2024-2025学年山东省青岛市高二（下）期中物理试卷（含解析）

这是一份2024-2025学年山东省青岛市高二（下）期中物理试卷（含解析），共22页。试卷主要包含了单选题，多选题，实验题，计算题等内容，欢迎下载使用。
一、单选题：本大题共8小题，共24分。
1.进入四月，青岛中山公园的樱花大道迎来了高光时刻，朵朵粉色樱花枝头绽放，如云如霞，美出天际，整个公园飘散着淡淡的樱花味。下列说法正确的是( )
A. 公园内花香四溢是分子做布朗运动的结果
B. 悬挂在樱枝间蜘蛛网上的水珠呈球形是表面张力作用的结果
C. 清晨樱花上的露珠格外明亮，这是阳光照射进露珠时产生的折射现象
D. 中山公园的工作人员给樱花树松土是想把地下的水分通过毛细管引上来
2.如图所示，两条曲线分别表示两分子间引力、斥力的大小随分子间距离的变化关系，e为两曲线的交点，下列说法正确的是( )
A. 曲线ab为两分子间斥力随分子间距离的变化关系
B. 若两分子间距离大于r1，则分子间作用力表现为斥力
C. 当两分子间距离从r1开始增大到r2时，分子势能不断增大
D. 若两分子间距离越来越大，则分子势能也越来越大
3.如图所示，健身球通常由橡胶制成，其内部充满气体能够承受较大的压力。当人体缓慢离开健身球的过程可认为球内气体温度不变，已知球内气体可视为理想气体，下列说法正确的是( )
A. 球内气体向外界放出热量
B. 球内气体分子数密度不变
C. 球内所有气体分子的动能都不变
D. 球内气体分子单位时间对单位面积器壁的撞击力减小
4.如图甲所示，牛顿环装置是由一块曲率半径很大的平凸透镜(凸面朝下)与一块待检测的玻璃板紧密接触组成，两者之间夹着一层极薄的空气膜，其工作原理为“薄膜干涉”。若用单色光照射，会出现一些明暗相间的圆环如图乙所示，这些圆环的分布情况与曲率半径及被测玻璃板的表面情况有关。下列说法正确的是
A. 明暗相间的圆环等间距排列
B. 干涉条纹是平凸透镜上、下表面的反射光叠加形成的
C. 平凸透镜的曲率半径越大，相邻圆环的间距越小
D. 若改用频率更高的单色光照射。同一级圆环的半径变小
5.昏暗路段一般会安装反光道钉用于指引道路，其内部由多个反光单元组成。如图所示，当来车的一束灯光以某一角度射向反光单元时，其中一条光线在P、Q处先后发生两次反射，下列说法正确的是( )
A. 不同颜色的光在反光单元中传播速度相同
B. 反光单元材料的折射率越小，反光效果越好
C. 经反光单元反射后的出射光线与入射光线会相交
D. 若光线在P点发生全反射，则在Q点也可能发生全反射
6.如图所示为一列沿x轴传播的简谐横波在某时刻的波形图，质点P和Q偏离平衡位置的位移均为2cm，从该时刻开始计时，质点Q比质点P提前Δt=0.5s回到平衡位置，下列说法正确的是( )
A. 该波沿x轴正方向传播B. 该波源的振动周期为1s
C. 该波的传播速度大小为4cm/sD. 质点P在波峰时，质点Q的位移为2cm
7.如图所示，在双缝干涉实验中，S1和S2为双缝，P是光屏上的一点，P点与S1和S2距离之差为1.4×10−6m。现分别用A、B两种单色光在空气中做双缝干涉实验。已知A光在折射率为n=1.4的介质中波长为5×10−7m，B光在某种介质中波长为2.8×10−7m，当B光从这种介质射向空气发生全反射时，临界角为30°。下列说法正确的是( )
A. 用A光在空气中做双缝干涉实验时，P点是亮条纹
B. 用B光在空气中做双缝干涉实验时，P点是亮条纹
C. 用A、B光在空气中做双缝干涉实验时，P点都是暗条纹
D. 遮住一条缝，再用光照射时，光屏上不会出现明暗相间的条纹
8.如图所示，物块a、b、c的质量均为m=1.5kg，开始时a、b用劲度系数k=150N/m的轻弹簧固定拴接、竖直静止在水平地面上。位于a正上方的物块c由静止释放，与a碰撞后立即粘在一起，碰撞时间极短，之后a、c一起在竖直方向上做简谐运动，运动过程中物块b恰好没有脱离地面。已知轻弹簧始终在弹性限度内，重力加速度g=10m/s2，空气阻力不计。下列说法正确的是( )
