2021-2022年黑龙江省鹤岗市第一中学高二（下）期中物理试题含解析

2021---2022学年度高二学年下学期期中物理考试

一、选择题（1---7单项选择题，8---12多项选择题，每题4分共48分）

1. 2020年伊始出现了罕见的新型冠状病毒，感染患者在医院进行治疗时，需要打吊瓶。如图所示，该病人正在输b吊瓶中的液体，输了一半时他的左手动了一下，这个动作拉扯到了输液管，使b吊瓶晃动了起来，紧接着待输的a、c吊瓶（液体均满瓶）也跟着晃动起来，假设悬挂三个吊瓶的细绳长度相同，b、c两吊瓶大小相同，则（　　）

A. b、c两吊瓶发生共振

B. a、b、c三个吊瓶均做自由振动

C. 只有b、c两吊瓶的振动周期相同

D. a、b、c三个吊瓶的振动周期相同

【答案】D

【解析】

【详解】A．由题知b、c两吊瓶重心高度不同，导致有效摆长不同，所以二者不会发生共振，故A错误；

B．只有b吊瓶做自由振动，a、c两吊瓶均做受迫振动，故B错误；

CD．因为a、c两吊瓶在b吊瓶的驱动力作用下做受迫振动，所以振动周期等于驱动力的周期，所以a、b、c三个吊瓶的振动周期相同，故C错误，D正确。

故选D。

2. 取一根较长的轻质软绳，用手握住一端O，在竖直平面内连续上下抖动，形成如图所示的简谐波，手抖动的周期为T，t=0时，O位于最高点，P恰好在平衡位置且向上振动，O、P的平衡位置间距为L，下列判断正确的是（　　）

A. 该波是纵波

B. 该波的波速为

C. t=T时，P的振动方向竖直向下

D. 若手上下抖动加快，该简谐波的波长将变大

【答案】C

【解析】

【分析】

【详解】A．该波振动方向与波的传播方向垂直，则该波是横波，A错误；

B．因OP=L=，该波的波速为

B错误；

C．t=T时，质点P由最高点向平衡位置振动，则P的振动方向竖直向下，C正确；

D．若手上下抖动加快，则频率变大，周期减小，波速不变，则根据可知，该简谐波的波长将变小，D错误。

故选C。

3. 根据高中物理所学知识，分析下列生活中的物理现象：①闻其声而不见其人；②钢琴声震碎玻璃酒杯；③当正在鸣笛的火车向着我们疾驰而来时，我们听到汽笛声的音调变高；④两列水波相遇产生稳定花纹。这些物理现象分别属于（　　）

A. 干涉、衍射、多普勒效应、共振

B. 折射、多普勒效应、共振、干涉

C. 衍射、共振、多普勒效应、干涉

D. 衍射、共振、折射、多普勒效应

【答案】C

【解析】

【详解】①闻其声而不见其人是波的衍射现象；

②钢琴声震碎玻璃酒杯是由于共振产生；

③当正在鸣笛的火车向着我们疾驰而来时，我们听到汽笛声的音调变高是多普勒效应；

④两列水波相遇产生稳定花纹是水波的干涉现象。

故选C。

4. 两个振动情况完全一样的波源S1和S2相距6 m，它们发出的两列波在空间相遇时产生干涉，图中实线表示振动加强的区域，虚线表示振动减弱的区域。已知S1、S2间的距离等于两列波波长的整数倍，则下列说法正确的是 （　　）

A. 两波源的振动频率一定相同 B. 虚线一定是波谷与波谷相遇处

C. 两列波的波长都是3 m D. 两列波的波长都是1 m

【答案】A

【解析】

【详解】A．波发生干涉的条件之一是频率相同，故A正确；

B．虚线是振动减弱的区域，则一定是波峰与波谷相遇处，故B错误；

CD．由题图可知波源S1和S2之间的距离为3个波长，所以两列波的波长都是2 m，故CD错误。

故选A。

5. 劈尖干涉是一种薄膜干涉，如图甲所示，将一块平板玻璃放置在另一平板玻璃之上，在一端夹入两张纸片，从而在两玻璃表面之间形成一个劈形空气薄膜，当红光从上方入射后，从上往下看到如图乙所示的干涉条纹。下列说法错误的是（　　）

