2021-2022学年广东省珠海市第二中学高二（下）期中考试物理试题含解析

2021-2022学年度珠海市第二中学高二年级

期中考试物理试卷

第Ⅰ卷（选择题）

一、单项选择题：本题包括7小题，每题4分，共28分．每小题给出的四个选项中，只有一个选项符合题目要求．选对得4分，选错或不答的得0分．

1. 关于简谐运动的回复力，以下说法正确的是（　　）

A. 简谐运动的回复力不可能是恒力

B. 简谐运动中回复力，是弹簧的劲度系数，是弹簧的形变量

C. 将单摆从地球拿到天宫二号上，周期变小

D. 做简谐运动的物体每次经过平衡位置合力一定为零

【1题答案】

【答案】A

【解析】

【详解】AB．根据简谐运动的定义，物体做简谐运动时，受到的回复力为，是比例系数，并不一定是弹簧的劲度系数，是物体相对平衡位置的位移，物体在运动时，在发生变化，回复力在发生变化，回复力不可能是恒力，A正确，B错误；

C．将单摆从地球拿到天宫二号上，重力加速度变小，根据单摆周期公式

可知单摆的周期变大，C错误；

D．做简谐运动的物体每次经过平衡位置合力不一定为零，比如单摆做简谐运动时，其平衡位置位于最低点，摆球受到的合外力提供向心力，合力不为零，D错误；

2. 声波、光和无线电波具有一些相同的特性，下列说法错误的是（　　）

A. 三者都能够传递能量

B. 三者都可以在真空中传播，且光的速度最大

C. 三者都能够发生反射、干涉及衍射等相关现象

D. 三者波长、波速v、频率f之间都满足公式

【2题答案】

【答案】B

【解析】

【详解】A．声波、光和无线电波都能够传递能量，A正确，不符合题意；

B．光和无线电波可以在真空中传播，声波不能在真空中传播，光和无线电波均以光速传播，B错误，符合题意；

C．干涉、衍射是波特有的现象，三者都能够发生反射、干涉及衍射等相关现象，C正确，不符合题意；

D．三者的波长、波速v、频率f之间都满足公式，D正确，不符合题意。

故选B。

3. 如图甲所示的LC振荡电路中，电容器上的电荷量随时间的变化规律如图乙所示，t=0.3s时的电流方向如图甲中标示，则（　　）

A. 0至0.5s时间内，电容器在放电

B. 在t=1.3s时，P点比Q点电势低

C. 0.5s至1.0s时间内，磁场能正在转变成电场能

D. 1.5s至2.0s时间内，电容器的上极板的正电荷在减少

【3题答案】

【答案】B

【解析】

【详解】A．0至0.5s时间内，电容器电荷量增加，所以电容器在充电，故A错误；

B．因为1.0s到1.5s时间内，电容器反向充电，下极板带正电，电流方向与图示方向相反，即此时P点比Q点电势低，故B正确；

C．0.5s至1.0s时间内，电容器放电，则电场能正在转变成磁场能，故C错误；

D．1.5s至2.0s时间内，电容器方向放电，则电容器的下极板的正电荷在减少，故D错误。

故选B。

4. 一个军事设施的观察孔如图所示，其宽度L=30cm，厚度d=30cm，为了扩大向外的观察视野，将折射率n=的某种玻璃砖完全嵌入观察孔内．计算并说明：嵌入玻璃砖后，视野的最大张角是多少度．

A. 60°; B. 90°; C. 120° D. 180°

【4题答案】

【答案】C

【解析】

【详解】通过观察孔向外看，想得到尽可能大的观察范围，应从观察孔的最边缘向外探视，临界情况是入射光从玻璃砖的右侧入射，其折射光恰好从玻璃砖的左侧射出，如下图示．

=，r=，根据折射定律有：n=，=n=，i=600，根据对称性嵌入玻璃砖后，视野的最大张角为2i=1200，故A、B、D错误，C正确．

故选C

5. 某河水下装有红绿两色彩灯，A、B为水下同一深度处两个相距较远的彩灯（均可看作点光源），夜晚站在桥上看平静的水面，灯A在水面形成的亮斑的半径较大，下列正确的是（　　）

