2018-2019学年辽宁省沈阳市东北育才学校高二下学期期中考试物理试题 解析版

2018-2019学年辽宁省沈阳市东北育才学校高二下学期期中考试物理试题 解析版

‎2018—2019学年度下学期期中考试高二年级物理科试卷 一、选择题 ‎1.一位游客在千岛湖边欲乘坐游船，当日风浪较大，游船上下浮动。可把游船浮动简化成竖直方向的简谐运动，振幅为20 cm，周期为3.0 s。当船上升到最高点时，甲板刚好与码头地面平齐。地面与甲板的高度差不超过10 cm时，游客能舒服地登船。在一个周期内，游客能舒服登船的时间是(　　)‎ A. 0.5 s B. 0.75 s C. 1.0 s D. 1.5 s ‎【答案】C ‎【解析】‎ 试题分析：把游船浮动简化成竖直方向的简谐运动，写出其振动方程，根据数学知识求解时间．‎ 把游船浮动简化成竖直方向的简谐运动，从船上升到最高点时计时，其振动方程为，代入得，当y=10cm时，可解得：，故在一个周期内，游客能舒服登船的时间是2t=1.0s，C正确．‎ ‎2.如图，甲为t=1s时某横波波形图像，乙为该波传播方向上某一质点的振动图像，距该质点处质点的振动图像可能是(　　)‎ A. ‎ B. ‎ C. ‎ D. ‎ ‎【答案】A ‎【解析】‎ 试题分析： 由题意知m，s，由乙图知s时在y轴负向且向下运动，满足该条件的点有两个，如图所示，‎ 无论向左传0.5m的图（1），还是向右传0.5m的图（2），都可确定在s时沿波的传播方向上据质点该0.5m处，质点都在y轴正向且向下运动，满足题意的选项只有A选项正确。‎ 考点：波的图象 振动图象 波的周期性 ‎3.如图所示，一块两面平行的玻璃砖平放在纸面上，将它的前、后两个边界PQ、MN记录在纸面上若单色光沿纸面从真空中以入射角，从 MN表面射入时，光通过玻璃砖的时间为t；若保持入射光的方向不变，现撤去玻璃砖，光通过PQ、MN之间的区域的时间也为t ‎，那么，这块玻璃砖对该入射光的折射率为　　‎ A. 2 B. C. D. ‎ ‎【答案】B ‎【解析】‎ ‎【详解】假设折射角为，根据折射率定义，有 ，光在玻璃中的速度  ，从 MN表面射入时，光通过玻璃砖的时间为t，则 ；撤去玻璃砖，光通过PQ、MN之间的区域的时间也为t，则 。联立解得：。故B项正确，ACD三项错误。‎ ‎4.如图所示，一束单色光从空气入射到棱镜的AB面上，经AB和AC两个面折射后从AC面进入空气。当出射角和入射角i相等时，出射光线相对于入射光线偏转的角度为。已知棱镜顶角为α，则计算棱镜对该色光的折射率表达式为 A. B. C. D. ‎ ‎【答案】A ‎【解析】‎ 由折射定律可知，因入射角和出射角相等，即，故由几何关系可知，‎ ‎，故折射率，A正确．‎ ‎5.如图所示为用a、b两种单色光分别通过同一双缝干涉装置获得的干涉图样现让a、b两种光组成的复色光穿过平行玻璃砖或三棱镜，光的传播路径与方向可能正确的是(    )‎ A. B. C. D. ‎ ‎【答案】AD ‎【解析】‎ 本题考查的是双缝干涉及光的折射问题，a光的条纹间距大，说明a光波长大于b光波长，b光频率高于a光，A选项正确；因为a光折射率应小于b光；B选项错误是出射后应平行于入射光；C和D选项涉及全反射问题，b光折射率大，故b光临界角小于a光；故D选项正确 ‎6.如图所示，用波长为的单色光照射某金属，调节变阻器，当电压表的示数为某值时，电流表的示数恰好减小为零；再用波长为的单色光重复上述实验，当电压表的示数增加到原来的3倍时，电流表的示数又恰好减小为零。