【物理】河南省信阳市2024-2025学年高二下学期期中教学质量检测试题（解析版）

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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. 下列光学现象与原理解释正确的是（ ）
A. 在泳池内潜水时，抬头观察游泳馆天花板，发现只能在一个圆形区域内看到天花板，其余部分水面呈现的都是泳池底部景象，这个现象是由于光的干涉导致的
B. 在假期钓鱼时感觉水面反射的阳光相当刺眼，带上携带的偏光镜后，发现反光消失能清晰看到水下鱼群，该偏光镜利用了光的全反射原理
C. 利用学校实验室仪器使用射线探测晶体结构，该实验利用了射线的衍射
D. 在肥皂泡泡膜上观察到像彩虹一样五彩斑斓的颜色，这是由于光的折射导致的
【答案】C
【解析】A．在泳池内潜水时，抬头观察游泳馆天花板，发现只能在一个圆形区域内看到天花板，其余部分水面呈现的都是泳池底部景象，这个现象是由于光的全反射导致的，故A错误；
B．在假期钓鱼时感觉水面反射的阳光相当刺眼，带上携带的偏光镜后，发现反光消失能清晰看到水下鱼群，该偏光镜利用了光的偏振原理，故B错误；
C．利用学校实验室仪器使用射线探测晶体结构，该实验利用了射线的衍射，故C正确；
D．在肥皂泡泡膜上观察到像彩虹一样五彩斑斓的颜色，这是由于光的干涉导致的，故D错误。
故选C。
2. 以下四幅图中，图甲为“共振曲线”，图乙为“水波的干涉图样”，图丙为“用干涉法检测工件表面平整度”实验，图丁为“研究光的偏振现象”实验，针对这四幅图，下列说法中正确的是（ ）
A. 由图甲可知，驱动力频率越大，能量越大，受迫振动的振动幅度越大
B. 由图乙可知，两列频率相同的水波相遇后，振动加强点始终处于波峰位置
C. 图丙中，若将薄片向左移动，条纹间距将变小
D. 图丁中，当M固定不动，将N从图示位置开始绕水平轴在竖直面内缓慢转动的过程中，光屏P上的光亮度逐渐减小
【答案】D
【解析】A．由图可知，当驱动力频率小于振动系统固有频率时，驱动力频率越大，能量越大，振动幅度越大；当驱动力频率大于振动系统固有频率时，驱动力频率越大，振动幅度越小，故A错误；
B．由图乙可知，两列频率相同水波相遇后，振动加强点的振幅最大，但不是始终处于波峰位置，选项B错误；
C．图丙中，若将薄片向左移动，即减小空气薄层的厚度，导致同级的光程差的间距变大，则干涉条纹间距会变大，故C错误；
D．当M固定不动，缓慢转动N时，从图示位置开始转动90°的过程中，光屏P上的光亮度逐渐减小，故D正确。
故选D。
3. 测糖仪原理是溶液的折射率与含糖率成正比，通过测量溶液相对标准透明介质的折射率，即可得到待测溶液的含糖率。如图所示为某种测糖仪内部核心结构的原理图，截面为半圆形的透明容器中装有待测溶液，容器右侧有一截面为长方形的标准透明介质，介质右侧面贴有一屏幕，可用来记录光线出射的位置。一束光沿半径方向射向半圆形圆心，射出后分为、两束光，光路图如图所示，其中，忽略容器壁的厚度，下列说法正确的是（ ）
A. 、光在溶液中的传播速度比在透明介质中的小
B. 若稍微提高溶液的含糖率，光线打在屏幕上的位置均将向下移动
C. 若逐渐提高溶液的含糖率，光先不能射出容器
D. 稍水平向左移动透明介质，光线打在屏幕上的位置均将向下移动
【答案】B
【解析】A．，由光的折射定律结合光路图可知，溶液的折射率小于透明介质的折射率，由可知，光线在溶液中的传播速度比在透明介质中的大，A错误；
B．稍微提高溶液的含糖率，溶液的折射率增大，光线从溶液射出时，折射角增大，故打在屏幕上的位置向下移动，B正确；
C．由图可知，溶液对光的折射率小于溶液对光的折射率，由可知，逐渐提高溶液的含糖率，光先达到全反射的临界角，即光先不能射出容器，C错误；
D．稍微水平向左移动透明介质，由几何关系可知光线打在屏幕上的位置均将向上移动，D错误。
故选B。
4. 地球大气层对光线的折射会使我们提前看到日出，称为蒙气差效应。地理老师制作了教具来演示这一效应，如图所示为教具中“地球”的北极俯视图，“地球”半径，绕“地轴”逆时针自转周期为。折射率为的“大气层”厚度为，以平行光入射充当“太阳光”，则由于“大气层”的存在，“地球赤道”上的点相对于没有大气层将提前约多长时间看到“太阳光”（ ）