A. 灯A是绿色光源

B. 灯B发出的光更容易发生衍射现象

C. 在水中灯A发出的光的传播速度小于灯B发出的光的传播速度

D. 灯A、B发出的光用同一装置做双缝干涉实验，屏幕上相邻亮条纹间距

【5题答案】

【答案】D

【解析】

【详解】A．灯A在水面形成的亮斑的半径较大，可知灯A发出的光的临界角较大，根据

可知折射率较小，频率较小，则灯A是红色光源，A错误；

B．灯A发出的红光波长较长，更容易发生衍射现象，B错误；

C．根据

可知，在水中灯A发出的红光的传播速度大于灯B发出的绿光的传播速度，C错误；

D．灯A、B发出的光用同一装置做双缝干涉实验，根据

可知，波长越长，屏幕上相邻亮条纹间距越大，即

D正确。

故选D。

6. 双缝干涉实验装置的截面图如图。单缝S到的距离相等，O点为连线中垂线与光屏的交点。光源发出的光在真空中的波长为，经单缝S后，在经出射后垂直穿过玻璃片传播到O点，经出射后直接传播到O点．现在已知玻璃片的厚度为d，玻璃对该光的折射率为1.5，真空中的光速为c，不计光在玻璃片内、外的反射。以下判断正确的是（　　）

A. 若玻璃片的厚度，则O点处为亮条纹

B. 若单缝S略微向左移动（经出射后仍可垂直穿过玻璃片），则原O点位置处的条纹位置不变

C. 若单缝S略微向下移动（经S出射后仍可垂直穿过玻璃片），则原O点位置处的条纹也略微向下移动

D. 若用该波长光完成实验，O点处为亮条纹，保持其他条件不变的情况下，用另一种波长的光实验，O点处也一定为亮条纹

【6题答案】

【答案】B

【解析】

【详解】A．光在玻璃片中传播速度为

若玻璃片的厚度，则光程差为

光程差是半波长的奇数倍，O点处为暗条纹，A错误；

B．若单缝S略微向左移动（经出射后仍可垂直穿过玻璃片），波程差不会发生变化，则原O点位置处的条纹位置不变，B正确；

C．若单缝S略微向下移动（经S出射后仍可垂直穿过玻璃片），经过分析可知，则原O点位置处的条纹也略微上移动，C错误；

D．由以上分析可知，O点处是亮条纹还是暗条纹，跟玻璃片的厚度与波的波长都有关系， D错误。

故选B。

7. 如图甲所示，时，一小船停在海面上的P点，一块浮木漂在纵坐标的R点，其后小船的振动图像如图乙所示，可知（　　）

A. 浮木比小船早振动

B. 水波波速为

C. 末，浮木向下运动

D. 此时若位于O处的观察者沿x轴正方向运动，可知观察者接收到的水波频率变小

【7题答案】

【答案】A

【解析】

【详解】A．根据小船的振动图像可知，t=0时刻向下振动，可知波沿x轴负向传播，则浮木比小船早振动，选项A正确；

B．水波波速为

选项B错误；

C．因，则1.5s末，浮木向上运动，选项C错误；

D．此时若位于O处的观察者沿x轴正方向运动，因波沿x轴负向传播，根据多普勒效应可知，可知观察者接收到的水波频率变大，选项D错误。

故选A。

二、多项选择题：本题包括3小题，每题6分，共18分．每小题给出的四个选项中，有两个或两个以上选项符合题目要求．选对得6分，选不全得3分，选错或不答的得0分．

8. 小明在实验室做单摆实验得到如图甲所示的单摆振动情形，O是它的平衡位置，A、B是摆球所能到达的左右最远位置，小明通过实验测得当地重力加速度为，并且根据实验情况绘制了单摆的振动图像如图乙所示，设图中单摆向右摆动为正方向，，则下列正确的是（　　）

A. 根据图乙可知开始计时摆球在A点

B. 此单摆的振动频率是

C. 图中P点向负方向振动

D. 根据已知数据可以求得此单摆的摆长为

【8题答案】

【答案】AC

【解析】

【详解】A．由于向右摆动为正方向，可知开始计时摆球在A点，A正确；

B．由图乙可知，振动周期为2s，因此振动频率0.5Hz，B错误；

C．图中点是摆球从正的最大位移处向平衡位置振动，即向负方向振动，C正确；

D．根据单摆的振动周期公式

可求的单摆的摆长

D错误。

故选AC

9. 如图所示，某同学设计了一个加速度计：将框架固定在物体上，物体沿弹簧方向运动，滑块可以在光滑的框架中平移，滑块两侧用两劲度系数相同的轻质均匀弹簧与框架连接；R为变阻器，轻质滑动片上端绝缘，且与滑块连接，下端与变阻器接触良好；电池电动势为E，内阻不计。按图连接电路后，若物体匀速运动，滑动片恰好在电阻中间位置，电压表指针正好在表盘中央，此时两弹簧均为原长。下列说法正确的是（　　）

A. 电压表的示数指向零点，说明物体可能做匀加速直线运动

B. 若电压表保持某值不变，说明物体一定做匀速直线运动或静止

C. 若电压表从0开始变大，物体加速度可能先变小再变大

D. 电压表示数为0或最大值，说明物体的加速度大小相同

【9题答案】

【答案】ACD

【解析】

【详解】A．电压表的示数指向零点说明滑动片在R的最左侧，此时左弹簧压缩，右弹簧拉伸，物块所受合力水平向右，物体可能做向右匀加速直线运动或向左匀减速直线运动，故A正确；

