2018-2019学年河北省张家口市第四中学高二下学期期中考试物理试题 解析版

2018-2019学年河北省张家口市第四中学高二下学期期中考试物理试题 解析版

张家口市第四中学2018-2019学年度高二年级第二学期期中考试 物理试卷 一、选择题 ‎1.关于机械波与电磁波的说法中，正确的是 A. 机械波和电磁波都能发生反射、折射、干涉和衍射现象，所以它们本质是相同的 B. 麦克斯韦认为，变化的电场一定能产生电磁波 C. 机械波在介质中的波速与波的频率无关，电磁波在介质中的波速与波的频率有关 D. 随着科技的发展，可以实现利用机械波从太空向地球传递信息 ‎【答案】C ‎【解析】‎ 电磁波是磁场与电场的相互交换从而向前传播；机械波是物质的实际往复运动而产生的，两者本质不同，A错误；均匀变化的电场产生稳定的磁场，而稳定的磁场不会产生电场，B错误；机械波在介质中的传播速度由介质决定，与波的频率无关．电磁波在介质中的传播速度与介质和波的频率均有关，C正确；机械波的传播需要介质，不能在真空中传播，D错误．‎ ‎2.在日常生活中，我们并没有发现物体的质量随物体运动速度的变化而变化，其原因是(　　)‎ A. 运动中的物体，其质量无法测量 B. 物体的速度远小于光速，质量变化极小 C. 物体的质量太大 D. 物体质量并不随速度变化而变化 ‎【答案】B ‎【解析】‎ 物体在运动中，我们可以运用弹簧秤结合物理规律称量物体的质量，故A错误；物体的运动速度远小于光速，质量变化极小，故B正确；根据狭义相对论的基本结论可知，质量、长度、时间的测量结果都随物体与观察者的相对状态而改变，经典力学不再适用，故CD错误。所以B正确，ACD错误。‎ ‎3.电磁波包含了射线、红外线、紫外线、无线电波等，按波长由长到短的排列顺序是（ ）‎ A. 无线电波、红外线、紫外线、射线 B. 红外线、无线电波、射线、紫外线 C. 射线、红外线、紫外线、无线电波 D. 紫外线、无线电波、射线、红外线 ‎【答案】A ‎【解析】‎ 试题分析：按照波长从大到小的顺序依次是无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线和γ射线．‎ 故选A．‎ 考点：考查电磁波谱相关知识 点评：电磁波谱按照波长从大到小的顺序依次是无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线和γ射线 ‎【此处有视频，请去附件查看】‎ ‎4.如果光线以大小相等的入射角,从真空射入不同介质,若介质的折射率越大,则　(　　)‎ A. 折射角越大,说明折射光线偏离原来方向的程度越大 B. 折射角越大,说明折射光线偏离原来方向的程度越小 C. 折射角越小,说明折射光线偏离原来方向的程度越大 D. 折射角越小,说明折射光线偏离原来方向的程度越小 ‎【答案】C ‎【解析】‎ ‎【详解】根据折射率的定义，如果光以同一入射角从真空射入不同介质，则折射率越大的介质折射角越小，表示这种介质对光的偏折作用越大；故选C。‎ ‎5.一束光从某介质进入真空,方向如图所示,则下列判断中正确的是　(　　)‎ A. 该介质的折射率是 B. 该介质的折射率是 C. 该介质相对真空发生全反射的临界角是45°‎ D. 光线从介质射入真空的过程中,无论怎样改变入射方向都不可能发生全反射现象 ‎【答案】B ‎【解析】‎ ‎【详解】AB．入射光线与法线之间的夹角为入射角：r=90°-60°=30°；折射光线与法线之间的夹角为折射角：i=90°-30°=60°；根据折射定律，故A错误，B正确；‎ C．根据公式sinC=1/n得：，故C错误；‎ D．光从介质射入真空中，即从光密介质射向光疏介质，当入射角大于临界角C的时候会发生全反射，故D错误。‎ ‎6.一列沿X轴方向传播的简谐横波，某时刻的波形如图所示。