2023-2024学年江苏省苏州外国语学校高二上学期期末复习测试物理试题

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1. 如图所示，2020年5月8日13时，我国新一代载人飞船试验船返回舱进入大气层，当平安到达着陆场预定区域上空时，在降落伞作用下，竖直减速下降，随后飞船底部6个气囊打开，稳稳降落在着陆场预定区域。下列说法正确的是（ ）
A. 着陆过程中返回舱对地球的引力小于地球对返回舱的引力
B. 降落伞打开前，返回舱内物体所受重力减小了
C. 降落伞打开后，减速下降阶段伞绳对返回舱的总拉力大于返回舱受到的重力
D. 打开6个气囊是为了减小返回舱着陆过程中的动量变化量
【答案】C
【解析】
【详解】A．着陆过程中返回舱对地球的引力与地球对返回舱的引力是一对相互作用力，大小相等，故A错误；
B．减速伞打开前，返回舱内物体所受重力不变，故B错误；
C．减速伞打开后，减速下降阶段，返回舱有竖直向上的加速度，根据牛顿第二定律可得伞绳对返回舱的总拉力大于返回舱受到的重力，故C正确；
D．返回舱着陆过程中的动量变化量不变，打开6个气囊是可以延长着陆的时间，由动量定理可知打开6个气囊延长着陆时间是为了减小返回舱与地面的相互作用力，使返回舱安全着陆，故D错误。
故选C。
2. 光刻机是生产大规模集成电路的核心设备，光刻机的曝光波长越短，分辨率越高。“浸没式光刻”是一种通过在光刻胶和投影物镜之间加入浸没液体，从而减小曝光波长、提高分辨率的技术。如图所示，若浸没液体的折射率为1.44，当不加液体时光刻胶的曝光波长为193nm，则加上液体时光刻胶的曝光波长变为（ ）
A. 161 nmB. 134 nmC. 93nmD. 65nm
【答案】B
【解析】
【详解】加上液体时光刻胶的曝光波，光在液体中的传播速度为，不加液体时联立得
故B正确，ACD错误。
故选B。
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夏天雷雨后路面上油膜呈现彩色
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观众在看立体电影时要戴上特质的眼睛，这样看到电影画面的效果和眼睛直接观看物体的效果一样具有立体感；
这些物理现象分别属于波的
A. 折射、干涉、多普勒效率、偏振
B. 干涉、衍射、偏振、多普勒效应
C. 衍射、偏振、折射、多普勒效应
D. 衍射、干涉、多普勒效应、偏振
【答案】D
【解析】
【详解】①“闻其声而不见其人”，听到声音，却看不见人，这是声音的衍射；②雨后路面上的油膜形成的彩色条纹是由光的干涉形成的；③当正在鸣笛的火车向着我们急驶而来时，我们听到汽笛声的音调变高．音调变高就是频率变高，因此这是多普勒效应现象；④观众用偏振眼镜观看，每只眼睛只看到相应的偏振光图象，即左眼只能看到左机映出的画面，右眼只能看到右机映出的画面，这样就会像直接观看那样产生立体感觉．这就是立体电影的原理．综上各结论可知选D．
【点睛】本题考查了光的各种性质；无论反射、衍射还是干涉，其频率均不变，而多普勒效应频率即发生变化.