B．若电压表保持某值不变说明滑动片在R上的位置不变，可能是匀变速直线运动、匀速直线运动或静止，故B错误；

C．若电压表从0开始变大说明最开始滑动片位置处于R的最左侧，示数逐渐变大，则滑动片逐渐向右移动，物块受到的合力逐渐减小，加速度读逐渐减小，当滑块位于框架中间时，合力为零，加速度为零，当滑块继续向右移动时，加速度开始反方向增加，故C正确；

D．电压表示数为0或最大值说明此时滑动片在R上的位置在最左侧和最右侧，此时滑块所受的合力大小相等，则物体的加速度大小相同，故D正确。

故选ACD。

10. 为研究波的传播，小明利用一波源起振器产生的波进行观察，如图所示，波源起振器处于O点，下图是时的波形图，已知波速为，则下列说法正确的是（　　）

A. 波源的起振方向竖直向上

B. 若有一P点位于的位置，则时，该P点第一次达到波峰的位置

C. 若有一P点位于的位置，则时，该P点达到振幅的一半的位置

D. 若有一P点位于的位置，则时，该P点第二次达到振幅的位置

【10题答案】

【答案】AD

【解析】

【详解】A．由波形图可知，波源的起振方向竖直向上，A正确；

B．振动从波源传播到P点的时间

所以振动还未传播到P点，B错误；

C．振动从波源传播到P点的时间

则

C错误；

D．振动从波源传播到P点的时间

周期为四秒，P点第一次振动到振幅的位置的时间在四分之一周期内，为

第二次为

D正确。

故选AD。

第Ⅱ卷（非选择题）

三、实验题（2题，共16分）

11. 实验课中，同学们用单摆测量当地的重力加速度，实验装置如图1所示。

（1）实验过程有两组同学分别用了图2、图3的两种不同方式悬挂小钢球，你认为________（选填“图2”或“图3”）悬挂方式较好；

（2）在实验中，甲同学用主尺最小分度为，游标尺上有20个分度的游标卡尺测量金属球的直径，结果如图4所示，读出小球直径为______；

（3）实验中，乙同学测量5种不同摆长与单摆的振动周期的对应情况，并将记录的结果描绘在如图5所示的坐标系中，图中各坐标点分别对应实验中5种不同摆长的情况。由图像可知重力加速度________；（结果用表示即可）

（4）实验中，有三位同学作出的图线分别如图6中的a、b、c所示，其中a和b平行，b和c都过原点，图线b对应的g值最接近当地重力加速度的值。则相对于图线a和c，下列分析正确的是________（填选项前的字母）．

A．出现图线a的原因可能是误将悬点到小球下端的距离记为摆长L

B．出现图线c的原因可能是误将49次全振动记为50次

C．图线c对应的g值小于图线b对应的g值

（5）丙同学正确完成实验操作后，经过精确测量发现摆球重心偏移球心，他测量时是将悬点到球心的距离作为摆长l，通过改变摆线的长度，测量出相应数据，作出图像如图7所示，由图像可知重力加速度的表达式应为________。

【11题答案】

【答案】    ①. 图3    ②. 2.240    ③.     ④. B    ⑤.

【解析】

【详解】（1）[1]单摆稳定摆动时，要求摆长不发生变化，用图2方式悬挂时在小球摆动过程摆长会发生变化，图3方式悬挂时，绳子末端固定，避免摆长发生变化，故图3悬挂方式较好。

（2）[2]根据游标卡尺读数规则，可读出小球直径为

（3）[3]根据单的周期公式

变形得

可知图像斜率为

由图5可求得

联立可得

（4）[4]A．若误将悬点到小球下端的距离记为摆长L，则应满足

图线应与b平行且在b的下方，A错误；

B．实验中误将49次全振动记为50次，则周期的测量值偏小，导致重力加速度的测量值偏大，则图线的斜率偏小，图线c符合题意，B正确；

C．由（3）解析可得，当地的重力加速度的表达式为

由图可知，图线c对应的斜率k偏小，则图线c对应的g值大于图线b对应的g值，C错误。

故选B。

（5）[5]根据单摆的周期公式

变形得

根据图像的斜率可得

解得重力加速度的表达式为

12. 在“利用双缝干涉测量红光的波长”实验中，将所用器材按要求安装在如图甲所示的光具座上，然后接通电源使光源正常工作，像屏上出现了清晰但是间距较小的红色干涉条纹。

（1）下列操作中，可以使红色条纹间距变大的是___________。

A．换一个紫色滤光片                B．增大双缝到像屏的距离

C．增大单缝与双缝间距离            D．增大双缝的间距

（2）观察测量的图样（如图乙所示），调节仪器使分划板的中心刻线对准一条亮条纹A的中心，测量头的示数如图丙所示，其示数为___________mm，移动手轮使分划板中心刻线对准另一条亮条纹B的中心，测量头的示数为16.772mm。已知双缝挡板与光屏间距为0.8m，双缝相距0.2mm，则所测单色光的波长为___________m。

【12题答案】

【答案】    ①. B    ②. 5.692    ③.