已知普朗克常数为h，真空中光速为c.该金属的逸出功为　　‎ A. B. C. D. ‎ ‎【答案】C ‎【解析】‎ 接通开关,当电压表读数大于或等于U时,，电流表读数为零，遏止电压为U，根据光电效应方程，则光电子的最大初动能为：Ekm=eU=-W0；‎ 用波长为的单色光照射时，Ekm=3eU=-W0；‎ 联立解得：W0=，故C正确，ABD错误。‎ 故选：C ‎7.下列说法正确的是 A. 军队士兵过桥时使用便步，是为了防止桥发生共振现象 B. 同一单摆，在月球表面简谐振动的周期等于在地面表面简谐振动的周期 C. 一弹簧振子的位移y随时间t变化的关系式为y=0.1sin2.5πt（单位都是国际单位制），在t=0.2s时，振子的运动速度为零 D. 做简谐振动的物体，经过同一位置时，速度可能不同 ‎【答案】ACD ‎【解析】‎ ‎【详解】A.如果军队过桥使用齐步，频率相同，如果与桥固有频率相同，发生共振，引发事故，所以军队士兵过桥时使用便步，A正确 B.根据单摆振动周期方程：，因为重力加速度不一样，周期不一样，B错误 C.当t=0.2s时，y=0.1m，振子处于最大位移处，速度为零，C正确 D.做简谐振动的物体，经过同一位置时，速度可能不同，如从平衡位置到最大位移处，和从最大位移处到平衡位置过程中通过同一位置，速度大小相等，方向相反，D正确 ‎8.下列说法正确的是（ ）‎ A. 变化的磁场一定产生变化的电场 B. 从接收到的高频信号中还原出所携带的声音或图象信号的过程称为解调 C. 电磁波与声波由空气进入水中时，电磁波波长变短，声波波长变长 D. 拍摄玻璃橱窗内的物体时，为了提高成像质量，往往在镜头前贴上增透膜 ‎【答案】BC ‎【解析】‎ ‎【详解】A.变化的磁场产生电场，均匀变化的磁场产生恒定的电场，A错误 B.从接收到的高频信号中还原出所携带的声音或图象信号的过程称为解调，是调制的反过程，B正确 C.从空气进入水中，频率不变，真空中电磁波传播最快，故由空气进入水中传播时，电磁波的速度变小，电磁波波长变短；声波在固体中传播最快，气体中传播最慢，故由空气进入水中传播时，声波的传播速度变大，频率不变，波长变大，C正确 D.拍摄橱窗内的物体时，为了防止反射光的进入，通常加入偏振片，D错误 ‎9.波粒二象性是微观世界的基本特征，以下说法正确的有 .‎ A. 光电效应现象揭示了光的粒子性 B. 热中子束射到晶体上产生衍射图样说明中子具有波动性 C. 黑体辐射的实验规律可用光的波动性解释 D. 动能相等的质子和电子，它们的德布罗意波长也相等 ‎【答案】AB ‎【解析】‎ 光电效应现象揭示了光的粒子性，A错误；热中子束射到晶体上产生的衍射图样说明中子具有波动性，B正确；黑体辐射的实验规律不能使用光的波动性解释，而普朗克借助于能量子假说，完美的解释了黑体辐射规律，破除了“能量连续变化”的传统观念，C错误；根据德布罗意波长公式，若一个电子的德布罗意波长和一个质子的波长相等，则动量P相等，根据可知质子和电子的质量不同，所以动能不相等，D错误．‎ ‎10.接近光速飞行的飞船和地球上各有一只相同的铯原子钟，飞船和地球上的人观测这两只钟的快慢，下列说法正确的有（ ）‎ A. 飞船上的人观测到飞船上的钟较快 B. 飞船上的人观测到飞船上的钟较慢 C. 地球上的人观测到地球上的钟较快 D. 地球上的人观测到地球上的钟较慢 ‎【答案】AC ‎【解析】‎ 飞船相对地球高速运动，所以地球上的人观测飞船上的时钟较慢，而地球相对飞船高速运动，所以飞船上的人认为地球上的时钟较慢，所以A、C正确；B、D错误．