4. 劈尖干涉是一种薄膜干涉，其装置如图甲所示，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，当光垂直入射后，从上往下看到的干涉条纹如图乙所示．干涉条纹有如下特点：（1）任意一条亮条纹或暗条纹所在位置下面的薄膜厚度相等．（2）任意相邻亮条纹或暗条纹所对应的薄膜厚度差恒定．现若在图甲所示装置中抽去一张纸片，则当光垂直入射到新的劈形空气薄膜后，从上往下观察到的干涉条纹( )
A. 变疏B. 变密
C. 不变D. 消失
【答案】A
【解析】
【详解】光照射到一个位置，在楔形模的上下两个面发生两次反射，叠加后形成干涉图样，厚度的两倍为光程差，光程差相同的点构成同一条亮（暗）条纹，当抽去一张纸片后，相同的厚度间隔变疏。
故选A。
5. 关于光现象，下列说法正确的是（ ）
A. 图中一束白光通过三棱镜形成彩色光带是光的干涉现象
B. 图中光照射不透明的圆盘，在圆盘的阴影中心出现了一个亮斑是光的折射现象
C. 图中肥皂膜上出现彩色条纹是光的衍射现象
D. 图中佩戴特殊眼镜观看立体电影利用了光的偏振现象
【答案】D
【解析】
【详解】A．一束白光通过三棱镜形成彩色光带是光的折射，故A错误；
B．光照射不透明圆盘，在圆盘的阴影中心出现了一个亮斑是光的衍射现象，故B错误；
C．肥皂膜上出现彩色条纹是光的干涉现象，故C错误；
D．佩戴特殊眼镜观看立体电影利用了光的偏振现象，故D正确。
故选D。
6. 关于光现象及其应用，下列说法正确的是（ ）
A. 汽车灯光夜间照着自行车“尾灯”，就变得十分明亮，是利用了光的折射
B. 照相机的镜头表面镀有一层膜，使照相效果更好，是利用了光的衍射
C. 用透明的标准样板和单色光检查工件平面的平整度，利用了光的干涉
D. 抽制高强度纤维细丝，可用激光监控其粗细，是利用了光的偏振
【答案】C
【解析】
【详解】A.自行车“尾灯”为全反射棱镜，利用光的全反射现象；故A不符合题意；
B.照相机镜头表面镀有一层增透膜是利用了光薄膜干涉现象．故B不符合题意；
C.用透明的标准样板和单色光检查工件平面的平整度，利用了光的薄膜干涉现象．故C符合题意；
D.激光束越过细丝时产生的衍射条纹和它通过遮光板的同样宽度的窄缝规律相同．观察光束经过细丝后在光屏上所产生的条纹即可判断细丝粗细的变化．故D不符合题意．
7. 图甲为一沿x轴方向传播的简谐横波在某一时刻的波形图，P、Q、M、N是平衡位置分别在m、m、m、m处的质点，图乙为质点N以此时刻为计时起点的振动图象，则下列说法正确的是（ ）
A. 在0.15s时间内，质点P沿x轴负方向移动了3m
B. 这列波的传播速度为20m/s
C. 这列波沿x轴正方向传播
D. 从此时刻开始，质点M比质点Q早0.1s到达正最大位移处
【答案】B
【解析】
【详解】ABC．由乙图中知波传播的周期T=0.2s，由甲图中知波的波长=4m，则波的传播速度
由乙图中知t=0时刻质点N经平衡位置向上运动，则波沿x轴负方向传播；在0.15s时间内，质点P仅在平衡位置附近振动了，通过的路程为0.3m，质点P并不随波迁移，故AC错误，B正确；
D．从此时刻开始，质点M到达正最大位移处用时，即0.1s，质点Q在此时刻振动方向向下，到达正最大位移处用时，即0.15s，所以质点M比质点Q早0.05s到达正最大位移处，故D错误。
故选B。
8. 下列说法正确的是（ ）
A. 物体做受迫振动时，驱动力频率越高，受迫振动的物体振幅越大
B. 医生利用超声波探测病人血管中血液的流速应用了多普勒效应
C. 两列波发生干涉，振动加强区质点的位移总比振动减弱区质点的位移大