A. c、a碰后一起向下做减速运动
B. 此简谐运动的振幅为0.3m
C. a、c一起运动的最大加速度为10m/s2
D. 物块c刚释放时离a的高度为0.2m
二、多选题：本大题共4小题，共16分。
9.一定质量的理想气体经历A→B→C→D→A循环过程，整个过程气体体积V与热力学温度T的关系如图所示。下列说法正确的是( )
A. 气体在状态A的压强大于在状态B的压强
B. A→B过程单位时间撞击单位面积器壁的分子数增多
C. B→C过程气体从外界吸热
D. 整个过程，气体对外界做正功
10.如图所示为半圆柱体玻璃砖的横截面，直径OD=d。一束由a光和b光组成的复色光，沿AO方向从上表面射入玻璃砖，入射角为θ，a光和b光折射后分别射到B、C点，a光在B点恰好发生全反射。已知光在真空中的传播速度为c，下列说法正确的是( )
A. 玻璃砖对a光的折射率小于对b光的折射率
B. b光在C点一定不会发生全反射
C. 玻璃砖对a光的折射率为 sin2θ+1
D. a光由O传播到B所需时间为dsinθc
11.如图所示，一质点沿水平方向做简谐运动，O为平衡位置，AB两点关于O点对称，A、B之间的距离为10cm。t=0时刻质点位于x轴上A点，t=1.5s质点位于x轴上B点，下列说法正确的是( )
A. 若振幅为5cm，质点做简请运动的周期可能为0.6s
B. 若振幅为5cm，质点做简谐运动的周期可能为0.3s
C. 若振幅为10cm，质点做简谐运动的周期可能为0.6s
D. 若振幅为10cm，质点做简谐运动的周期可能为6.0s
12.如图甲所示，整个空间分布有均匀的介质，在xOy平面内，两列简谐横波的波源S1和S2的坐标分别为(−0.2m,0)和(1.2m,0)，振动方向与xOy平面垂直并向周围空间传播，振动图像分别如图乙、丙所示。已知t=0时刻两波源同时开始振动，波速v=2m/s，M为xOy平面内一点。Δr=MS2−MS1。下列说法正确的是( )
A. 两列波相遇后，x轴上0.6m处的质点是振动加强点
B. t=0.2s时，x轴上0.2m处的质点振动方向沿z轴负方向
C. 0～0.8s内，x轴上0.8m处的质点共有3次经过z=20cm的位置
D. 若Δr=0.2m，从两列波在M点相遇开始计时，M点振动方程为z=0.4sin(10πt+π)m
三、实验题：本大题共2小题，共14分。
13.用如图甲所示的实验装置探究一定质量的气体发生等温变化时压强与体积的关系。将注射器活塞移动到体积最大的位置，接上软管和压强传感器，推动活塞压缩气体，分别记录注射器上的体积刻度V和传感器的示数p作为气体的体积和压强。
(1)关于该实验，下列说法正确的是______。
A.推动活塞时，动作要慢，以保证气体温度不变
B.要用手握住注射器主管以保持其稳定
C.在活塞与注射器壁间涂上润滑油只是为了减小摩擦对实验的影响
D.注射器只要刻度分布均匀即可，可以不标注单位
(2)要使V−x图像为线性关系，则横坐标x是______(选填“p”或“1p”)；
(3)如果实验操作规范且正确，但是由于软管内气体体积的影响，实际测出的V−x图像应该是图乙中______(选填“a”“b”或“c”)。
14.某学习小组进行测量玻璃的折射率实验。小明同学采用如图甲的实验方法：先在木板上面铺一张白纸并用图钉固定，用直尺画一条直线a，把平行玻璃砖放在纸上，一边与直线a平齐，描出玻璃砖的另一条边a′，在玻璃砖的一侧插两个大头针A、B，眼睛在另一侧透过玻璃砖看两个大头针，使B把A挡住。接下来在跟睛这一侧插上大头针C，使C挡住A和B，再插上大头针D，使D挡住A、B、C。
(1)移开玻璃砖，过A、B作直线交a于O点，过C、D作直线交a′于O′点，连接OO′，过O′作垂直于a′的直线bb′，测量图甲中角θ1和θ2的大小，则玻璃砖的折射率n= ______；
(2)关于此实验，下列说法正确的是______；
A.为了减小作图误差，C和D的距离应适当小些
