确的是（ ）
A. 当把C换红光时，条纹间距变小
B. 图乙中条纹弯曲处对应着被检查平面处凸起
C. 将薄纸片向右移动少许，从上往下可以观察到干涉条纹向着劈尖移动
D. 将薄纸片向左移动少许，从上往下可以观察到干涉条纹变密
【答案】D
【解析】A．当把C换为红光时，蓝光的波长小于红光，可知条纹间距变大，故A错误；
B．图乙中弯曲的条纹对应的被检查平面右边的空气膜厚度与末弯处平面的空气膜厚度相同，可知，对应的位置是凹陷的，故B错误；
C．相邻亮条纹之间空气膜的厚度差等于半个波长，将薄纸片向右移动少许，空气膜的劈角变小，空气膜厚度差等于半个波长的位置距离变大，从上往下可以观察到干涉条纹向着薄纸片方向移动，故C错误；
D．将薄纸片向左移动少许，空气膜的劈角变大，空气膜厚度差等于半个波长的位置距离变小，所以相邻亮条纹间距应变小，从上往下可以观察到干涉条纹变密，故D正确。
故选D。
8. 氧气分子在0℃和100℃温度下单位速率间隔的分子数占总分子数的百分比随气体分子速率的变化分别如图中两条曲线所示。下列说法错误的是（ ）
A. 图中虚线对应于氧气分子在100℃时的情形
B. 图中实线对应的氧气分子热运动的平均动能较大
C. 在分子数密度相同的情况下，图中实线对应的氧气分子对容器壁单位面积的作用力更大
D. 与0℃时相比，100℃时氧气分子速率出现在0~300m/s区间内的分子数占总分子数的百分比较小
【答案】A
【解析】A．温度越高，分子热运动越剧烈，速率大的分子所占比例越大
观察实线中速率大的分子所占比例更大，所以实线对应氧气分子在100℃时的情形，故A错误，符合题意；
B．温度是分子热运动平均动能的标志，100℃时温度高，分子热运动平均动能大，图中实线对应100℃，所以实线对应的氧气分子热运动的平均动能较大，故B正确，不符合题意；
C．在分子数密度相同的情况下，温度越高，分子平均动能越大，分子撞击器壁的平均作用力越大，实线对应的氧气分子对容器壁单位面积的作用力更大，故C正确，不符合题意；
D．由图可知，100℃时氧气分子速率出现在0~300m/s区间内的分子数占总分子数的百分比比0℃小，故D正确，不符合题意。
故选A。
二、多项选择题（每题4分，共16分，未选全得2分，选错得0分）
9. 如图是用来测量发动机转动频率原理图。在同一铁支架MN上焊有固有频率依次为100Hz，80Hz，60Hz，40Hz的四个钢片a、b、c、d，将M端与正在转动的电动机接触，发现c钢片振幅很大，其余钢片振幅很小，则（ ）
A. 发动机转动频率为60HzB. 钢片d振动频率为60Hz
C. 钢片b振动频率为80HzD. 钢片a振动频率约为100Hz
【答案】AB
【解析】当驱动力的频率等于钢片的固有频率时，将发生共振，振片的振幅最大，由题意可知，c钢片振幅很大，其余钢片振幅很小，则驱动力的频率等于c的固有频率，约为60Hz，四个钢片a、b、c、d都是做受迫振动，其频率都等于驱动力频率，约为60Hz。
故选AB。
10. 如图，一定质量的理想气体从状态a（、、）经热力学过程后又回到状态a，且外界环境为非真空状态。则下列说法正确的是（ ）
A. b、c两个状态，气体的温度相同
B. 过程中，每个气体分子热运动的速率都增大了一倍
C. 过程中，气体的温度先降低再升高
D. 过程中，外界对气体做功
【答案】AD
【解析】A．根据理想气体状态方程，结合图中数据可知，b、c两个状态时，pV的乘积相等，即两个状态气体的温度相同，故A正确；
B．过程中，气体体积不变，压强增大一倍，根据理想气体状态方程可知温度增加一倍，则气体分子热运动的平均动能增大一倍，则平均速率变为原来的倍，并非每个气体分子速率都增大为原来的倍，故B错误；