D. 一列波通过小孔发生了衍射，波源频率越大，观察到的衍射现象越明显
【答案】B
【解析】
【详解】A．物体做受迫振动时，当驱动力的频率f等于物体的固有频率f0时，系统达到共振，振幅最大，A错误；
B．医生利用超声波探测病人血管中血液的流速利用声波的多普勒效应，B正确；
C．振动加强区质点位移可能为零，不一定大于振动减弱区的位移，C错误；
D．产生明显衍射的条件是障碍物或孔的尺寸比波长小或相差不多，而不是由频率决定，D错误。
故选B。
【点睛】物体做受迫振动的频率等于驱动力的频率，当驱动力的频率f等于物体的固有频率f0时，物体做受迫振动振幅最大，发生共振；两列波发生干涉时，振动加强区域，总是加强，两列波引起的位移方向始终相同，各质点的位移随时间做周期性变化，它的位移某时刻可能为零，也不一定比振动减弱区域的位移大；产生明显衍射的条件是障碍物或孔的尺寸比波长小或相差不多。
9. 图甲中，长为L的长木板M静止于光滑水平面上，小物块m位于木板的右端点。T=0时，木板以速度v0开始向右滑动，小物块恰好没有从长木板上滑落。图乙为物块与木板运动的v－t图像，则（ ）
A. 物块质量是木板质量的
B. 物块与木板间的动摩擦因数为
C. 0～t0内，物块与木板损失的动能为木板初动能的
D. 物块的最大动能是木板初动能的
【答案】B
【解析】
【详解】A．由动量守恒定律结合图乙可得
解得
A错误；
B．对于系统，由能量守恒得
解得
B正确；
C．0～t0内，物块与木板损失的动能为
物块与木板损失的动能为木板初动能的，C错误；
D．物块的最大动能是，是木板初动能的，D错误。
故选B。
10. 如图所示，两质量分别为m1和m2的弹性小球A、B叠放在一起，从高度为h处自由落下，h远大于两小球半径，落地瞬间，B先与地面碰撞，后与A碰撞，所有的碰撞都是弹性碰撞，且都发生在竖直方向、碰撞时间均可忽略不计。已知m2＝3m1，则A反弹后能达到的高度为（ ）
A. hB. 2hC. 3hD. 4h
【答案】D
【解析】
【分析】
【详解】下降过程为自由落体运动，由匀变速直线运动的速度位移公式得
v2=2gh
解得触地时两球速度相同，为

m2碰撞地之后，速度瞬间反向，大小相等，选m1与m2碰撞过程为研究过程，碰撞前后动量守恒，设碰后m1、m2速度大小分别为v1、v2，选向上方向为正方向，由动量守恒定律得：
m2v-m1v=m1v1+m2v2
由能量守恒定律得

由题可知
m2=3m1
联立解得
反弹后高度为
故D正确，ABC错误。
故选D。
二、实验题（本大题共2小题，共18.0分）
11. 像打点计时器一样，光电计时器也是一种研究物体运动情况的常用计时仪器，其结构如图1所示，a、b分别是光电门的激光发射和接收装置，当有物体从a、b间通过时，光电计时器就可以显示物体的挡光时间．气垫导轨是常用的一种实验仪器．它是利用气泵使带孔的导轨与滑块之间形成气垫，使滑块悬浮在导轨上，滑块在导轨上的运动可视为没有摩擦．
我们可以用带光电门E、F的气垫导轨以及滑块A和B来验证动量守恒定律，实验装置如图2所示，采用的实验步骤如下：
①a. 用天平分别测出滑块A、B的质量mA、mB．
b. 调整气垫导轨，使导轨处于水平．
c. 在A和B间放入一个被压缩的轻弹簧，用电动卡销锁定，静止放置在气垫导轨上．
d. 用游标卡尺测量小滑块的宽度d，卡尺示数如图3所示．读出滑块的宽度d ＝__________cm．
e. 按下电钮放开卡销，光电门E、F各自连接的计时器显示的挡光时间分别为s和s．滑块通过光电门E的速度v1 =______ m/s，滑块通过光电门F的速度；v2 =______ m/s
