2021-2022学年福建省泉州科技中学高二（下）期末物理试题含解析

泉州科技中学2021－2022学年下学期期末考试

高二年物理试卷

一、单选题（本大题共4小题，共16.0分）

1. 一束复色光沿半径方向射向一半圆形玻璃砖，发生折射而分为a、b两束单色光，其传播方向如图所示。下列说法中正确的是（   ）

A. 玻璃砖对a、b的折射率关系为na < nb

B. a、b在玻璃中的传播速度关系为va > vb

C. 单色光a从玻璃到空气的全反射临界角小于单色光b从玻璃到空气的全反射临界角

D. 用同一双缝干涉装置进行实验可看到a光干涉条纹的间距比b光的宽

【答案】C

【解析】

【分析】

【详解】A．由折射定律有

nasini = sinθa，nbsini = sinθb

结合光路图可知

na > nb

A错误；

B．根据波速与折射率的关系可知

va < vb

B错误；

C．当恰好发生全反射时有

sinC =

则

Ca < Cb

C正确；

D．根据波长与折射率的关系有

λa < λb

由干涉条纹间距公式有

x =

则

xa < xb

D错误。

故选C。

2. 如图所示，甲为沿x轴传播的一列简谐横波在t＝0时刻的波动图像，乙图为参与波动质点P的振动图像，则下列判断正确的是（　　）

A. 该波的传播速率为8m/s

B. 该波的传播方向沿x轴正方向

C. 经过0.5s时间，质点P沿波的传播方向向前传播2m

D. 该波在传播过程中若遇到3m的障碍物，能发生明显衍射现象

【答案】D

【解析】

【详解】A．根据速率与波长的关系

由图可知

，

所以波传播的速率为

故A错误；

B．由乙图可知在t=0时刻，质点P处于平衡位置，且向下振动，根据“上下坡”法，波沿x轴负方向传播，故B错误；

C．介质中质点不会随波迁移，故C错误；

D．当障碍物的尺寸小于波长或与波长接近时，可以发生明显衍射，故D正确。

故选D。

3. 分子间存在着分子力，并且分子力做功与路径无关，因此分子间存在与其相对距离有关的分子势能。如图所示为分子势能E随分子间距离r变化的图像，取r趋近于无穷大时Ep为零。通过功能关系可以从此图像中得到有关分子力的信息，若仅考虑这两个分子间的作用，下列说法中正确的是（　　）

A. 图中r1是分子间引力和斥力平衡的位置

B. 假设将两个分子从r=r2处释放，它们将相互靠近

C. 假设将两个分子从r=r1处释放，当r=r2时它们的速度最大

D. 假设将两个分子从r=r1处释放，当r=r2时它们的加速度最大

【答案】C

【解析】

【详解】AB．假设将距离无穷远的两分子由静止释放，则两分子间距离在到达平衡距离前分子力对两分子始终做正功，分子势能减小，又因为无穷远处分子势能为零，所以当到达平衡距离时，分子势能达到最低且为负值，因此图中r2是分子间引力和斥力平衡的位置，假设将两个分子从r=r2处释放，它们将保持静止，故AB错误；

CD．因为r1小于r2，所以假设将两个分子从r=r1处释放，分子力表现为斥力，两分子将做加速度减小的加速运动，当r=r2时它们的速度最大，加速度为零，故C正确，D错误。

故选C。

4. 如图所示，竖直平面内的光滑水平轨道的左边与墙壁对接，右边与一个足够高的四分之一光滑圆弧轨道平滑相连，木块A、B静置于光滑水平轨道上，A、B的质量分别为1.5kg和0.5kg。现让A以6m/s的速度水平向左运动，之后与墙壁碰撞，碰撞的时间为0.2s，碰后的速度大小变为4m/s，当A与B碰撞后立即粘在一起运动，g取10m/s2，则（　　）