P为介质中的一个质点，从该时刻开始的一段极短时间内，P的速度和加速度的大小变化情况是 A. 变小，变大 B. 变小，变小 C. 变大，变大 D. 变大，变小 ‎【答案】D ‎【解析】‎ 试题分析：由题图可得，简谐横波沿x轴正方向传播，波形向右平移，则P质点在该时刻的运动方向沿y轴正方向运动，正靠近平衡位置，位移减小，质点的速度变大．由，知随着位移减小，加速度a减小，故C正确．‎ 考点：考查了横波图像 ‎【此处有视频，请去附件查看】‎ ‎7.用一束单色光做杨氏双缝干涉实验,经双缝后光照射到光屏上,可观察到的图象是图中的　(　　)‎ A. B. C. D. ‎ ‎【答案】D ‎【解析】‎ ‎【详解】双缝干涉看到的干涉图样是平行等距、明暗相间的彩色条纹，故选D.‎ ‎8. 在太阳光照射下，肥皂泡的表面会出现彩色条纹；通过两支并在一起的铅笔狭缝去观察发光的日光灯，也会看到彩色条纹，这两种现象 A. 都是光的衍射现象 B. 都是光的干涉现象 C. 前者是光的干涉现象，后者是光的衍射现象 D. 前者是光的衍射现象，后者是光的干涉现象 ‎【答案】B ‎【解析】‎ 试题分析：在太阳光照射下，肥皂泡的表面会出现彩色条纹,这是薄膜干涉现象；通过两支并在一起的铅笔狭缝去观察发光的日光灯，也会看到彩色条纹，这是单缝衍射现象。C选项正确。‎ 考点：光的干涉现象和衍射现象 ‎9.下列说法正确的是(　　)‎ A. 光波在介质中传播的速度与光的频率无关 B. 雨后路面上的油膜形成的彩色条纹是由光的干涉形成的 C. 杨氏双缝干涉实验中，当两缝间距离以及挡板和屏的距离一定时，红光干涉条纹的相邻条纹间距比蓝光干涉条纹的相邻条纹间距小 D. 光的偏振特征说明光是横波 ‎【答案】BD ‎【解析】‎ ‎【详解】A．光波在介质中传播的速度与光的频率有关，选项A错误；‎ B．雨后路面上的油膜形成的彩色条纹是由光的干涉形成的，选项B正确；‎ C．杨氏双缝干涉实验中，根据 可知，当两缝间距离以及挡板和屏的距离一定时，因红光的波长大于蓝光，则红光干涉条纹的相邻条纹间距比蓝光干涉条纹的相邻条纹间距大，选项C错误；‎ D．光的偏振特征说明光是横波，选项D正确.‎ ‎10.如图所示，a、b、c、d是均匀媒质中x轴上的四个质点，相邻两点的间距依次为2m、4m和6m．一列简谐横波以2m/s的波速沿x轴正向传播，在t＝0时刻到达质点a处，质点a由平衡位置开始竖直向下运动，t＝3s时a第一次到达最高点．下列说法正确的是(　　)‎ A. 在t＝5s时刻波恰好传到质点d处 B. 在t＝5s时刻质点c恰好到达最高点 C. 质点b开始振动后，其振动周期为4s D. 当质点d向下运动时，质点b一定向上运动 ‎【答案】C ‎【解析】‎ ‎【详解】ad间距离为x=12m，波在同一介质中匀速传播，则波从a传到d的时间为，即在t=6s时刻波恰好传到质点d处。故A错误。设该波的周期为T ‎，由题可得，，得T=4s。质点b开始振动后，其振动周期为4s，波从a传到c的时间为，则在t=5s时刻质点c已振动了2s，而c起振方向向下，故在t=5s时刻质点c恰好经过平衡位置向上。故B错误，C正确。因，而bd之间的距离为10m=1λ，则当质点d向下运动时，质点b不一定向上运动，故D错误。‎ ‎11.如图所示，从点光源S发出的一细束白光以一定的角度入射到三棱镜的表面，经过三棱镜的折射后发生色散现象，在光屏的ab间形成一条彩色光带．下面的说法中正确的是(　　)‎ A. a侧是红色光，b侧紫色光 B. 在真空中a侧光的波长小于b侧光的波长 C. 三棱镜对a侧光折射率大于对b侧光的折射率 D. 在三棱镜中a侧光的传播速率大于b侧光的传播速率 ‎【答案】BC ‎【解析】‎ ‎【分析】‎ 由于玻璃对各色光的折射率不同，导致色散的形成，玻璃对紫光的折射率最大，对红光的最小，可以得a侧为紫光，b侧为红光，红光的波长大于紫光的波长，由可以分析出红光在三棱镜中的传播速度大于紫光的传播速度。