②利用上述测量的实验数据，验证动量守恒定律的表达式是____________________．
【答案】 ①. ①1.015 ②. 2.03, ③. 2.99 ④. ②mAv1=mBv2
【解析】
【详解】①.d、[1].滑块的宽度应该是主尺的示数1cm与副尺的示数的和，而副尺共有20个小格，即精确到0.05mm，由于第三个小格与主尺刻度线对齐，故读数为0.05mm×3=0.15mm，所以滑块的宽度为d=1cm+0.15mm=1cm+0.015cm=1.015cm;
e、[2][3].滑块通过光电门E的速度
滑块通过光电门F速度
②[4].由于系统水平方向所受合外力为0，故系统水平方向动量守恒，在释放前系统的动量为0，故在释放后系统的动量仍然为0，则有
mAv1+mB（-v2）=0，
即
mAv1=mBv2．
12. 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.将滤光片由蓝色的换成红色的，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
三、计算题（本大题共4小题，共42.0分）
13. 如图所示，实线是某时刻的波形图，虚线是0.2s后的波形图。
（1）若波沿x轴负方向传播，且周期大于0.2s，求它的周期；
（2）若波沿x轴正方向传播，且周期满足T<0.2s<2T，求波的传播速度；
（3）若波速是45m/s，求波的传播方向。
【答案】（1）；（2）25m/s；（3）波沿着x轴正方向传播
【解析】
【详解】（1）由波形图可知，波长
波沿x轴负方向传播时，经波长传到虚线位置,则
解得
（2）波沿x轴正方向传播时，0.2s时间内经波长传到虚线位置,即
解得
T=0.16s
波速
代入数据得
v=25m/s
（3）假设波沿x轴正方向传播，传播时间
（n=0，1，2，…）
所以
（n=0，1，2，…）
根据
可得
m/s（n=0，1，2，…）
已知
v=45m/s
解得
n=2
故假设成立，波沿着x轴正方向传播。
14. 如图所示，“L”型平板B静置在地面上，小物块A处于平板B上的点，点左侧粗糙，右侧光滑。用不可伸长的轻绳将质量为M的小球悬挂在点正上方的O点，轻绳处于水平拉直状态。将小球由静止释放，下摆至最低点与小物块A发生碰撞，碰后小球速度方向与碰前方向相同，开始做简谐运动（要求摆角小于），A以速度沿平板滑动直至与B右侧挡板发生弹性碰撞。一段时间后，A返回到O点的正下方时，相对于地面的速度减为零，此时小球恰好第一次上升到最高点。已知A的质量，B的质量，A与B的动摩擦因数，B与地面间的动摩擦因数，取重力加速度。整个过程中A始终在B上，所有碰撞时间忽略不计，不计空气阻力，求：
（1）A与B的挡板碰撞后，二者的速度大小与；
（2）B光滑部分的长度d；
（3）运动过程中A对B的摩擦力所做的功；
（4）实现上述运动过程，的取值范围（结果用表示）。
【答案】（1），；（2）；（3）；（4）
【解析】
【详解】（1）设水平向右为正方向，因为点右侧光滑，由题意可知A与B发生弹性碰撞，故碰撞过程根据动量守恒和能量守恒有
代入数据联立解得
，（方向水平向左）
，（方向水平向右）
即A和B速度的大小分别为，。
（2）如图所示为A与B挡板碰撞后到运动至O点正下方的运动示意图
A回到前，A在B上匀速直线运动的时间设为。A的位移大小
对平板B，由牛顿第二定律得
对平板B，由运动学公式有
由几何关系
①
A从回到O点正下方设时间为，A在B上做匀减速直线运动，设A的加速度大小为，由牛顿第二定律得
解得
A返回到O点的正下方时，相对于地面的速度减为零，则
时间内A相对于地面的位移大小
由几何关系