A. A与墙壁碰撞过程中，墙壁对A的平均作用力的大小

B. A和B碰撞过程中，A对B的作用力大于B对A的作用力

C. A、B碰撞后的速度

D. A、B滑上圆弧的最大高度

【答案】D

【解析】

【详解】A．规定向右为正方向，则

，

对A在与墙碰撞的过程，由动量定理得

所以A错误；

B．A和B碰撞过程中，A对B的作用力和B对A的作用力是一对相互作用力，应该大小相等，方向相反，所以B错误；

C．由题意可知，A和B发生完全非弹性碰撞，由动量守恒定律得

所以C错误；

D．A和B碰后一起沿圆轨道向上运动，在运动过程中，只有重力做功，由机械能守恒定律得

所以D正确。

故选D。

二、多选题（本大题共4小题，共24.0分）

5. 关于下列图象的描述与判断中，正确的有（　　）

A. 图甲是多普勒效应的图象，处的观察者接收到波的频率大于波源发出的频率

B. 图甲是多普勒效应的图象，处的观察者接收到波的频率大于波源发出的频率

C. 图乙是受迫振动的振幅随驱动力频率变化的图象，物体作受迫振动时的频率始终等于固有频率

D. 图乙是受迫振动的振幅随驱动力频率变化的图象，当驱动力的频率等于固有频率时振幅最大

【答案】AD

【解析】

【详解】AB．图甲是为波源在靠近处，所以图甲是多普勒效应的图象。当观测者不动，波源相对于介质向观测者运动时，观测者接收到的频率大于波源频率；A正确，B错误；

CD．图乙纵轴为振幅A，横轴为驱动力频率f，该图像为受迫振动的振幅随驱动力频率变化的图象。当驱动力的频率等于固有频率时振幅最大。D正确，C错误；

故选AD。

6. 在一次科学晚会上，某老师表演了一个“马德堡半球实验”。他先取出两个在碗底各焊接了铁钩的不锈钢碗，在一个碗内烧了一些纸，然后迅速把另一个碗扣上，再在碗的外面浇水，使其冷却到环境温度。用两段绳子分别钩着铁钩朝相反的方向拉，试图把两个碗拉开，如图所示。当两边的人各增加到5人时，恰能把碗拉开。已知碗口的面积约为400cm2，环境温度为27°C，大气压强为，每人平均用力为。假设实验过程中碗不变形，也不漏气。绝对零度为-273°C，下列说法中正确的是（　　）

A. 浇水过程中不锈钢碗内的气体压强逐渐增大

B. 碗快要被拉开时，碗内封闭气体压强约为2.5×104Pa

C. 不锈钢碗刚被扣上时，里面空气的温度约为127°C

D. 浇水过程中不锈钢碗内气体分子单位时间内撞击单位面积次数减少

【答案】CD

【解析】

【详解】AD．在碗的外面浇水，使其冷却到环境温度，温度降低，体积不变

则压强减小，分子平均动能减小，平均速度减小，不锈钢碗内气体分子单位时间内撞击单位面积的次数减少，故D正确A错误；

B．每人平均用力为，则快要被拉开时，对单边半个球受力分析

解得

故B错误；

C．对球内气体分析，气体做等容变化

T=300K

解得

故C正确

故选CD。

7. 一列简谐横波沿轴传播，已知轴上和处质点的振动图像分别如图1、图2所示，则此列波的传播速率可能是（    ）

A.  B.  C.  D.

【答案】BC

【解析】

【详解】当该列波向右传播时，根据题干可知1m和7m之间的距离满足的关系为

则由

可得波速为

当n=1时可得；

当波向左传播时1m和7m之间的距离关系满足

则

当n=0时可得；

将A和D选项代入两个波速表达式，n均不是整数，因此A和D错误，BC正确。

故选BC。

8. 质量为M、内壁间距为L的箱子静止于光滑的水平面上，箱子中间有一质量为m的小物块，小物块与箱子底板间的动摩擦因数为μ．初始时小物块停在箱子正中间，如图所示．现给小物块一水平向右的初速度v，小物块与箱壁碰撞N次后恰又回到箱子正中间，井与箱子保持相对静止．设碰撞都是弹性的，则整个过程中，系统损失的动能为( )

A.  B.

C.  D.

【答案】BD

【解析】

【详解】试题分析：设物块与箱子相对静止时共同速度为V，则由动量守恒定律得，得，系统损失的动能为，B正确，AC错误．根据能量守恒定律得知，系统产生的内能等于系统损失的动能，根据功能关系得知，系统产生的内能等于系统克服摩擦力做的功，则有．D正确，