B.在白纸上用笔沿着玻璃砖下边缘画出直线a′
C.不论光以多大角度从a边射入，经两次折射后都能从a′边射出
D.若误将玻璃砖的两界面aa′间距画得偏大，则折射率的测量值将偏小
小刚同学采用如图乙的实验方法：先在木板上面铺一张白纸并用图钉固定，把平行玻璃砖放在纸上，用大头针在白纸上标记玻璃砖的边界；激光笔发出的激光从玻璃砖上的O点入射，到达ef面上的M点后反射到N点射出，用大头针在白纸上标记O点、M点和激光笔出光孔Q的位置；移走玻璃砖，在白纸上描绘玻璃砖的边界和激光的光路，作QO连线的延长线与ef面的边界交于P点，用刻度尺测量出OM和OP的长度d1和d2；
(3)利用所测量的物理量，写出玻璃砖折射率的表达式n= ______(用d1和d2表示)；
(4)已知激光在真空中的传播速度为c，则数光从O点传到M点所用的时间t= ______(用d1、d2和c表示)。
四、计算题：本大题共4小题，共46分。
15.气动避震是通过充放气体来改变车身高低，其原理可以简化为如图所示的模型图。在导热性能良好的气缸内，用面积S=20cm2的活塞封闭一定质量的气体，活塞和砝码的总质量m=4kg。初始时刻，阀门K关闭，此时活塞到气缸底端的距离ℎ1=30cm。已知外界大气压强p0=1.0×105Pa，重力加速度g=10m/s2，外界环境温度保持不变。求：
(1)初始时刻气缸内气体压强p1；
(2)打开阀门K，充气装置向气缸内充入压强p2=1.8×105Pa、体积V0=4×10−4m3的气体后，此时活塞到气缸底端的距离ℎ2。
16.一半径为R的火石玻璃半球截面如图所示，球心为O，虚线OO′为过球心且与半球底面垂直的直线。现有一束平行光垂直入射到半球的底面上。已知火石玻璃的折射率为 3，光在真空中的传播速度为c，不考虑半球内的反射光线。求：
(1)能从球面射出的光线对应的入射光线在半球底面上的面积；
(2)与虚线OO′距离为R2的入射光线，经球面折射后与虚线相交，该光线从进入半球到相交点的时间t。
17.如图所示，在xOy平面内，有两个沿与xOy平面垂直的z轴方向做简谐运动的波源S1和S2分别位于(−2m,0)和(4m,0)处。已知两列波的振幅均为4cm，波速均为2m/s，波长均为3m。平面内的P点(未画出)到S1和S2的距离均为6m。t=0时刻，S1自平衡位置开始沿z轴负方向振动，S2自平衡位置开始沿z轴正方向振动。求：
(1)波源S1的振动方程；
(2)x轴上两波源间振动加强点的横坐标；
(3)若将S2振动的频率变为原来的35倍，其余条件不变，从t=0开始，经过多长时间P质点第一次偏离平衡位置的位移为负向最大值。
18.如图所示，倾角θ=37°的光滑斜面上一质量mA=1kg的物块A与劲度系数k=20N/m的轻弹簧拴接，质量mB=2kg物块B紧靠A(不粘连)放在斜面上，初始时刻物块A、B处于静止状态，现对物块B施加方向沿斜面向上、大小F=24N的恒力，使A、B开始沿斜面向上运动。已知A、B均可视为质点，弹簧的弹性势能Ep=12kx2(x为弹簧的形变量)，弹簧振子做简谐运动的周期T=2π mk，重力加速度g=10m/s2，sin37°=0.6，sin33°= 310。求：
(1)初始时刻物块A和B处于静止状态时弹簧的压缩量x1；
(2)A、B分离时，弹簧的形变量x2及A、B的速度v；
(3)物体A做简谐运动的振幅A；
(4)物体A与B分离后，物体A第一次到达平衡位置所经历的时间t。
答案解析
1.【答案】B
【解析】解：A.花香四溢实际上是气体分子的扩散现象，而不是布朗运动，布朗运动是指悬浮在液体或气体中的微小颗粒(如花粉)的无规则运动，故A错误；
B.表面张力会使液体表面尽可能收缩，形成最小表面积的形状，即球形，故B正确；
C.露珠明亮主要是由于全反射现象，而不是简单的折射，光线在露珠内部经过多次全反射后显得格外明亮，故C错误；
D.松土的主要目的是增加土壤透气性，促进根系呼吸和水分渗透，而不是通过毛细作用引水，通过毛细现象引水主要发生在未松动的致密土壤，故D错误。