【解析】

【详解】（1）[1]根据公式可知增大双缝到像屏的距离或者减小双缝间的距离，可以让条纹间距变大，选项B正确，ACD错误。

（2）[2][3]测量头的示数为

条纹间隔

由

可得光的波长

四、计算题（共3题，共38分）

13. 如图所示，在同一均匀介质中有和两个波源，这两个波源的频率、振动方向均相同，且振动的步调完全一致，与之间相距，若振动频率均为，两列波的波速均为，B点为和连线的中点，今以B点为圆心，以为半径画圆。求：

（1）该波的波长为多少？

（2）在连线上振动加强的点有几个？

（3）在该圆周上（和两波源除外）共有几个振动加强的点？（可用画图的方式说明）

【13题答案】

【答案】（1）2 m；（2）5个；（3）10个

【解析】

【详解】（1）由公式

可得

λ＝m＝2 m

（2）在S1、S2连线上任选一点A，则

|Δx|＝|S1A－S2A|<5m＝2.5λ

即

－2.5λ<Δx<2.5λ

由加强的条件

Δx＝kλ

得

－2.5<k<2.5

故k＝-2、－1、0、1、2，即有5个振动加强点。

（3）如图所示，以S1、S2连线上振动加强的点有3个为例，A、B、C三点为振动加强的点，过A、B、C三点作三条加强线（表示三个加强区域）交于圆周上A1、A2、B1、B2、C1、C2六个点，显然这六个点也为振动加强点，故圆周上共有6个振动加强点，因此，以S1、S2连线上振动加强的点有5个为例，则圆周上共有10个振动加强点

14. 由两种透明材料甲、乙制成的棱镜的截面如图所示，其中材料甲的截面为直角三角形，，，，材料乙是圆截面。一细光束由AB边的中点D与AB成30°角斜射入材料甲，经折射后该光束刚好在乙的圆弧面上发生全反射，然后射到AC边上的G点（未画出）。已知材料甲的折射率，真空中光速为c。求

（1）该细光束由D点射入材料甲时的折射角θ；

（2）材料乙的折射率n2；

（3）该细光束在此棱镜中从D传播到G所经历的时间t。

【14题答案】

【答案】（1）30°；（2）2；（3）

【解析】

【详解】（1）光由空气射入甲，由折射定律知

解得

θ=30°

（2）可知光束垂直于OB边的中点E射入材料乙，在BC弧上的F点发生全反射，到达OC边上的G点，如图所示

由几何关系知材料乙中临界角为

C=∠EFO=∠GFO=30°

由全反射公式

解得

（3）由几何知识知

DE=a

EF=OFcosC=BOcosC=3a

光在材料甲中的速度为

光在材料乙中的速度为

光在材料甲中传播时间为

光在材料乙中传播时间为

则该细光束在此棱镜中从D传播到G所经历的时间为

15. 如图所示，在倾角为θ=30°的固定光滑斜面上，有两个用轻质弹簧相连的物体A和B，他们的质量均为m=2kg，弹簧的劲度系数为k=100N/m，C为一固定挡板，现让一质量也为m=2kg的物体D在A上方某处由静止释放，D和A相碰后立即粘为一体，此后做简谐运动，运动过程中，物体B对C的最小弹力为F=5N，重力加速度g取10m/s2.。求：

（1）BC间弹力最小时，弹簧的形变量是多少；

（2）简谐运动的振幅；

（3）若弹簧振子的周期为，m为振子质量，k为弹簧进度系数。以平衡位置为原点，沿斜面向下为正方向，振子在最低点作为0时刻，请写出振子的振动方程。

【15题答案】

【答案】（1）x2=5cm；（2）A= 25cm；（3）x=25cos5t （cm）

【解析】

【详解】（1）当AD在最高点时，挡板弹力最小，此时弹簧处于伸长状态，设伸长量为x2，则有

代入数据得

（2）AD粘在一起后，设运动到平衡位置时形变量为x1，则有

代入数据得

x1=20cm

故简谐运动的振幅为

A=x1+x2=25cm

（3）简谐振动的周期为

（s）

故角频率为

设振动方程为

x=Asin（ωt+φ）

当t=0时，x=25cm，代入方程得

故振动方程为

（cm）= 25cos5t （cm）