故选BD

考点：动量守恒定律；功能关系．

点评：两个相对运动的物体，当它们的运动速度相等时候，往往是最大距离或者最小距离的临界条件．本题是以两物体多次碰撞为载体，综合考查功能原理，动量守恒定 律，要求学生能依据题干和选项暗示，从两个不同角度探求系统动能的损失．又由于本题是陈题翻新，一部分学生易陷入某种思维定势漏选B或者D，另一方面，若 不仔细分析，易认为从起点开始到发生第一次碰撞相对路程为，则发生N次碰撞，相对路程为，而错选C．

三、填空题（本大题共2小题，共8.0分）

9. 一定质量理想气体的压强p与体积V关系图像如图所示，它由状态A经等容过程到状态B，再经等压过程到状态C。设A、B、C状态对应的温度分别为、、，则______（填“或或”），______（填“或或”）

【答案】    ①. >    ②. <

【解析】

【详解】[1]由A到B是等容过程，根据查理定律得

由图可知

所以

[2]由B到C等压过程，根据盖吕萨克定律得

由图可知

所以

10. 质量为0.2kg的小球竖直向下以6m/s的速度落至水平地面，再以4m/s的速度反向弹回，取竖直向上为正方向，则小球与地面碰撞前后的动量变化为______kg·m/s．若小球与地面的作用时间为0.2s，则小球受到地面的平均作用力大小为______N（取g =10m/s2）．

【答案】    ①. 2    ②. 12

【解析】

【详解】[1]取竖直向上为正方向

∆p = 0.2×4－（－0.2×6）kg·m/s =2 kg·m/s

[2]根据动量定理

（F－mg）t =∆p

得

F=+ mg =12N

四、实验题（本大题共2小题，共12.0分）

11. 如图所示：某同学对实验装置进行调节并观察实验现象：

(1)图甲、图乙是光的条纹形状示意图，其中干涉图样是______（填A或B）。

(2)下述现象中能够观察到的是：（    ）

A.将滤光片由蓝色换成红色的，干涉条纹间距变宽

B.将单缝向双缝移动一小段距离后，干涉条纹间距变宽

C.换一个两缝之间距离较大的双缝，干涉条纹间距变窄

D.去掉滤光片后，干涉现象消失

(3)已知双缝之间距离为d，测的双缝到屏的距离为L，相邻条纹中心间距为，由计算公式______，可求得波长。如果测得第一条亮条纹中心与第六条亮条纹中心间距是11.550mm，求得这种色光的波长为______m。（已知双缝间距，双缝到屏的距离L = 700mm，计算结果保留一位小数）

【答案】    ①. A    ②. AC    ③.     ④.

【解析】

【详解】(1)[1]双缝干涉条纹特点是等间距、等宽度、等亮度；衍射条纹特点是中间宽两边窄、中间亮、两边暗，且不等间距；根据此特点知甲图是干涉条纹，故选A；

(2)[2]A．根据双缝干涉条纹的间距公式知，将滤光片由蓝色的换成红色的，频率减小，波长变长，则干涉条纹间距变宽，故A正确；

B．根据双缝干涉条纹的间距公式，将单缝向双缝移动一小段距离后，干涉条纹间距不变，故B错误；

C．根据双缝干涉条纹的间距公式，换一个两缝之间距离较大的双缝，干涉条纹间距变窄，故C正确；

D．去掉滤光片后，通过单缝与双缝的光成为白色光，白色光通过双缝后，仍然能发生干涉现象。故D错误。

(3)[3]已知双缝之间距离为d，测的双缝到屏的距离为L，相邻条纹中心间距为，根据

可得计算公式

 [4]已知第1条亮纹中心到第6条亮纹中心间距，可得

由得

代入得

12. 气垫导轨上有A、B两个滑块，开始时两个滑块静止，它们之间有一根被压缩的轻质弹簧，滑块间用绳子连接（如图甲所示），绳子烧断后，两个滑块向相反方向运动，图乙为它们运动过程的频闪照片，频闪的频率为10 Hz，由图可知：

（1）A、B离开弹簧后，应该做________运动，已知滑块A、B的质量分别为200 g、300 g，根据照片记录的信息，从图中可以看出闪光照片有明显与事实不相符合的地方是__________________．