‎ ‎【名师点睛】本题主要考查狭义相对论时间间隔的相对性，注意运动的相对的，飞船相对地球高速运动，地球也相对飞船高速运动．‎ ‎11.如图，a、b、c、…、k为连续的弹性介质中间隔相等的若干质点，e点为波源， t ＝ 0时刻从平衡位置开始向上做简谐运动，振幅为3 cm，周期为0.2 s．在波的传播方向上，后一质点比前一质点迟0.05 s开始振动．t ＝ 0.25 s时，x轴上距e点2.0 m的某质点第一次到达最高点，则(　　)‎ A. 该机械波在弹性介质中的传播速度为10 m/s B. 图中相邻质点间距离为0.5 m C. 当a点经过的路程为9 cm时，h点经过的路程为12 cm D. 当b点在平衡位置向下振动时，c点位于平衡位置的上方 ‎【答案】ABC ‎【解析】‎ 据题波的周期为0.2s，t=0时刻e点从平衡位置开始向上做简谐运动，经过t=0.05se点第一到达最高点．t=0.25s时，x轴上距e点2.0m的某质点第一次到达最高点，则知该质点的振动比e点落后一个周期，所以波长为 λ=2m，波速为，故A正确．由波的周期为 T=0.2s，后一质点比前一质点迟0.05s=T开始振动，可知相邻质点间的距离等于 波长，为0.5m．故B正确．根据对称性知，h点的振动情况与b点相同，当a点经过的路程为9 cm时，a点振动了0.75T，则b点振动了T，此时b点经过的路程是4A=12cm，则h点经过的路程为12cm，故C正确．波从e点向左右两侧传播，根据波的传播方向知，当b点在平衡位置向下振动时，c点位于波谷，故E错误．故选ABC.‎ 点睛：本题考查分析波动形成过程的能力，要抓住质点的起振方向与波源的起振方向相同，振动在一个周期内传播一个波长等波的基本知识进行分析．‎ ‎12.一列简谐横波沿x轴正方向传播，t＝0时波形图如图中实线所示，此时波刚好传到c点，t＝0.6s时波恰好传到e点，波形如图中虚线所示，a、b、c、d、e是介质中的质点，下列说法正确的是( )‎ A. 当t＝0.5s时质点b和质点c的位移相等 B. 当t＝0.6s时质点a的位移为 -cm C. 质点c在0~0.6s时间内沿x轴正方向移动了3m D. 质点d在0~0.6s时间内通过的路程为20cm ‎【答案】ABD ‎【解析】‎ ‎【详解】A.通过图像可知，波长：，从c点传到e点：，所以周期：，波速：，过0.5s，传播距离：，所以 当t＝0.5s时，将t＝0时2.5m处的波传到b点，将t＝0时3.5m处的波传到c点，所以t＝0.5s时b、c两点位移相同，A正确 B.波的方程：，t＝0时，，，过0.6s，即，对应角度为：，此时位移：，B正确 C.质点只在平衡位置振动，而不随波移动，C错误 D.波传到d需要时间：，所以d点振动时间为0.4s，所以振动了半个周期，通过路程：，D正确 ‎13.甲、乙两列横波在同一介质中分别从波源M、N两点沿x轴相向传播，波速为2 m/s，振幅相同；某时刻的图像如图所示。则：（）‎ A. 甲乙两波的起振方向相反 B. 甲乙两波的频率之比为3:2‎ C. 再经过3 s，平衡位置在x=7 m处的质点振动方向向下 D. 再经过3 s，两波源间（不含波源）有5个质点位移为零 ‎【答案】ABD ‎【解析】‎ 根据题意，甲波向右传播，起振方向向下，乙波向左传播，起振方向向上，故选项A正确；据图可知甲波波长为4m，甲波周期为：，频率，乙波波长为6m，周期为：，频率为：，故选项B正确；再经过3s，甲波波谷到达x=7m处，乙波是平衡位置与波峰之间某一振动到达x=7m处，所以该质点应该向上振动，选项C错误；此时除了波源还有x=9m处、x=6-7m处、x=6m处、x=5-6m处、x=2-3m处质点位移为零，故选项D正确。