A. 任意一条明条纹或暗条纹所在位置下面的薄膜厚度相等

B. 任意相邻明条纹或暗条纹所对应的薄膜厚度差恒定

C. 若在装置中抽去一张纸片，则干涉条纹间距变大

D. 若把红光换成紫光，则干涉条纹间距变大

【答案】D

【解析】

【详解】AB．薄膜干涉条纹有如下特点：任意一条明条纹或暗条纹所在位置下面的薄膜厚度相等；任意相邻明条纹和暗条纹所对应的薄膜厚度差恒定，故AB正确；

C．光线在空气膜的上、下表面发生反射，并发生干涉，从而形成干涉条纹。设空气膜顶角为，、处为两相邻亮条纹，如图所示

则此两处的光程分别为

因为光程差

所以

设此两相邻亮纹中心的距离为，则由几何关系得

即

当抽去一张纸片减小，增大，故C正确；

D．若把红光换成紫光，紫光波长较红光小，根据C中公式可知干涉条纹间距变小，故D错误。

本题选错误项，故选D。

6. 下列说法正确的是（　　）

A. 偏振光可以是横波，也可以是纵波

B. 激光切除肿瘤利用激光亮度高的特点

C. 因为激光的方向性好，所以激光不能发生衍射现象

D. 3D眼镜利用薄膜干涉原理

【答案】B

【解析】

【详解】A．偏振光是横波，纵波不能发生偏振，故A错误；

B．医学上利用激光切除肿瘤，主要是因为激光的方向性好，而且具有很高的能量，故B正确；

C．激光也是光，所以激光可以发生衍射现象，故C错误；

D．3D眼镜利用光的偏振，故D错误。

故选B。

7. 一束复色光沿半径方向射向一块半圆形玻璃砖，经折射后分成两束单色光a和b，光路如图所示，下列说法正确的是（　　）

A. 该种玻璃对a光的折射率较大 B. 在玻璃砖中，a光的传播速度比b光大

C. 逐渐增大角，b光先消失 D. a光比b光更容易发生衍射现象

【答案】A

【解析】

【详解】A．a光的偏折程度较大，因此玻璃对a光的折射率较大，故A正确；

B．根据

可知，a光的传播速度比b光小，故B错误；

C．根据

可知，a光的临界角小，先消失，故C错误；

D．a光的折射率较大，频率较大，波长较短，更难发生衍射现象，故D错误。

故选A。

8. 如图所示，用绝缘细线悬挂的单摆，摆球带正电，悬挂于O点，摆长为l，当它摆过竖直线OC时便进入或离开匀强磁场，磁场方向垂直于单摆摆动的平面向里，A、B点分别是最大位移处。下列说法中正确的是（　　）

A. A点和B点处于同一水平面 B. A点高于B点

C. 摆球在A点和B点处线上的拉力大小不相等 D. 单摆的振动周期仍为

【答案】AD

【解析】

【详解】AB．带电小球在磁场中运动过程中洛伦兹力不做功，所以在整个过程中小球的机械能守恒，所以A点和B点处于同一水平面，则A正确；B错误；

C．小球在A、B点的速度均为0，向心力均为0，细线的拉力大小都等于重力沿细线方向的分力，所以摆球在A点和B点处线上的拉力大小相等，则C错误；

D．由于洛伦兹力始终沿绳方向，洛伦兹力不做功，不改变小球的动能，不改变小球的速度，也不提供回复力，所以单摆的振动周期与没有磁场时一样，则，所以D正确；

故选AD。

9. 如图所示，A、B是两列波的波源，时，两波源同时开始垂直纸面做简谐运动。其振动表达式分别为，，产生的两列波在同一种均匀介质中沿纸面传播。是介质中的一点，时开始振动，已知，，则（　　）