（2）若不计此失误，分开后，A的动量大小为________ kg·m/s，B的动量的大小为________ kg·m/s，本实验中得出“在实验误差允许范围内，两滑块组成的系统动量守恒”这一结论的依据是:___________________________________________________________．

【答案】    ①. 匀速直线运动    ②. 在离开弹簧前A、B均做加速运动，A、B两滑块的第一个间隔应该比后面匀速时相邻间隔的长度小    ③. 0.018    ④. 0.018    ⑤. 分开后A、B的动量大小均为p=0.018 kg·m/s，方向相反，满足动量守恒，系统的总动量为0

【解析】

【详解】（1）[1][2]据题意，在A、B离开弹簧后由于受力平衡应该做匀速直线运动；但在离开弹簧请A、B物体应该做加速度减小的加速运动，开始几段间隔距离应该逐渐增加．

（2）[3][4][5]A的动量大小为：

B的动量大小为：

分开后A、B的动量大小均为p＝0.018 kg·m/s，方向相反，满足动量守恒，系统的总动量为0．

五、计算题（本大题共3小题，共40.0分）

13. 某种材料的三棱镜截面如图所示，∠A=90°，∠B=60°。一束垂直BC边的直线光束从AB边的中点入射，某一折射光线经过三棱镜BC边反射后，从AC边垂直射出，已知真空中的光速为c，AB边长度为2a。求：

（1）三棱镜的折射率；

（2）某一光线从AC边射出时，在棱镜中传播的时间。

【答案】（1）；（2）

【解析】

【分析】

【详解】(1)依题所给光路图，标出入射角和折射角，如图

根据折射定律有

由几何关系得

则三棱镜的折射率为

(2)光在棱镜中的速度为

光在棱镜中，由几何知识可得

共历时

‍

14. 如图甲所示，轻弹簧上端固定，下端系一质量为m=1kg的小球，小球静止时弹簧伸长量为10cm．现使小球在竖直方向上做简谐运动，从小球在最低点释放时开始计时，小球相对平衡位置的位移，随时间t变化的规律如图乙所示，重力加速度g取10m/s2．

（1）写出小球相对平衡位置的位移随时间的变化关系式；

（2）求出小球在0~12.9s内运动的总路程和12.9s时刻的位置；

（3）小球运动到最高点时加速度的大小．

【答案】（1）（2）215cm ；0（3）5m/s2

【解析】

【详解】（1）由振动图像可知：A=5cm，T=1.2s，则

小球相对平衡位置的位移随时间的变化关系式：

（2）12.9s=10T，则小球在0~12.9s内运动的总路程：43A=215cm；

12.9s时刻的位置：y=0；即在平衡位置．

（3）小球在平衡位置时弹簧伸长量10cm，则：

小球在最高点时，弹簧伸长5cm，则

解得

a=5m/s2

15. 如图所示，倾角的光滑固定斜面上放有A、B 、C三个质量均为的物块（均可视为质点），A固定，C与斜面底端处的挡板接触，B与C通过轻弹簧相连且均处于静止状态，A、B间的距离。现释放A，一段时间后A与B发生碰撞，A、B碰撞为弹性碰撞，碰撞后立即撤去A，取，，。

（1）求A与B碰撞前瞬间A的速度大小；

（2）若B沿斜面向下运动到速度为零时（此时B与C未接触，弹簧仍在弹性限度内），弹簧的弹性势能增量，求B沿斜面向下运动的最大距离；

（3）若C刚好要离开挡板时，B的动能，求弹簧的劲度系数。

【答案】（1）6m/s；（2）；（3）

【解析】

【分析】

【详解】（1）根据机械能守恒定律有

解得

（2）设碰撞后瞬间A、B的速度大小分别为，，根据动量守恒定律有

A、B碰撞过程机械能守恒，有

解得

A、B碰撞后，对B沿斜面向下压缩弹簧至B速度为零的过程，根据能量守恒定律有

解得

（3）A，B碰撞前，弹簧的压缩量为

当C恰好要离开挡板时，弹簧的伸长量为

可见，在B开始沿斜面向下运动到C刚好要离开挡板的过程中，弹簧的弹性势能的改变量为零，根据机械能守恒定律有

解得