‎ ‎【考点定位】机械波的传播、质点的振动 ‎【方法技巧】通过波的前沿质点振动方向判断波的起振方向，根据波长、波速与频率关系计算两列波的频率，通过平移法画出3s时的波形，再分析问题。‎ ‎14.“不经历风雨怎么见彩虹”，彩虹的产生原因是光的色散，如图所示为太阳光射到空气中的小水珠发生色散形成彩虹的光路示意图，a、b为两种折射出的单色光。以下说法正确的是( ) ‎ A. 在水珠中a光的传播速度大于b光的传播速度 B. 如果b光能使某金属发生光电效应，则a光也一定能使该金属发生光电效应 C. 以相同角度斜射到同一玻璃板透过平行表面后，b光侧移量大 D. 位于水珠左下方的观察者看到的是紫光在上，红光在下 ‎【答案】AC ‎【解析】‎ ‎【详解】A.根据光路图可知：太阳光进入水珠时b光的折射角小，b光的折射率大，，所以折射率大的传播速度小，所以b光传播速度小，A正确 B.b光的折射率大，b光频率大，所以b光能使某金属发生光电效应，b光频率大于截止频率，但a光的频率不一定大于截止频率，B错误 C.因为b光的折射率大，b光的折射角小，所以以相同角度斜射到同一玻璃板透过平行表面后，b光侧移量大，C正确 D.根据光路可逆原理知道，当左下方观察者看到的是从水珠折射到空气的逆光路，所以看到a光在上，b光在下，b光频率大，所以看到红光在上，紫光在下，D错误 ‎15.如图所示，一束由两种色光混合的复色光沿PO方向射向一上下表面平行的厚玻璃砖的上表面，得到三束光线Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ，若玻璃砖的上下表面足够宽，下列说法正确的是　　‎ A. 光束Ⅰ仍为复色光，光束Ⅱ、Ⅲ为单色光 B. 玻璃对光束Ⅲ的折射率大于对光束Ⅱ的折射率 C. 改变α角且，光束Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ仍保持平行 D. 增大α角且，光束Ⅱ、Ⅲ会远离光束Ⅰ ‎【答案】AC ‎【解析】‎ ‎【详解】A.所有色光都能反射，反射角相同，根据图像可知，光束Ⅰ仍为复色光；光束Ⅱ、Ⅲ因为折射率不同导致分离，所以光束Ⅱ、Ⅲ为单色光，A正确 B.两光束平行射出，根据光路分析，光束Ⅱ的折射角小，而入射角相同，所以光束Ⅱ的折射率大，B错误 C.因为光反射时，入射角等于反射角，根据光路可逆原理可得出经过折射的光线出射光线仍然平行，改变角度光束Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ仍保持平行，C正确 D.增大α角且，入射角减小，折射角减小，所以光束Ⅱ、Ⅲ会靠近光束Ⅰ，D错误 二．实验题 ‎16.在“用双缝干涉测单色光的波长”的实验中 ‎（1）如图甲所示是用双缝干涉测光波波长的实验设备示意图，图中①是光源，②是滤光片，③是单缝，④是双缝，⑤是光屏。下列操作能增大光屏上相邻两条亮纹之间距离的是_____‎ A．增大③和④之间的距离 B．增大④和⑤之间的距离 C．将绿色滤光片改成红色滤光片 D．增大双缝之间的距离 ‎（2）下列说法正确的是_____。‎ A．如果将灯泡换成激光光源，去掉单缝，该实验照样可以完成 B．若测量头中的分划板中心刻线与干涉条纹不平行，不能通过“拨杆”的拨动把干涉条纹调成与分划板中心刻线平行 C．