【物理】湖北省应城市第一高级中学2019-2020学年高二下学期期中考试试题（解析版）
应城一中2019——2020学年度下学期期中考试
高二物理试卷
一、选择题：本题共 10小题，每小题 4 分，共 40 分。在每小题给出的四个，选项中第1－7 题只有一项符合题目要求，第 8－10 题有多项符合题目要求。全部选对的得 4 分，选对但不全的得 2 分，有选错的得 0 分。
1.以下哪些属于狭义相对论的基本假设（ ）
A. 一条沿自身长度方向运动的杆，其长度总比杆静止时的长度小
B. 在不同的惯性参考系中，一切物理规律都是相同的
C. 真空中的光速在不同的惯性参考系中都是不相同的
D. 物体的能量E和其质量m满足E=mc2
【答案】B
【解析】爱因斯坦对相对论提出的两条基本假设为：相对性原理和光速不变原理，相对论原理即为即在不同的惯性参考系中，一切物理规律都是相同的，光速不变原理即为光在真空中总是以确定的速度c传播，速度的大小同光源的运动状态无关，其他内容均建立在这两点的基础之上，故B正确，ACD错误。故选B。
2.关于机械波，下列说法正确的有（ ）
A. 两列波相遇产生干涉时，两列波的频率一定相等
B. 根据公式v=λf，机械波的频率越高时，其传播速度越快
C. 当观察者与波源间产生相对运动时，一定会发生多普勒效应
D. 缝、孔或障碍物的尺寸跟波长差不多，或者比波长更小时，才会发生衍射
【答案】A
【解析】A．只有频率相同的波才会产生干涉现象，故A正确；
B．波的传播速度由介质决定，与频率无关，故B错误；
C．只有二者间有相对距离的变化时，才会出现多普勒效应；若观察者以波源为中心转动则不会产生多普勒效应，故C错误；
D．任何波均可以发生衍射现象，而当缝、孔或障碍物的尺寸跟波长差不多，或者比波长更小时，才会发生明显的衍射现象，故D错误。故选A。
3.光在科学技术、生产和生活中有着广泛应用，下列说法正确的是（ ）
A. 用透明的标准平面样板检查光学平面的平整程度是利用光的偏振现象
B. 在光导纤维束内传送图象是利用光的色散现象
C. 光学镜头上的增透膜是利用光的干涉现象
D. 用三棱镜观察白光看到的彩色图样是利用光的衍射现象
【答案】C
【解析】A．用透明的标准平面样板检查光学平面的平整程度是利用光的干涉，A错误；
B．在光导纤维束内传送图象是利用光的全反射，B错误；
C．光学镜头上的增透膜是利用光的干涉现象，C正确；
D．用三棱镜观察白光看到的彩色图样是利用光的色散；D错误；故选C。
4.如图所示，相互平行的平面Ⅰ和Ⅱ为两种光介质的分界面，两平面外为介质1，两平面间为介质2，一单色光以一定的入射角入射到界面Ⅰ上，已知介质Ⅰ和介质Ⅱ对此光的折射率分别为n1和n2，则以下说法正确的有 （ ）
A. 若n1
n 2，此光线一定在界面Ⅰ上发生全反射
D. 若n1>n 2，此光线可能在界面Ⅰ上发生全反射
【答案】D
【解析】AB．无论n1＞n2，还是n1＜n2，此光线若能射入介质2，则在界面Ⅱ上的折射角一定和介质1中的入射角相等，即不可能发生全反射，故AB错误；
CD．若n1＞n2，此光线在界面Ⅰ是从光密介质射向光疏介质，有可能发生全反射，故C错误，D正确。故选D。
5.一质点做简谐运动的图象如图所示，下列说法正确的是( )
A. 质点振动频率是4 Hz B. 在10 s内质点经过的路程是20 cm
C. 第4 s末质点的速度为零 D. t＝1 s和t＝3 s两时刻，质点位移大小相等，方向相同
【答案】B
【解析】由图读出质点振动的周期T=4s，则频率．故A错误．质点做简谐运动，在一个周期内通过的路程是4A，t=10s=2.5T，所以在10s内质点经过的路程是．故B正确．在第4s末，质点的位移为0，经过平衡位置，速度最大．故C错误．由图知在t=1s和t=3s两时刻，质点位移大小相等、方向相反，故D错误．
6.如图所示,a、b、c三个相同的小球,a从光滑斜面顶端由静止开始自由下滑,同时b、c从同一高度分别开始做自由下落和平抛运动.它们从开始到到达地面,下列说法正确的有( )