A. B. C. D.
【答案】B
【解析】光路图如图所示
A点观察到第一道曙光时，设在大气层外的入射角为，进入大气层后的折射角为，由几何关系可得
求得
根据
可得
求得
若无大气层，A点需随地球转动到B时才能观察到日出，由几何关系
故提前的时间为
B正确。
故选B。
5. 下列说法正确的是（ ）
A. 图甲中，子弹打进木块后一起向左运动的过程，子弹和木块构成的系统动量守恒
B. 图乙中，描述的是多普勒效应，A观察者接收到波的频率大于 B 观察者接收到波的频率
C. 图丙中，使摆球A先摆动，稳定后则三个摆的振动周期相同
D. 图丁中，隐形战机的有源对消电子设备发出与对方雷达发射波匹配的行波，使对方雷达接收不到反射波，从而达到雷达隐形的效果，发出的行波与对方雷达发射波的频率、相位都相同
【答案】C
【解析】A．图甲中子弹打进木块的瞬间子弹和木块组成的系统内力远大于外力，系统动量守恒，但在一起向左运动的过程，由于弹簧的弹力（或弹簧弹力和地面的摩擦力）作用，子弹和木块所受合外力不为零，系统动量不守恒，故A错误；
B．由图乙可知波源靠近B观察者远离A观察者，根据多普勒效应可知A观察者接收到波的频率小于B观察者接收到波的频率，故B错误；
C．图丙中使摆球A先摆动，稳定后，B、C都是做受迫振动，三个球的振动周期相同，故C正确；
D．隐形战机雷达隐形原理是波的干涉，利用行波与对方雷达发射波的频率相同、相位相差半个波长而抵消。故D错误。
故选C。
6. 如图甲所示，O点为单摆的固定悬点，用力传感器测量细线拉力。现将摆球拉到A点，释放摆球，摆球将在竖直面内的A、C之间来回摆动，其中B点为运动中的最低位置。图乙表示细线对摆球的拉力大小F随时间t变化的曲线，图中 为摆球从A 点开始运动的时刻（g取 。下列说法正确的是（ ）
A. 此单摆的摆长
B. 此单摆的周期
C. 此单摆摆球运动过程中最大速度
D. 此单摆最大摆角的余弦值
【答案】D
【解析】AB．题意易得单摆周期
根据
联立解得摆长
故AB错误；
CD．单摆速度最大出现在最低点，图像可知此时拉力为，则有
图像可知在摆球在最高点时拉力，在最高点有
摆球由最高点运动到最低点过程，根据机械能守恒有
联立求得
故C错误，D正确。
故选D。
7. 如图所示是苹果自动分拣装置的示意图，该装置能够按一定质量标准自动分拣大苹果和小苹果。该装置的托盘秤压在一个以 为转动轴的杠杆上，杠杆末端压在电阻。 上， 的阻值随压力的变化而变化。小苹果通过托盘秤时， 两端的电压较小，分拣开关在弹簧向上的弹力作用下处于水平状态，小苹果进入上面通道；当大苹果通过托盘秤时， 两端能够获得较大电压，电磁铁吸动分拣开关的衔铁，打开下面通道，让大苹果进入下面通道。设定进入下面通道的大苹果最小质量 m。为该装置 的分拣标准，下列说法正确的是（ ）
A. 压力越小，越小
B. 调节的大小可以改变筛选苹果的标准
C. 若电源内阻变小，则会提高分拣标准
D. 若电源电动势变大，可提高分拣标准
【答案】B
【解析】A．小苹果通过托盘秤时，压力较小，此时两端的电压较小，根据串联分压规律可知，此时电阻值较大，即压力越小，越大，故A错误；