去掉滤光片，不可能观察到干涉图样 D．毛玻璃屏上的干涉条纹与双缝垂直 ‎（3）转动测量头的手轮，使分划板中心刻线对准第1条亮纹，读出手轮的读数如图乙所示，x1＝0.045mm。继续转动手轮，使分划板中心刻线对准第10条亮纹，读出手轮的读数如图丙所示。则相邻两亮条纹的间距是_____mm．（取三位有效数字）‎ ‎（4）如果已经量得双缝的间距是0.30mm、双缝和光屏之间的距离是900mm，则待测光的波长是_____m．（取三位有效数字）‎ ‎【答案】 (1). BC (2). AB (3). 1.61 (4). ‎ ‎【解析】‎ ‎【详解】（1）双缝干涉条纹间距公式：：‎ AB.增大双缝到屏的距离L，可以增大条纹间距，A错误B正确 C.将绿色滤光片改成红色滤光片增大了波长，可以增大条纹间距，C正确 D.增大双缝之间的距离d，减小了条纹间距，D错误 ‎（2）A.将灯泡换成激光光源，激光是相干光源，单色性好，所以可以去掉单缝，A正确 B.若测量头中的分划板中心刻线与干涉条纹不平行，说明双缝是倾斜的，双缝平行于干涉条纹，应当调节双缝装置，B正确 C.去掉滤光片，能够观察到干涉图样，只不过是各色光重叠产生的彩色条纹，C错误 D.干涉条纹与双缝是平行的，D错误 ‎（3）图丙的读数，主尺刻度为：14.5mm，分尺刻度为：，所以读数为：14.534mm，所以条纹间距：‎ ‎（4）根据，可得：，代入数据解得：‎ ‎17.某实验小组在利用单摆测定当地重力加速度的实验中：‎ ‎（1）摆动时偏角满足的条件是偏角小于5°，为了减小测量周期的误差，计时开始时，摆球应是经过最_____（填“高”或“低”）点的位置。若用L表示摆长，T表示周期，那么重力加速度的表达式为g＝_____。‎ ‎（2）考虑到单摆振动时空气浮力的影响后，学生甲说：“因为空气浮力与摆球重力方向相反，它对球的作用相当于重力加速度变小，因此振动周期变大。”学生乙说：“浮力对摆球的影响好像用一个轻一些的摆球做实验，因此振动周期不变”，这两个学生中_____。‎ A．甲说法正确 B．乙的说法正确 C．两学生的说法都是错误的 ‎（3）某同学用单摆测当地的重力加速度。他测出了摆线长度L和摆动周期T，如图（a）所示。通过改变悬线长度L，测出对应的摆动周期T，获得多组T与L，再以T2为纵轴、L 为横轴画出函数关系图象如图（b）所示。由图象可知，摆球的半径r＝_____m，当地重力加速度g＝_____m/s2；由此种方法得到的重力加速度值与实际的重力加速度值相比会_____（选填“偏大”“偏小”或“一样”）‎ ‎【答案】 (1). 低 (2). (3). A (4). 0.010 (5). 9.86 (6). 一样 ‎【解析】‎ ‎【详解】（1）单摆测重力加速度时，计时起点应该选取平衡位置即最低点，因在最高点时，速度为零，误差较大；根据单摆周期公式：，所以：‎ ‎（2）根据题意分析，空气对摆球有一个竖直向上的浮力，所以导致竖直方向的合力比重力小，即相当于减小了重力加速度，根据公式，可知单摆的周期变大，甲的说法正确，BC错误A正确 ‎（3）根据可知：，，所以图像与横轴交点为半径大小，即，根据解析式并结合图像可知，图像斜率为：，解得：，根据解析式可知，考虑不考虑球的半径，斜率不变都是，只是图像在坐标系中沿x轴平移，所以此种方法得到的重力加速度值与实际的重力加速度值相比一样。‎ ‎18.