A. 两列波的波速均为

B. 两列波的波长均为

C. 两列波在点相遇时，振动总是减弱的

D. 点合振动的振幅为

【答案】ACD

【解析】

【详解】A．两列波在同一均匀介质中传播，故两列波的波速相同，根据质点P开始振动的时间，得

故A正确；

B．根据振动方程，两列波的周期相同

波长为

故B错误；

C．D．根据两波源到P点的距离差

可知，B波比A波传到P点时间晚，根据振动方程得，A波起振方向与B波起振方向相同，故两波在P点的振动方向相反，则P点为振动减弱点，两列波在P点相遇时振动总是减弱的，P点合振动的振幅为

故CD正确。

故选ACD。

10. 图（a）为一列简谐横波在时刻的波形图，P是平衡位置在处的质点，Q是平衡位置在处的质点；图（b）为质点Q的振动图像，下列说法正确的是（　　）

A. 该波沿方向传播

B. 该波的波速为

C. 再过时，质点P刚好运动到波谷

D. 从到时间内，质点P通过的路程为

【答案】AC

【解析】

【详解】A．由图（b）可知时质点Q正在向轴负方向振动，结合波形图利用“同侧法”可以判断波的传播方向，如图所示

该波沿方向传播，A正确；

B．由波形图和振动图可知波长和周期分别为

则机械波的波速为

B错误；

C．在时间内，机械波向左传播的距离为

即处的质点的振动情况传到P点，由图（a）可知，时刻处的质点位于波谷，则再过时，质点P刚好运动到波谷，C正确；

D．从到时间内机械波向左传播的距离为

即处的质点的振动情况传到点，质点P位于

则在这段过程中质点P的路程为

D错误。

故选AC。

11. 如图所示，等边三角形AOB为透明柱状介质的横截面。一束单色光PQ平行于角平分线OM射向OA，在界面OA发生折射，折射光线平行于OB且恰好射到M点（不考虑反射光线）。则（　　）

A. 透明柱状介质对单色光PQ的折射率为

B. 增大入射光PQ的频率，光在该介质中的传播速度不变

C. 保持入射点Q不变，减小入射角，一直有光线从AMB面射出

D. 保持入射光PQ的方向不变，增大入射光的频率，出射点将在M点下方

【答案】AD

【解析】

【分析】

【详解】A．作出光路图如图所示

由几何知识可知，入射角为

i=60°

折射角为

r=30°

根据折射定律得

A正确；

B．增大入射光PQ的频率，光的折射率增大，由

知光在该介质中的传播速度减小，B错误．

C．保持入射点Q不变，减小入射角度，折射角随之减小，则折射光线射到AMB面上的入射角增大，当该入射角大于等于临界角时，将发生全反射，光线就不能射出AMB面．C错误；