B．根据题意可知，当两端获得较大电压，电磁铁吸动分拣开关的衔铁，打开下面通道，让大苹果进入下面通道，可知，当苹果质量一定，压力一定，电阻一定，此时如果电阻越大，两端获得电压越大，电磁铁将吸动分拣开关的衔铁，打开下面通道，即调节的大小可以改变筛选苹果的标准，故B正确；
C．若电源内阻变小，当苹果质量一定且较小时，压力一定，电阻一定，此时回路电流增大，两端获得电压越大，电磁铁将吸动分拣开关的衔铁，打开下面通道，即若电源内阻变小，会降低分拣标准，故C错误；
D．若电源电动势变大，当苹果质量一定且较小时，压力一定，电阻一定，此时回路电流增大，两端获得电压越大，电磁铁将吸动分拣开关的衔铁，打开下面通道，即若电源电动势变大，会降低分拣标准，故D错误。
故选B。
二、多项选择题：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，有多项符合题目要求。全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。
8. 明代学者方以智在《阳燧倒影》中记载：“凡宝石面凸，则光成一条，有数棱则必有一面五色”，表明白光通过多棱晶体折射会发生色散现象。如图所示，一束复色光通过三棱镜后分解成两束单色光a、b，下列说法正确的是（ ）
A. 在真空中a光的传播速度比b光的大
B. a光能发生偏振现象，b光不能发生
C. 经过相同的狭缝，a光比b光更容易发生明显的衍射现象
D. 若a、b两束光从同一介质射入真空，a光发生全反射的临界角较大
【答案】CD
【解析】A．所有色光在真空中传播速度都相同，故A错误；
B．由于光属于横波，所以不论a光还是b光都可以发生偏振现象，故B错误；
C．图像可知b光偏折比a光大，故b光折射率大于a光折射率，可知b光频率大于a光频率，根据
可知b光在真空中的波长比a的波长小，故经过相同的狭缝，a光比b光更容易发生明显的衍射现象，故C正确；
D．由于b光折射率大于a光折射率，根据
可知b光临界角比a光小，则a、b两束光从同一介质射入真空，a光发生全反射的临界角较大，故D正确。
9. 图中实线为一列简谐横波在时刻的波形曲线，经过后，其波形曲线如图中虚线所示。已知该波的周期大于，则下列说法正确的是（ ）
A. 该波一定沿着负方向传播
B. 该波的速度大小可能为
C. 时，处的质点正在沿轴负方向运动
D. ，处质点的路程为
【答案】AC
【解析】A．若该波沿轴正方向传播的，则波形移动了
则传播时间为
解得
当时，周期的最大值为；若波是沿轴负方向传播的，波形移动了
则传播时间为
解得
当时，周期的最大值为，由于该波的周期大于，故该波一定沿着负方向传播，且周期为，故A正确；
B．结合上述可知，波速为
故B错误；
C．时处的质点在波峰，由于
可知，此时该质点未回到平衡位置，正在沿轴负方向运动，故C正确；
D．结合上述可知，是半个周期，则处质点的路程为振幅的2倍，因振幅不确定，故路程不确定，故D错误。
10. 如图甲所示，一根粗细均匀的木筷，下端绕几圈细铁丝后竖直悬浮在装有盐水的杯子中。现把木筷竖直向上提起一段距离后放手，忽略水的粘滞阻力及水面高度变化，其在水中的运动可视为简谐运动。以竖直向上为正方向，从某时刻开始计时，木筷下端的位移y随时间t变化的图像如图乙所示。已知盐水的密度为ρ，木筷的横截面积为S，木筷下端到水面的最小距离为，最大距离为。则（ ）