C．由理想气体状态方程可得，结合图形和题意可知，过程中气体温度应该先升高后降低，故C错误；
D．过程中，气体压强不变，体积减小，外界对气体做功，其做功大小为
故D正确。
故选AD。
11. 如图，图甲为一列简谐横波在t＝0时刻的波形图，图乙为质点P的振动图像，Q是平衡位置在x＝4m处的质点，下列说法正确的是（ ）
A. 该波沿x轴正方向传播
B. 该波在PQ之间的传播时间为5s
C. 质点Q的振动方程为
D. 从t＝0s到t＝8s，质点P通过的路程为50cm
【答案】BD
【解析】A．由图乙可知，时刻质点P沿y轴正方向运动，结合图甲可知，该波沿x轴负方向传播，故A错误；
B．时质点P的位移等于振幅的，且
所以质点P、Q的平衡位置之间的距离为
同理有
得
该波在PQ之间的传播时间为
故B正确；
C．时刻质点Q处于平衡位置且沿y轴负方向运动，所以质点Q的振动方程为
故C错误；
D．因
而质点P的平衡位置到O点的距离为
所以质点P由时刻第一次到达正向最大位移处所需时间为
质点P第一次到达正向最大位移处后再经过，恰好第一次到达负向最大位移处，所以从t＝0s到t＝8s，质点P通过的路程为
故D正确。
故选BD。
12. 一定质量的理想气体用横截面积为S的活塞封闭在气缸内，气缸内壁光滑，如图甲所示，现用轻质细线系在活塞的正中央，然后悬挂在天花板下处于静止状态，封闭气体的压强为，体积为，温度为；如图乙所示，再把气缸开口倾斜向下放置在倾角为的斜面上，整体处于新的静止状态。已知大气压强为，且活塞与气缸的质量相等，重力加速度为，下列说法正确的是（ ）
A. 活塞的质量为
B. 乙图中气体的压强为
C. 若乙图中气体体积仍恢复为，则温度为
D. 若乙图中气体的温度降为，则体积为
【答案】AD
【解析】A．活塞与气缸的质量相等，均设为m，对甲图的气缸受力分析，由平衡条件
解得活塞的质量为，故A正确；
B．对乙图的活塞受力分析，将重力分解沿着斜面和垂直斜面分解，由平衡条件
联立解得乙图中气体的压强为，故B错误；
C．若乙图气体的体积仍为V0，对比甲乙两图，由查理定律
解得，故C错误；
D．若乙图气体的温度为，由理想气体状态方程
解得，故D正确。
故选AD。
三、实验题（每空2分，共14分）
13. 某同学用图示装置测量当地重力加速度g：
（1）用游标尺上有10个小格的游标卡尺测量摆球的直径，结果如图甲所示，可读出摆球的直径d＝______cm；
（2）实验时，摆球在垂直纸面的平面内摆动，为了将人工记录振动次数改为自动记录振动次数，在摆球运动的最低点的左、右两侧分别放置激光光源与光敏电阻，如图乙所示，光敏电阻与某一自动记录仪相连，该仪器显示的光敏电阻阻值R随时间t的变化图线如图丙所示，则该单摆的周期为________；
（3）用刻度尺测量出绳长L，则当地重力加速度g＝_____________（结果用题中字母表示）；
（4）若把该装置放到正在匀加速下降的电梯中，用完全相同的操作重新完成实验，图像中将________（选填“变大”“不变”或“变小”）。
【答案】（1）1.87 （2） （3） （4）变大
【解析】（1）摆球的直径
（2）单摆一周经过2次平衡位置，由图可知，单摆的周期为
（3）摆长
根据周期公式
联立解得
（4）若把该装置放到正在匀加速下降的电梯中，则等效重力加速度为
可知等效重力加速度减小，根据周期公式可知，周期变大，所以图像中将变大。
14. 如图甲所示，用插针法测定玻璃砖折射率的实验。
（1）为取得较好的实验效果，下列操作正确的是（ ）
A. 必须选用上下表面平行的玻璃砖
B. 选择的入射角应尽量大些
C. 大头针应竖直地插在纸面上