‎ ‎【详解】玻璃对紫光的折射率最大，对红光的折射率最小，则紫光通过三棱镜后，偏折角最大，红光的偏折角最小，可知，a侧为紫光，b侧为红光，故A错误；三棱镜对a侧光的折射率比对b侧光的折射率大，则a侧光的频率比b侧光的频率大，在真空中，由c=λf知，a侧光的波长小于b侧光的波长，故BC正确；紫光的折射率大于红光的折射率，由，可知，在三棱镜中a侧光（即紫光）的传播速率小于b侧光（即红光）的传播速率，故D错误。所以BC正确，AD错误。‎ ‎【点睛】对于七种色光的折射率、频率、波长、全反射临界角等物理量的关系，要结合色散实验和干涉实验结果解题。‎ ‎12.如图甲为一列简谐横波在某一时刻的波形图，图乙为介质中x＝2 m处的质点P以此时刻为计时起点的振动图象．下列说法正确的是(　　)‎ A. 这列波的传播方向是沿x轴正方向 B. 这列波的传播速度是20 m/s C. 经过0.15 s，质点P沿x轴的正方向传播了3 m D. 经过0.1 s，质点Q的运动方向沿y轴正方向 ‎【答案】AB ‎【解析】‎ ‎【详解】A．由乙图看出，t=0时刻质点P的速度向下，由波形的平移法可知，这列波沿x轴正方向传播。故A正确。‎ B．由甲图知该波的波长 λ=4m，由乙图知，周期T=0.2s，则波的传播速度为，故B正确。‎ C．机械波传播过程中，质点只在自己平衡位置附近振动，而不随波迁移，选项C错误；‎ D．图示时刻Q点正沿y轴正方向运动，因t=0.1s=，则经过0.1s，质点Q的运动方向沿y轴负方向。故D错误。‎ 二、填空题 ‎13.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P1、P2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P3，使P3挡住P1、P2的像，连接OP3，图中MN为分界线，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．‎ ‎(1)设AB的长度为l1，AO的长度为l2，CD的长度为l3，DO的长度为l4，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________．‎ ‎(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，由此测得玻璃砖的折射率将________(选填“偏大”“偏小”或“不变”)．‎ ‎【答案】 (1). l1和l3 (2). (3). 偏小 ‎【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。‎ ‎14.(1)如图所示,在“用双缝干涉测光的波长”实验中,光具座上放置的光学元件依次为①光源、②________、③________、④________、⑤遮光筒、⑥光屏。‎ ‎(2)已知双缝到光屏之间的距离L=500mm,双缝之间的距离d=0.50mm,单缝到双缝之间的距离s=100mm,某同学在用测量头测量时,调整手轮,在测量头目镜中先看到分划板中心刻线对准A条亮纹的中心,然后他继续转动,使分划板中心刻线对准B条亮纹的中心,前后两次游标卡尺的读数如图所示。则入射光的波长λ=________m(结果保留两位有效数字)。‎ ‎【答案】 (1). (1)　②滤光片 (2). ③单缝 (3). ④双缝 (4). (2)6.6×10-7‎ ‎【解析】‎ ‎【详解】（1）在“用双缝干涉测光的波长”实验中,光具座上放置的光学元件依次为①光源、②滤光片、③单缝、④双缝、⑤遮光筒、⑥光屏。‎ ‎（2）A位置的读数为：11mm+0.1×1mm=11.1mm，‎ B位置的读数为：15mm+0.1×7mm=15.7mm，‎ 则： ‎ 根据得：．‎ 三、计算题 ‎15.