A. 木筷在时间内动能先增大后减小
B. 木筷做简谐运动的振幅为
C. 木筷（含铁丝）的质量为
D. 木筷在时间内运动的路程为
【答案】AC
【解析】A．木筷在时间内由正向最大位移处运动到负向最大位移处，速度先增大后减小，所以动能先增大后减小，故A正确；
B．由简谐运动的对称性可知
即
故B错误；
C．木筷静止在平衡位置时，所受浮力与重力相等，即
求得
故C正确；
D．木筷振动方程的一般形式为
其中
代入，得
时，有
结合图乙可知，木筷在时间内运动的路程为
故D错误。
故选AC。
三、非选择题：本题共5小题，共54分。
11. 如图甲所示为用双缝干涉实验测量光的波长的实验装置，请回答以下问题。
（1）虚线框内从左向右的三个元件依次为（ ）
A. 单缝、双缝、滤光片
B. 单缝、滤光片、双缝
C. 滤光片、单缝、双缝
（2）用测量头测量相邻两条亮条纹的间距时，先将测量头的分划板中心刻线与某亮条纹中心对齐，将该亮条纹定为第1条亮条纹，此时手轮上的示数如图乙所示，然后转动手轮，使分划板中心刻线与第6条亮条纹中心对齐，此时手轮上的示数如图丙所示，则相邻两条亮条纹的间距为_________mm；（结果保留三位有效数字）
（3）已知双缝间的距离d=0.8mm，双缝到光屏间的距离 ，则光的波长为________nm（结果保留整数）。
【答案】（1）C （2）1.49 （3）745
【解析】（1）实验装置中，虚线框内从左向右放置的光学元件依次为滤光片、单缝、双缝。
故选C。
（2）第1条亮条纹中心读数为
第6条亮条纹中心读数为
则相邻两条亮条纹的间距为
（3）根据条纹间距公式
则光的波长为
12. 某班同学们用单摆测量重力加速度，实验装置如图甲所示。
（1）第一组同学在测量单摆的周期时，从单摆运动到最低点开始计时且记数为1，到第n次经过最低点所用的时间为t。在测量单摆的摆长时，先用毫米刻度尺测得摆球悬挂后的摆线长（从悬点到摆球的最上端），再用螺旋测微器测得摆球的直径为d（读数如图乙所示）。该小组的一位同学认为单摆周期为 并由此计算当地的重力加速度，若该小组其他操作都正确，他们的测量结果将_______。（选填“偏大”“偏小”或“不变”）
（2）第二组同学经测量得到6组摆长L和对应的周期T，画出 图线，然后在图线上选取A、B两个点，坐标如图丙所示。则当地重力加速度的表达式g=_______。处理完数据后，该组同学发现在计算摆长时用的是摆线长度而未计入小球半径，这样_______（选填“影响”或“不影响”）重力加速度的计算。
（3）在测量时，第三小组由于操作失误，致使摆球不在同一竖直平面内运动，而是在一个水平面内做圆周运动，如图丁所示，这时如果测出摆球做这种运动的周期，仍用单摆的周期公式求出重力加速度，则求出的重力加速度与重力加速度的实际值相比_______（选填“偏大”“偏小”或“不变”）。
【答案】（1）偏大 （2） 不变 （3）偏大
【解析】（1）根据单摆周期
可知
从单摆运动到最低点开始计时且记数为1，到第n次经过最低点所用的时间为t。可知单摆真实周期
可知周期测量值偏小，重力加速度测量值偏大。
（2）[1]根据以上分析可知
则图像斜率
整理得
[2]设小球直接为d，结合以上分析可得
整理得