②
联立解得
或，
由①②可得
与等大
分析可知，A回到O点正下方时B未减速为0，故
舍去。综上解得
（3）在A刚开始减速时，B物体的速度为
在A减速过程中，对B分析根据牛顿运动定律可知
解得
B物体停下来的时间为t3，则有
解得
可知在A减速过程中B先停下来了，此过程中B的位移为
所以A对B的摩擦力所做的功为
（4）小球和A碰撞后A做匀速直线运动再和B相碰，此过程有
由题意可知A返回到O点的正下方时，小球恰好第一次上升到最高点，设小球做简谐振动的周期为T，摆长为L，则有
由单摆周期公式解得，小球到悬挂点O点的距离
小球下滑过程根据动能定理有
当碰后小球摆角恰为5°时，有
解得
，
小球与A碰撞过程根据动量守恒定律有
小球与A碰后小球速度方向与碰前方向相同，开始做简谐运动（要求摆角小于），则要求
故要实现这个过程的范围为
15. 超强超短光脉冲产生方法曾获诺贝尔物理学奖，其中用到的一种脉冲激光展宽器截面如图所示。在空气中对称放置四个相同的直角三棱镜，顶角为。一细束脉冲激光垂直第一个棱镜左侧面入射，经过前两个棱镜后分为平行的光束，再经过后两个棱镜重新合成为一束，此时不同频率的光前后分开，完成脉冲展宽。已知相邻两棱镜斜面间的距离，脉冲激光中包含两种频率的光，它们在棱镜中的折射率分别为和。取，，。
（1）为使两种频率的光都能从左侧第一个棱镜斜面射出，求的取值范围；
（2）若，求两种频率的光通过整个展宽器的过程中，在空气中的路程差（保留3位有效数字）。
【答案】（1）（或）；（2）
【解析】
【分析】
【详解】（1）由几何关系可得，光线在第一个三梭镜右侧斜面上的入射角等于，要使得两种频率的光都从左侧第一个棱镜斜面射出，则需要比两种频率光线的全反射角都小，设C是全反射的临界角，根据折射定律得
①
折射率越大，临界角越小，代入较大的折射率得
②
所以顶角范围为
（或）③
（2）脉冲激光从第一个三棱镜右侧斜面射出时发生折射，设折射角分别为和，由折射定律得
④
⑤
设两束光在前两个三棱镜斜面之间的路程分别为和，则
⑥
⑦
⑧
联立④⑤⑥⑦⑧式，代入数据得
⑨
16. 如图所示为某种游戏装置的示意图，水平导轨和分别与水平传送带左侧和右侧理想连接，竖直圆形轨道与相切于。已知传送带长，且沿顺时针方向以恒定速率匀速转动，两个质量均为的滑块、C静置于水平导轨上，它们之间有一处于原长的轻弹簧，且弹簧与连接但不与C连接。另一质量也为的滑块以初速度沿、C连线方向向运动，与碰撞后粘合在一起，碰撞时间极短。若C距离足够远，滑块C脱离弹簧后以速度滑上传送带，并恰好停在点。已知滑块C与传送带及之间的动摩擦因数均为，装置其余部分均可视为光滑，重力加速度取。求：
（1）、的距离；
（2）的大小；
（3）已知竖直圆轨道半径为，若要使C不脱离竖直圆轨道，求的初速度的范围。
【答案】（1）；（2）；（3）或
【解析】
【详解】由可知，滑块滑上传送带后做加速运动，设C滑上传送带后一直加速，则
解得
所以C在传送带上一定先加速后匀速，滑上的速度为
又因为恰好停在点，则有
解得
与碰撞，由系统动量守恒定律有
接下来、整体压缩弹簧到弹簧恢复原长后，C脱离弹簧，这个过程有
联立解得
要使C不脱离圆轨道，有两种情况，一是最多恰能到达圆心等高处，二是至少到达圆轨道最高处，若恰能到达圆心等高处，从到与圆心等高处，根据机械能守恒有
则
由
可知，从到滑块C一直做减速运动，则有
可得
如果滑块从静止开始在传送带上一直加速，滑块到达时速度为，则有
可知滑块能滑上传送带就一定能到达点，在、碰撞及与弹簧作用的过程中
又
联立解得
有
若恰能到达最高点，在最高点有
从到最高点有
解得
同理可得的初速度范围是
所以
或