D．保持入射光PQ的方向不变，增大入射光的频率，光的折射率增大，由

知折射角减小，出射点将在M点下方，D正确。

故选AD。

12. 如图，长方体玻璃砖的横截面为矩形，，其折射率为。一束单色光在纸面内以的入射角从空气射向边的中点O，则（　　）

A. 光在边的折射角为

B. 光在边的入射角为

C. 光在边发生全反射，并最终从边射出

D. 若以任意角度从边入射的光都能从边射出，玻璃砖折射率需要满足

【答案】BCD

【解析】

【详解】A．由题意可知，光在边的入射解为，根据折射定律，设其折射角为，则有

解得

故选项A错误；

B．根据折射定律，经前面分析因光在边的折射角为，则

故选项B正确；

C．根据题意作出光路图，如图所示

因为折射率为，且从光密介质到光疏介质，其发生全反射临界角C的正弦为

根据反射定律，则有

则说明大于临界角，光在边发生全反射，如图1所示，因为

所以有

且根据几何关系有

说明光能射到边，且不会在边发生全反射，故选项C正确；

D．由光路如图可知，角无限趋于90度，就越小，如果仍能发生全反射，则以任意角度从边入射的光都能从边射出，设介质的折射率为n，以为极限，根据折射定律有

则有

因要发生全反射，则

解得

故选项D正确。

故选BCD。

二、实验题（共12分）

13. 利用“插针法”测定玻璃的折射率，所用的玻璃砖两面平行；正确操作后，做出的光路图及测出的相关角度（、为入射光线和折射光线与界面的夹角）如图甲所示。

（1）此玻璃的折射率计算式为________（用图中的、表示）；

（2）如果有几块宽度不同的平行玻璃砖可供选择，为了减少误差，应选用宽度________（选填“大”或“小”）的玻璃砖来测量；

（3）某同学在画界面时，不小心将两界面、间距画得比玻璃砖宽度大些，如图乙所示，则他测得的折射率________（选填“偏大”、“偏小”或“不变”）。

（4）以入射点为圆心，以长度为半径画圆，与入射线交于点，以玻璃中折射线的延长线交于点，过、点分别向法线作垂线交于圆上的、点，量得，，则测得该玻璃的折射率为________。

【答案】    ①.     ②. 大    ③. 偏小    ④. 1.5

【解析】

【详解】（1）[1]此玻璃的折射率计算式为

（2）[2]光线通过宽度更大的玻璃砖后产生的侧移量更大，则为了减少误差，应选用宽度大的玻璃砖来测量；

（3）[3]如图所示，将两界面、间距画得比玻璃砖宽度大些，则入射角没有变化，折射角的测量值偏大，则由

得，折射率测量值偏小；

（4）[4]玻璃砖的折射率为

14. 在“用双缝干涉实验测量光的波长”实验中，将双缝干涉实验仪按要求安装在光具座上（如图1），并选用缝间距为d的双缝屏。从仪器注明的规格可知，毛玻璃屏与双缝屏间的距离为L，接通电源使光源正常工作，发出白光。

（1）组装仪器时，若将单缝和双缝均沿竖直方向分别固定在a处和b处，则_____。

A．可观察到水平方向的干涉条纹

B．可观察到竖直方向的干涉条纹

C．看不到干涉现象

（2）若取下红色滤光片，其他实验条件不变，则在目镜中______。

A．观察不到干涉条纹

B．可观察到明暗相间的白多纹

C．可观察到彩色条纹

（3）若想增加从目镜中观察到的条纹个数，该同学可_____；

A．将单缝向双缝靠近

B．将屏向靠近双缝的方向移动

C．将屏向远离双缝的方向移动

D．使用间距更小的双缝

（4）若实验中在像屏上得到的干涉图样如图2所示，毛玻璃屏上的分划板刻线在图2中A、B位置时，游标卡尺的读数分别为、，则入射的单色光波长的计算表达式为_____。分划板刻成在某条明条纹位置时游标卡尺如图3所示，则其读数为______。