A. 它们同时到达地面 B. 重力对它们的冲量相同
C. 它们的末动能相同 D. 它们动量变化的大小相同
【答案】D
【解析】
球b自由落体运动，球c竖直分运动是自由落体运动，故bc两个球的运动时间相同，为：；球a受重力和支持力，合力为mgsinθ，加速度为gsinθ，根据 ，
得：；故t＜t′，故A错误；由于重力相同，而重力的作用时间不同，故重力的冲量不同，故B错误；初动能不全相同，而合力做功相同，故根据动能定理，末动能不全相同，故C错误；bc球合力相同，运动时间相同，故合力的冲量相同，根据动量定理，动量变化量也相同；ab球机械能守恒，末速度相等，故末动量相等，初动量为零，故动量增加量相等，故D正确；故选D.
7.如图所示，一个三棱镜的截面为等腰直角△ABC，∠A为直角．此截面所在平面内的光线沿平行于BC边的方向射到AB边，进入棱镜后直接射到AC边上，并刚好能发生全反射．该棱镜材料的折射率为( )
A. B. C. D.
【答案】A
【解析】三棱镜的截面为等腰直角ABC，光线沿平行于BC边的方向射到AB边，则第一次折射时的入射角等于45°，射到AC边上，并刚好能发生全反射．则有．由折射定律可得： ；所以由上两式可得：n=，故选A.
点睛：临界角其实也是入射角，对于同一介质它是特定的．当光垂直入射时，由于入射角为零，所以折射角也为零，由于已知三棱镜的顶角，当光再次入射时，由几何关系可知折射角角，最后由折射定律可求出折射率．
8.两个振动情况完全一样的波源S1、S2相距6m，它们在空间产生的干涉图样如图所示，图中实线表示振动加强区域，虚线表示振动减弱区域，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2m D. 两列波的波长都是1m
【答案】AC
【解析】A．发生稳定干涉的条件是频率相同，故A正确；B．波谷与波谷相遇处于振动加强，故B错误；CD．由图可知经过3个波长相遇，所以两列波的波长都是2m，故C正确，D错误。故选C
9.一简谐横波以4 m/s波速沿x轴正方向传播．已知t=0时的波形如图所示，则( )
A. 波的周期为1s
B. x=0处的质点在t=0时向y轴负向运动
C. x=0处的质点在t=s时速度为0
D. x=0处的质点在t=s时速度值最大
【答案】AB
【解析】由波的图象可知半个波长是2m，波长m，周期是s，A正确；根据上下坡法，由波向x轴正方向传播，可知x=0处的质点在t=0时向y轴负向运动，B正确；x=0的质点的位移是振幅的一半，则s时，x=0的质点既没有在平衡位置也不在最大位移处，速度不是最大，也不是零，CD错误．
10.如图所示，轻质弹簧的一端固定在墙上，另一端与质量为m的物体A相连，A放在光滑水平面上，有一质量与A相同的物体B，从高h处由静止开始沿光滑曲面滑下，与A相碰后一起将弹簧压缩，弹簧复原过程中某时刻B与A分开且沿原曲面上升．下列说法正确的是（ ）
A. 弹簧被压缩时所具有的最大弹性势能为mgh
B. 弹簧被压缩时所具有的最大弹性势能为
C. B能达到的最大高度为
D. B能达到的最大高度为
【答案】BD
【解析】A.设碰前瞬间B物体的速度为有：，解得：，根据动量守恒：，所以，从碰完到压缩弹簧最短，根据机械能守恒有：，A错误B正确
CD.刚要分开时两物体具有相同的速度，设为，从压缩最短到分开，根据机械能守恒有：，解得：，之后B
物体开始冲上斜面，根据机械能守恒，有：，解得：，C错误D正确
二、实验题（本大题共两小题，共14分，请按题目要求答题）
11.在《用单摆测重力加速度》的实验中，先用刻度尺测出悬点到小球底端的长度如图甲所示，然后用游标卡尺测出小球的直径如图乙所示,则测出的小球直径为______cm，单摆的摆长为_________cm．
【答案】 (1). 1.94 (2). 87.45(87.42～87.46)
【解析】第一空.游标卡尺主尺读数为19mm，游标尺上第4条刻度线与主尺对齐，则游标尺读数为0.4mm，则球的直径;
第二空.图甲读出悬点到小球底端的长度为l=88.42cm，则单摆的摆长为.