故选：B。
根据各个物理现象对应的物理原理逐一分析。
表面张力是液体表面的一种特性，它使得液体的表面像一层弹性薄膜，有收缩的趋势。这种力使得液体表面尽可能缩小，表现为液滴总是试图保持球形。
2.【答案】C
【解析】解：A、在F−r图像中，随着距离的增大斥力比引力变化的快，所以ab为引力曲线，cd为斥力曲线，当分子间的距离等于分子直径数量级时即r1时，引力等于斥力，故A错误，
B、分子力随r变化的关系：
(1)当rr=r1时，F引=F斥，分子力F=0；
(2)当rr1时，F引和F斥都随距离的增大而减小，但F斥比F引减小得更快，分子力F表现为引力；此时两个分子间距离增大，则引力和斥力的合力先增大后减小；
(4)当r>10r1(10−9m)时，F引、F斥迅速减弱，几乎为零，分子力F≈0。
故B错误；
C、当两分子间距离从r1开始增大到r2时，分子力为引力，做负功，分子势能不断增大，故C正确；
D、若两个分子间距离小于r1，分子间的斥力大于引力，则分子间的作用力表现为斥力，此时若两分子间距离越来越大，则分子力做正功，分子势能越来越小，故D错误
故选：C。
在F−r图像中，随着距离的增大斥力比引力变化的快，当分子间的距离等于分子直径数量级时，引力等于斥力。
本题主要考查分子间的作用力，要明确F−r图像的含义，知道斥力变化的快。e点的分子势能最小。
3.【答案】D
【解析】解：AD、人体缓慢离开健身球过程中，球内气体的温度不变，球内气体能与外界发生充分的热交换，体积变大，由pV=C
可知压强变小，则球内气体分子单位时间对单位面积器壁的撞击力减小；
由温度不变，而分子的平均速率不变，平均动能不变，内能不变，由热力学第一定律ΔU=W+Q
可知ΔU=0
由球内气体对外做功，有W0
知球内气体从外界吸热，故A错误，D正确；
B、气体体积增大，气体分子数密度变小，故B错误；
C、球内气体分子做无规则运动，不是所有气体分子的动能都不变，故C错误；
故选：D。
根据玻意耳定律分析体积变化，结合热力学第一定律得出吸、放热情况，根据体积分析B，根据压强微观解释分析D。
本题考查热力学第一定律的应用，要注意明确对于理想气体的变化规律。
4.【答案】D
【解析】解：AB.将一曲率半径相当大的平凸玻璃透镜放在一平面玻璃的上面，则在两者之间形成一个厚度随直径变化的空气薄膜。空气薄膜的等厚干涉条纹是一组明暗相间的同心环。该干涉条纹最早被牛顿发现，所以称为牛顿环，其工作原理为“薄膜干涉”，从空气层的上下表面反射的两列光为相干光，干涉条纹由内向外间距越来越密，白光照射时，会出现彩色条纹，依据明条纹或暗条纹形成条件，可知，同一级条纹对应的空气薄膜的厚度是相同的，故AB错误；
C.若将平凸透镜的半径增大一些，则平凸透镜与被检测的平面之间的夹角将减小，它们之间的空气膜的厚度的变化减慢，所以形成的同心圆环的间距增大，故C错误；
D.若改用频率更高的单色光去照射，则照射单色光的波长短，出现同一级亮纹的光程差变小，空气层厚度变小，所以，同一级圆环的半径变小，故D正确。
故选：D。
根据牛顿环产生的原理分析。
理解了牛顿环的产生机理就可顺利解决此类题目，故对物理现象要知其然更要知其所以然，理解相邻条纹间距的变化情况，注意干涉的条件。
5.【答案】D
【解析】解：CD、完成光路图，如图所示
设光线在反光单元内发生两次反射的反射角分别为α和θ，根据几何知识得α+θ=90°，则有2α+2θ=180°，故PO与QM平行，根据光路的可逆性可知，经反光单元反射后的出射光线与入射光线方向平行，所以经反光单元反射后的出射光线与入射光线不会相交，若光线在P点发生全反射，由几何关系可知Q点入射角更大，则在Q点也可能发生全反射，故C错误，D正确；
A、根据v=cn，可知不同颜色的光在反光单元中的传播速度不同，故A错误。
B、由临界角公式sinC=1n，反光单元的材料折射率越小，光发生全反射的临界角越大，光在反光单元内越不容易发生全反射，有部分光将在反光单元的直角边界处发生折射，故最后从斜边折射出去的光越少，反光效果越差，故B错误；