如图所示，某同学用插针法测定一半圆形玻璃砖的折射率在平铺的白纸上垂直纸面插大头针、确定入射光线，并让入射光线过圆心O，在玻璃砖图中实线部分另一侧垂直纸面插大头针，使挡住、的像，连接，图中MN为分界面，虚线半圆与玻璃砖对称，B、C分别是入射光线、折射光线与圆的交点，AB、CD均垂直于法线并分别交法线于A、D点．‎ 设AB的长度为，AO的长度为，CD的长度为，DO的长度为，为较方便地表示出玻璃砖的折射率，需用刻度尺测量______ ，______，则玻璃砖的折射率可表示为________．‎ 该同学在插大头针前不小心将玻璃砖以O为圆心顺时针转过一小角度，由此测得玻璃砖的折射率将________选填“偏大”“偏小”或“不变”．‎ ‎【答案】 (1). (2). m (3). (4). 偏大 ‎【解析】‎ ‎【详解】（1）根据几何知识得，入射角的正弦，折射角的正弦，根据折射定律得，玻璃砖的折射率，所以需要用刻度尺测量a和m。 （2）该同学在插大头针P3前不小心将玻璃砖以O为圆心顺时针转过一小角度，折射光线将顺时针转动，而作图时仍以MN为边界，AD为法线，则入射角不变，折射角减小，由折射率公式律可知，测得玻璃砖的折射率将偏大。‎ ‎【点睛】本题用插针法测定半圆形玻璃砖折射率，数据处理的方法是单位圆法，分析误差关键分析入射角和折射角产生的误差，由实验原理律分析。‎ 三、计算题 ‎19.如图所示，AOB为扇形玻璃砖，一细光束照射到AO面上的C点，入射光线与AO面的夹角为，折射光线平行于BO边，圆弧的半径为R，C点到BO面的距离为，,,光在空气中的传播速度为c，求:‎ ‎(1)玻璃砖的折射率及光线在圆弧面上出射时的折射角；‎ ‎(2)光在玻璃砖中传播时间．‎ ‎【答案】(1), (2)‎ ‎【解析】‎ ‎①光路如图所示，由于折射光线CE平行于BO，因此光线在圆弧面上的入射点E到BO的距离也为，则光线在E点的入射角α满足 sinα=，得：α=30° 由几何关系可知，∠COE=90°，因此光线在C点的折射角为：r=30°‎ 由折射定律知，玻璃砖的折射率为： 由于光线在E点的入射角为30°，根据折射定律可知，光线在E点的折射角为60°。‎ ‎ ②由几何关系可知， 光在玻璃砖中传播的速度为：v=c/n 因此光在玻璃砖中传播的时间为： ‎ 点睛：本题是一道几何光学题，对于几何光学，作出规范的光路图是解题的基础，并要充分运用几何知识求解入射角和折射角这是解题的关键。‎ ‎20.有两列简谐横波a、b在同一介质中分别沿x轴正方向和负方向传播.两列波在t＝0时刻的波形曲线如图所示，已知a波的周期Ta＝1 s.求：‎ ‎（1）求两列波的传播速度.‎ ‎（2）从t＝0时刻开始，最短经过多长时间x＝1.0 m的质点偏离平衡位置的位移为0.16 m?‎ ‎【答案】(1)2.5m/s (2)5.4s ‎【解析】‎ ‎（1）由图可知a、b两列波的波长分别为 λa=2.5m，λb=4.0m        两列波在同种介质中的传播速度相同为 ‎（2）t=0时，在x=2.5m处两列波的波峰相遇，该处质点偏离平衡位置的位移为16 cm，两列波的波峰相遇处的质点偏离平衡位置的位移均为16 cm.‎ 从图线可以看出，甲、乙两列波的波长分别为λ1=2.5m，λ2=4m　①‎ 甲、乙两列波波峰的x坐标分别为x1=2.5+k1λ1，其中k1=0，±1，±2，…　②‎ x2=2.5+k2λ2，其中k2=0，±1，±2，…　③‎ 由①②③式得，介质中偏离平衡位置位移为16 cm的所有质点的x坐标为 x=(2.5+10n)cm，其中n=0，±1，±2，…　④.‎ ‎ ‎