有一个弹簧振子,振幅为0.8cm,周期为0.5s,初始时刻具有负方向的最大加速度,则它的振动方程是什么？‎ ‎【答案】x＝8×10－3sin（4πt＋）m ‎【解析】‎ 试题分析：由题，t=0时刻具有负方向的最大加速度，根据知，振子的初始位移是正向最大，则位移表达式x=Asin（ωt+φ0）中，；圆频率，则位移表达式为 x=Asin（ωt+φ0）=0．8sin（4πt+）（cm）=0．008sin（4πt+）m．‎ 考点：振动方程 ‎【名师点睛】此题考查了振动方程的书写；书写简谐运动方程时，关键要确定三个要素：振幅A、圆频率ω和初相位φ0。‎ ‎16.半径为R的固定半圆形玻璃砖的横截面如图所示，O点为圆心，OO′与直径AB 垂直．足够大的光屏CD紧靠在玻璃砖的左侧且与AB垂直．一光束沿半径方向与OO′成θ＝30°射向O点，光屏CD区域出现两个光斑，两光斑间的距离为(＋1)R.求 ‎(1)此玻璃折射率；‎ ‎(2)当θ变为多大时，两光斑恰好变为一个．‎ ‎【答案】（1）（2）θ≥45°‎ ‎【解析】‎ 试题分析：光屏PQ区域出现两个小光斑，一个是由于光的反射形成的，一个是光的折射形成的，作出光路图，由几何知识求出入射角和折射角，再根据折射定律求出折射率．为使光屏上只剩下一个光斑，必须使光线发生全反射．由临界角公式求临界角C，即得到入射角的最小值．‎ ‎（1）细光束在MN界面，一部分反射，设反射光与光屏PQ的交点为A，另一部分折射，‎ 设折射光与光屏PQ的交点为B，折射角为i，光路图如图所示，‎ 由几何关系得：，得 因为 则有，所以有：‎ 故此玻璃砖的折射率为，解得 ‎（2）若光屏PQ上恰好只剩一个光斑，则说明该光束恰好发生全反射．‎ 由得临界角为：C=45°‎ 即当时，光屏上只剩下一个光斑．‎ ‎17.实线和虚线分别是沿x轴传播的一列简谐横波在t1＝0和t2＝0.06 s时刻的波形图．已知在t＝0时刻，x＝1.5 m处的质点向y轴正方向运动．‎ ‎(1)判断该波的传播方向；‎ ‎(2)求该波的最小频率；‎ ‎(3)若3T<0.06 s<4T，求该波的波速大小 ‎【答案】(1)向x轴正方向传播　(2)12.5 Hz　(3)75 m/s ‎【解析】‎ ‎【详解】(1)由题意可知在t＝0时刻，x＝1.5 m处的质点向y轴正方向运动，则该波向x轴正方向传播．‎ ‎(2)因波的传播具有周期性，设波的周期为T，t2＝0.06 s时刻，则有(下列各式中n＝0，1，2…)‎ ‎ ‎ 得： ‎ 则：‎ 当n＝0时，f最小为：‎ fmin＝Hz＝12.5 Hz.‎ ‎(3)法一：由3T<0.06 s<4T， (n+)T＝0.06 s得：‎ n＝3，T＝0.016 s 所以：.‎ 法二：由3T<0.06 s<4T知，n＝3，则波在0.06 s内传播距离为：‎ x＝(3+)λ＝4.5 m ‎.‎ ‎18.半径为R的玻璃圆柱体，截面如图所示，圆心为O，在同一截面内，两束相互垂直的单色光射向圆柱面的A、B两点，其中一束沿AO方向，∠AOB＝30°，若玻璃对此单色光的折射率n＝ ‎ ‎ ‎ ‎(1)试作出两条光线从射入到第一次射出的光路途径，并求出B光第一次射出圆柱面时的折射角(当光线射向柱面时，如有折射光线则不考虑反射光线)．‎ ‎(2)求两条光线经圆柱体后第一次射出的光线的交点(或延长线的交点)与A点的距离．‎ ‎【答案】(1)　 (2)(－1)R ‎【解析】‎ ‎【详解】(1)A光过圆心，射入和射出玻璃圆柱方向始终不变，射出玻璃圆柱的折射角为0°.B光从B点射入，设折射角为r，第一次在C点射出，设B光第一次射出圆柱面时的折射角为i2，由折射定律，，‎ 解得：r＝30°.‎ 由折射定律：‎ 解得i2＝60°.光路图如图所示．‎ ‎(2)设B光从C点射出光线的反向延长线交A光光线于D点，由图可知，∠DOC为直角，DA＝Rtan 60°－R＝(－1)R.‎