可知图像斜率不变，故则求出的重力加速度与重力加速度的实际值相比不变。
（3）设摆长L与竖直方向成角，则有
整理得
可知求出的重力加速度与重力加速度的实际值相比偏大。
13. 如图所示，两波源分别位于和处，形成沿x轴正、负方向传播的甲乙两列简谐横波。0时刻波形图如图所示，此刻平衡位置在和的P、Q两质点刚开始振动。已知两列波的波速均为2m/s，质点M的平衡位置位于处。求：
（1）两列波相遇的时刻；
（2）到时间内，质点M运动的路程。
【答案】（1） （2）
【解析】（1）设t时刻两列波相遇，有
（2）乙波传到M点用时为
此时甲波传到处，这段时间内质点M运动的路程为
此时质点M处于平衡位置且正在向y轴正方向运动，接下来内两列波又各向前传播（即），这段时间内两列波恰好完成波峰与波峰相遇，质点M通过的路程为
所以，到时间内，质点M运动的路程为
14. 直角棱镜的截面图ABC如图所示，其中，BC边镀银。一细束单色光从直角边AB的中点O以入射角射入棱镜，经折射光线恰好在AC边发生全反射，再经过BC边反射后垂直于AC边射出。已知光在真空中的传播速度等于c、求：
（1）棱镜的折射率n和；
（2）光线在棱镜中的传播时间t。
【答案】（1）；（2）
【解析】（1）光路如图，则由几何关系光线在E点的入射角为30°；在D点的入射角为C=60°，在O点的折射角r=30°，则折射率
解得
（2）由几何关系
根据
则时间
15. 如图所示，曲面和下底面都光滑的圆弧轨道A静置在水平地面上，其质量为3m、圆弧半径为R。A的左侧距离为处为一足够长、以大小为的速度顺时针匀速转动的传送带，其上表面与水平地面齐平。现将质量为m的滑块B，从圆弧最高点静止释放，B沿轨道下滑后，与静置在传动带右端的滑块C发生碰撞，C的质量也为m，B、C均可视作质点，B、C与传送带、水平地面的动摩擦因数都为μ = 0.25，重力加速度为g，且B与C的所有碰撞都是完全弹性的。求：
（1）从滑块B静止释放至滑块B滑到轨道圆弧最低点的过程中，A、B运动的水平位移的大小；
（2）滑块C第一次在传送带上向左运动的时间；
（3）从滑块C在传送带最左端开始计时，到B恰好停止的过程中，地面给B的冲量大小。（答案可以用根号表示）
【答案】（1）， （2） （3）
【解析】（1）从滑块B静止释放至滑块B滑到轨道的圆弧最低点的过程中，A、B组成的系统水平方向动量守恒，根据人船模型可得
联立解得A、B运动的水平位移的大小分别为
，
（2）从滑块B静止释放至滑块B滑到轨道的圆弧最低点的过程，根据系统水平方向动量守恒定律和系统机械能守恒定律可得
解得
，
从B滑到圆弧最低点到与C发生碰撞前瞬间过程，根据动能定理可得
解得B与C碰前的速度大小为
B与C发生弹性碰撞过程，有
解得
，
可知B、C速度交换，则滑块C第一次在传送带上向左运动过程，有
滑块C第一次在传送带上向左运动的时间为
（3）由于传送带速度为
可知滑块C向左减速为0后，反向向右加速到与传送带共速，接着匀速运动到右端与B发生弹性碰撞，碰后速度再一次发生交换，所以第二次碰撞后B的速度为
设滑块C在传送带上向右加速所用时间为t1，匀速运动的时间为t2，则有
B向右减速到停下所用时间为
此过程，支持力对B的冲量大小为
摩擦力对B的冲量大小为
则地面给B的冲量大小为