【答案】    ①. B    ②. C    ③. B    ④.     ⑤. 31.10

【解析】

【详解】（1）[1]因为该实验是双缝干涉实验，a是单缝，b是双缝，单缝是竖直放置，观察到的是竖直方向的干涉条纹，故选B。

（2）[2]若取下红色滤光片，白光干涉条纹为彩色的，故选C。

（3）[3]若想增加从目镜中观察到的条纹个数，需要减小条纹间距，由公式可知，需要减小双缝到屏的距离l或增大双缝间的距离d，故选B。

（4）[4][5]条纹间距

又知

两式联立得

此游标卡尺精度值为0.05mm，读数等于可动刻度读数与游标卡尺读数之和，故有

三、计算题（应写必要的文字说明和解题过程，只写结果不给分，共40分）

15. 一做简谐运动弹簧振子的振动图像如图所示，请根据图像，求：

（1）该振子做简谐运动的圆频率；

（2）用正弦函数表示的该振子的振动方程；

（3）该振子在内通过的路程．

【答案】（1）；（2）；（3）60cm

【解析】

【详解】（1）由图中可以读出振子的周期为

T=4s

由图可知该振子做简谐运动的圆频率

（2）由图中可以读出振子的振幅为4cm，周期为4s，

简谐运动振动方程的一般表达式

（3）0-15s内有

振子一个周期内通过的路程为4A，则

16. 如图甲所示，在均匀介质中P、Q两质点相距d=0.4m，质点P的振动图象如图乙所示，已知t=0时刻，P、Q两质点都在平衡位置，且P、Q之间只有一个波峰．求：

（1）波的传播速度；

（2）质点Q下一次出现在波谷的时间．

【答案】（1）或或（2）或

【解析】

【详解】（1）由图乙可得该波的周期
若P、Q间没有波谷，P、Q间距离等于半个波长，即

则波速为：

若P、Q间有一个波谷，P、Q间距离等于一个波长，即
则波速为：

若P、Q间有两个波谷，则，即

则波速为：；

（2）若P、Q间没有波谷，P、Q间距离等于半个波长，则质点Q向上振动，故质点Q下一次出现在波谷的时间；

若P、Q间有一个波谷，P、Q间距离等于一个波长，则质点Q向下振动，故质点Q下一次出现在波谷的时间；
若P、Q间有两个波谷，则质点Q向上振动，故质点Q下一次出现在波谷的时间．

17. 2021年12月9日，“太空教师”翟志刚、王亚平、叶光富在中国空间站为青少年带来了一场精彩纷呈太空科普课。王亚平在水膜里注水，得到了一个晶莹剔透的水球，接着又在水球中央注入一个气泡，形成了两个同心的球，如图所示，是通过球心O的一条直线，并与球右表面交于C点。一单色细光束平行于从B点射入球体，当没有气泡时，光线从C点射出，已知水球半径为R，光线距的距离为，求：

（1）水对此单色光的折射率；

（2）当球内存在气泡时，光线经过气泡全反射后，仍沿原方向射出水球，若水球半径及入射光线与的距离均不变，求此时气泡的半径大小。

【答案】（1）；（2）

【解析】

【详解】（1）无气泡时，光路如图所示

根据折射定律可得

（2）当有气泡时，光路如图所示

根据几何关系可知

 解得

18. 如图所示，某透明介质的截面由直角三角形AOC和圆心为O、半径为R的四分之一圆BOC组成，其中∠OAC=53°。现让一组平行光由AB边上OD部分垂直射介质。已知该介质的折射率n=，光在真空中的传播速度为c，sin53°=0.8，cos53°=0.6。

（i）若让这组平行光均能从BC边出射，求这组平行光的最大宽度；

（ii）若OD=0.6R，由D点入射的光线将途经AC边上E点，且AE=0.65R，求该光线在介质中的传播时间。（结果可用根号表示）

【答案】（i）R；（ii）

【解析】

【详解】（i）设临界角为C，则有：sinC==

由D点入射的光线至BC边的O1处入射角i1=C时，恰好发生全反射，则这组平行光的最大宽度为：

d=Rsini1=RsinC=R

（ii）依题意，由D点入射的光线至BC边的O1处入射角为i1，则有： sini1=0.6，i1=37°

可知，i1＞C

光线在O1处发生全反射至AC边上E点处，由几何关系易知OO1∥AC

则有i2=90°-37°=53°＞C，再次发生全反射至OA边垂直出射，由等腰三角形可得O1E=R，则光线在介质中的路程为： S=Rcos37°+R+AEcos37°≈2.32R

光线在介质中的传播速度为： v==

故传播时间为： t==