故选：D。
完成光路图，根据几何关系结合光路的可逆性分析从反光单元反射的出射光线与入射光线方向是否相交；根据全反射临界角分析，根据光在介质中的传播速度公式v=cn分析光在反光单元中传播速度关系。
解决该题关键是能理解全反射的特点，知道光在介质里面的传播情况，再根据几何知识求解相关问题。
6.【答案】C
【解析】解：AB、根据波形图，可得到波长λ=6cm，由质点Q比P先回平衡位置，可知此时Q的振动方向为竖直向下，P的振动方向为竖直向上，波的传播方向为沿x轴负方向；
可得：tQ=T4×13=T12，tP=T4×23+T4=512T，且：Δt=tP−tQ，解得：T=1.5s，故AB错误；
C、根据波长和周期，可得波速：v=λT，解得：v=4cm/s，故C正确；
D、质点P到波峰需要的时间：t1=T4×23=T6，结合周期和机械波的对称性，可知从此时开始经历T6后，Q点的位移为−2cm，故D错误。
故选：C。
根据波形图，可得到波长，结合质点Q、P的位移及P、Q第一次回平衡位置的时间特点，可分析波的传播方向、计算周期；根据波长和周期，可计算波速；根据质点到波峰需要的时间，结合周期和机械波的对称性，可计算Q点的位移。
本题考查机械波的分析，关键是根据波形图中质点的位移，结合正弦函数的特点，计算周期。
7.【答案】A
【解析】解：ABC、A光：由
λA0=nλA
代入数据，算出A光在真空中波长
λA0=1.4×5×10−7m=7×10−7m
ΔxλA0=1.4×10−67×10−7=2
光程差是A光波长整数倍，P点是亮条纹。
B光：由
n=1sinC
得B光所在介质折射率
n=2
λB0=nλ=2×2.8×10−7m=5.6×10−7m
ΔxλB0=1.4×10−65.6×10−7=2.5
光程差不是B光波长整数倍，P点是暗条纹。故A正确，BC错误；
D、单缝衍射：遮住一条缝，光发生衍射，光屏会出现明暗相间条纹，故D错误。
故选：A。
已知P点与S1和S2的距离之差，由出现亮暗的条件可判断是亮条纹或暗条纹；单缝衍射：遮住一条缝，光发生衍射，光屏会出现明暗相间条纹。
解决本题的关键掌握形成明条纹或暗条纹的条件、单缝衍射知识，基础题。
8.【答案】B
【解析】解：A、c、a碰后一起向下先做加速运动，后做减速运动，故A错误；
B、设平衡位置处弹簧压缩x1，则有：x1=2mgk
运动过程中物块b恰好没有脱离地面，则c和a达到最高点时弹簧伸长：x2=mgk
此简谐运动的振幅为：A=x1+x2=3mgk
解得：A=0.3m，故B正确；
C、a、c一起运动的最大加速度为：a=kA2m=150×0.32×1.5=15m/s2，故C错误；
D、初状态与最高点弹簧压缩量和伸长量相等，弹性势能变化为零。
设碰撞后的速度为v1，根据能量守恒定律可得：12×2mv12=2mg⋅2x2
解得：v1=2m/s
设碰撞前c的速度大小为v0，取向下为正方向，根据动量守恒定律可得：mv0=2mv1
解得：v0=4m/s
设物块c刚释放时离a的高度为ℎ，根据自由落体运动的规律可得：v02=2gℎ
解得：ℎ=0.8m，故D错误。
故选：B。
根据受力情况分析运动情况；根据平衡条件求解碰撞后平衡位置弹簧的压缩量和达到最高点弹簧的伸长量，由此得到振幅；根据牛顿第二定律求解a、c一起运动的最大加速度；根据能量守恒定律、自由落体运动的规律求解物块c刚释放时离a的高度。
本题主要是考查了简谐运动的知识；知道简谐运动的平衡位置是物体静止时受力平衡的位置；振动的质点在振动过程中各物理量的变化情况可以这样分析：位移增大→回复力增大→加速度增大→速度减小→动能减小→势能增大。
9.【答案】BD
【解析】解：A、AB连线过原点，则AB连线为等压线，气体在状态A的压强等于在状态B的压强，故A错误；
B、A→B过程压强不变，体积减小，则单位时间撞击单位面积器壁的分子数增多，故B正确；
C、B→C过程气体温度不变，内能不变，体积减小，则外界对气体做功，根据ΔU=W+Q可知，Q