12.在“测玻璃的折射率”实验中:
（1）为取得较好的实验效果，下列操作正确的是______
A. 必须选用上下表面平行的玻璃砖； B. 选择的入射角应尽量小些；
C. 大头针应垂直地插在纸面上； D. 大头针P1和P2及P3和P4之间的距离适当大些.
（2）某同学在量入射角和折射角时，由于没有量角器，在完成了光路图以后，用圆规以O点为圆心，OA为半径画圆，交OO′延长线于C点，过A点和C点作垂直法线的直线分别交于B点和D点，如图所示，若他测得AB=7.5cm,CD=5cm，则可求出玻璃的折射率n= _______．
（3）有甲、乙两位同学在纸上画出的界面aa′、bb′与玻璃砖位置的关系分别如图①、②
所示，其中甲同学用的是矩形玻璃砖，乙同学用的是梯形玻璃砖．他们的其它操作均正确，且均以aa′、bb′为界面画光路图．则甲、乙两位同学测得的折射率与真实值相比分别是_________和_________（填“偏大”、“偏小”或“不变”）．
【答案】 (1). CD (2). 1.5 (3). 偏小 不变
【解析】（1）作插针法测定折射率时，玻璃砖上下表面不一定要平行．故A错误． 为了减小测量的相对误差，选择的入射角应尽量大些，效果会更好．故B错误．为了准确确定入射光线和折射光线，大头针应垂直地插在纸面上；故C正确．大头针P1和P2及P3和P4之间的距离适当大些时，相同的距离误差，引起的角度误差会减小，效果会好些．故D正确．
（2）图中P1P2作为入射光线，OO′是折射光线，设光线在玻璃砖上表面的入射角为i，折射角为r，则由几何知识得到：，，又AO=OC，则折射率．
（3）如图①的操作中，实线是真实的光路图，虚线是玻璃砖宽度画大后的光路图，由图看出，在这种情况测得的入射角不受影响，但测得的折射角比真实的折射角偏大，因此测得的折射率偏小．
用图②测折射率时，只要操作正确，与玻璃砖形状无关，故折射率的测量值与真实值相比不变．
三、计算题（本大题共4个小题，共46分，解答时应写出必要的文字说明、方程式和演算步骤，有数值计算的要注意单位）
13.弹簧振子以O点平衡位置在B、C两点间做简谐运动，BC相距20 cm，某时刻振子处于B点开始计时，经过0.5 s，振子首次到达C点，求：
(1)振子的振幅；
(2)振子的周期和频率；
(3)振子在5 s内通过的路程及5s末时的位移大小．
【答案】（1）10 cm（2）1 s；1 Hz（3）200 cm；10 cm
【解析】（1）振幅设为A，则有2A=BC=20cm，所以A=10cm.
（2）从B首次到C的时间为周期的一半，因此T=2t=1s
再根据周期和频率的关系可得.