D. 大头针P1和P2及P3和P4之间的距离适当小些
（2）下列做法中导致测的折射率偏小的是（ ）
A. 为了避免笔尖触划玻璃砖的折射面，画出的bb′比实际向外侧平移了一些，其他操作均正确无误，并仍以aa′和bb′为折射面画出了光路图
B. 在实验中将玻璃砖界aa′和bb′的间距画得过窄，而其他操作均正确
C. 准确画好玻璃砖界面aa′和bb′后，实验过程中不慎将玻璃砖向下平移了一些
（3）学生认真正确操作后，根据测得的入射角和折射角的正弦值画出图线，如图乙所示，从图线可求得玻璃砖的折射率是______。
【答案】（1）BC （2）A （3）1.5
【解析】（1）A．由折射定律知实验不是必须选择上下表面平行的玻璃砖也能测出玻璃的折射率，故A错误；
B．入射角适当大，折射角也会大些，折射现象较明显，测量角度时的相对误差会减小，故B正确；
CD．尽可能垂直插放大头针在纸面上，并使其相邻的间距适当大些，易于计算角度的正弦值，故C正确，D错误。
故选BC。
（2）A．如图
实线表示正确的光路，虚线表示操作错的光路，为了避免笔尖触划玻璃砖的折射面，画出的比实际向外侧平移了一些，其他操作均正确无误，并仍以和为折射面画出了光路图，导致折射角偏大，由折射定律知，测的折射率偏小，故A正确；
B．如图
实线表示正确的光路，虚线表示操作错的光路，在实验中将玻璃砖界和的间距画得过窄，而其他操作均正确，会导致折射角偏小，由折射定律知，测的折射率偏大，故B错误；
C．准确画好玻璃砖界面和bb'后，实验过程中不慎将玻璃砖向下平移了一些，入射角和折射角不变化，由折射定律知，测的折射率准确，故C错误。
故选A。
（2）由折射定律
所以
所以
四、计算题（共38分）
15. 如图所示，一玻璃球半径为R，O为球心，AB为直径。来自B点的光线BM在M点射出，出射光线平行于AB，另一条光线BN恰好在N点发生全反射。已知，光在真空中的速度为c。求：

（1）玻璃的折射率n；
（2）光由B点传播到N点的时间t。
【答案】（1）；（2）
【解析】（1）已知，由几何关系可得入射角，折射角，则有
（2）由题意可知临界角，
则
球心O到BN的距离为
光在玻璃中传播的速度为
由几何关系可得
光由B点传播到N点的时间为
联立解得
16. 一列简谐横波沿x轴方向传播，P、Q两质点位于x轴上，其坐标分别为xP＝2m，xQ＝8m，已知P、Q两质点的振动图像分别如图甲、乙所示。求：
（1）若该简谐横波的波速；
（2）若该简谐横波的波长λ满足4m＜λ＜5m，求该波波长及传播方向。
【答案】（1）波沿轴正方向传播，；波沿轴负方向传播， （2），沿轴正方向传播
【解析】（1）由图知时刻，点在平衡位置向轴负方向运动，点在波峰。
若波沿轴正方向传播，则有
解得
由图知周期
又
解得
若波沿轴负方向传播：则有
解得
根据
可知
（2）由题
若波长为
当时，
若波长为
则无解
故该波波长为，沿轴正方向传播。
17. 如图，刚性容器内壁光滑、盛有一定量的气体，被隔板分成A、B两部分，隔板与容器右侧用一根轻质弹簧相连（忽略隔板厚度和弹簧体积）。容器横截面积为S、长为2l。开始时系统处于平衡态，A、B体积均为Sl，压强均为，弹簧为原长。现将B中气体抽出一半，B的体积变为原来的。整个过程系统温度保持不变，气体视为理想气体。求：
（1）抽气之后A、B的压强。
（2）弹簧的劲度系数k。
【答案】（1），；（2）
【解析】（1）设抽气前两体积为，对气体A分析：抽气后
根据玻意耳定律得
解得
对气体B分析，若体积不变的情况下抽去一半的气体，则压强变为原来的一半即，则根据玻意耳定律得
解得
（2）由题意可知，弹簧的压缩量为，对活塞受力分析有
根据胡克定律得
联立得