（3）振子一个周期内通过的路程为4A=40cm，即一个周期运动的路程为40cm，
；
5s的时间为5个周期，又回到原始点B，位移大小为10cm.
14.如图所示为一半径为R的透明半球体过球心O的横截面，面上P点到直径MN间的垂直距离为．一细光束沿PO方向从P点入射，经过面MON恰好发生全反射．若此光束沿平行MN方向从P点入射，从圆上Q点射出，光在真空中的传播速度为c，求：
①透明半球体的折射率n；
②沿MN方向从P点入射的光在透明物中的传播时间t．
【答案】①②
【解析】光线从P点入射，经过面MON恰好发生全反射，说明在MON面的入射角等于临界角C，由几何关系求出临界角进而求出折射率；由几何关系求出光线在P点的入射角，由折射定律求折射角，由几何关系求出光线在透明物中传播的距离，求出光线在透明物中传播的速度，从而求得传播时间．
①设透明半球体的临界角为C，光路如图所示：
则由几何关系有：
又有：
解得：
②光在P点的入射角
设对应的折射角为r，则
解得：
光在透明半球体中的传播距离
光在透明半球体中的传播时间
光在透明半球体中的传播速度：
联立解得：
15.一列简谐横波沿直线传播，直线上两质点A、B的振动图像如图所示，已知A、B两点在直线上的距离为0.3m。
(1)若波由A向B传播，求波速的可能值；
(2)若此波波长大于0.6m，试画出此波在0.1s时刻的波形图，并标出波的传播方向。
【答案】(1)(n=0，1，2，3……)；(2)，由B向A传播
【解析】(1)由图像可知此波周期T=0.08s，0时刻A在波峰而B由平衡位置向y轴负方向运动，可知A、B间的基础波形
在此基础上AB间还可加入任意个整数波长λ，因此AB=(n+)λ
可得(n=0，1，2，3……)
于是波速(n=0，1，2，3……)
(2)由于λ>2AB，所以AB间仅能容纳不到半个波长，0时刻A在波峰B在平衡位置，波形图只能为四分之一波长，如图
由于0时刻B向y轴负方向运动，所以波只能由B向A传播，经过0.1s，即周期后，波形如图
16.一质量M=6kg的木板B静止于光滑水平面上，物块A质量m=6kg，停在B的左端.质量为m0=1kg的小球用长为L=0.8m的轻绳悬挂在固定点.O上，将轻绳拉直至水平位置后，由静止释放小球，小球在最低点与A发生碰撞后反弹，反弹所能达到的最大高度为h=0.2m，物块与小球可视为质点，不计空气阻力.已知A、B间的动摩擦因数μ=0.1（g=10 m/s2)，求：
(1)小球运动到最低点与A碰撞前瞬间，小球的速度：
(2)小球与A碰撞后瞬间，物块A的速度；
(3)为使A、B达到共同速度前A不滑离木板，木板B至少多长.
【答案】(1) v0=4m/s (2)vA=1m/s (3) x=0.25m
【解析】小球下摆过程，由机械能守恒定律得小球的速度，小球反弹过程机械能守恒，小球与A碰撞过程系统动量守恒，由动量守恒定律得小球与A碰撞后瞬间物块A的速度；物块A与木板B相互作用过程，系统动量守恒，由动量守恒定律和能量守恒定律得木板B长度．
解：（1)小球下摆过程，由机械能守恒定律得：m0gL=m0v02，
代人数据解得：v0=4m/s
（2）小球反弹过程机械能守恒
有m0gh=m0v12
解得：v1=2m/s
小球与A碰撞过程系统动量守恒，以小球的初速度方向为正方向
由动量守恒定律得：m0v0=-m0v1+ mvA
代入数据，vA =1m/s
（3）物块A与木板B相互作用过程，系统动量守恒，以A的速度方向为正方向
由动量守恒定律得：mvA=（m+M)v
代入数据解得：v=0.5m/s
由能量守恒定律得：μmgx=mvA2-（m+M）v2
代人数据解得x=0.25m
