2017-2018学年安徽省淮南市第二中学高二（理）下学期期中考试物理试题 解析版

2017-2018学年安徽省淮南市第二中学高二（理）下学期期中考试物理试题 解析版

安徽省淮南第二中学2017-2018学年高二下学期期中考试物理（理）试题 一、单选题 ‎1. 如图所示为一个水平方向的弹簧振子，小球在间做简谐运动， 是平衡位置．关于小球的运动情况，下列描述正确的是（ ）‎ A. 小球经过点时速度为零 B. 小球经过点与点时有相同的加速度 C. 小球从点向点运动过程中，加速度增大，速度增大 D. 小球从点向点运动过程中，加速度增大，速度减小 ‎【答案】D ‎【解析】A．在平衡位置速度最大，故A错误；‎ B．小球经过点与点时位移等大，反向；根据，小球经过点与点时有相等的加速度，但方向相反，故B错误；‎ C．小球从点向点运动过程中，位移减小，根据，加速度减小，但速度增加，故C错误；‎ D．小球从点向点运动过程中，远离平衡位置，速度减小，加速度增加，故D正确；‎ 故选D。‎ ‎【点睛】明确弹簧振子在周期性运动过程中，速度、位移、加速度、恢复力和能量的变化和之间的关系是解题的关键和核心。‎ ‎2. 如图所示是一列沿x轴传播的简谐横波在t＝0时刻的波形图，图中质点P正沿y轴正方向运动，此波的传播速度为v＝4 m/s，则下列说法错误的是(　　)‎ A. 此波沿x轴正方向传播 B. 质点P的振动周期为T＝1.0 s C. x＝1.0 m处质点做简谐运动的表达式为y＝5cos(4πt) cm D. x＝1.0 m处质点在0～2.5 s内通过的路程为50 cm ‎【答案】C ‎【解析】图中质点P正沿y轴正方向运动，根据“上坡上，小坡下”原理可知波沿x正方向传播，A正确；从图中可知，波速，故周期，B正确；因为，所以x=1.0 m处质点做简谐运动的表达式为，C错误；，故处于波峰的质点P在0~2.5s内通过的路程为，D正确．‎ ‎3. 光滑的水平面叠放有质量分别为和的两木块，下方木块与一劲度系数为的弹簧相连，弹簧的另一端固定在墙上，如图所示．已知两木块之间的最大静摩擦力为，为使这两个木块组成的系统像一个整体一样地振动，系统的最大振幅为（ ）‎ A. B. C. D. ‎ ‎【答案】B ‎【解析】对整体最大振幅时有，解得，隔离分析，当最大振幅时，两木块间的摩擦力达到最大静摩擦力，所以，B正确．‎ ‎【点睛】对整体而言，回复力为弹簧的弹力，对上面的木块而言，回复力为静摩擦力。振幅最大时，回复力最大．‎ ‎4. 一根自由长度为10cm的轻弹簧，下端固定，上端连一个质量为m的物块P．在P上再放一个质量是2m的物块Q．系统静止后，弹簧长度为4cm，如图所示．如果迅速向上移去Q，物块P将在竖直方向做简谐运动．此后，弹簧的最大长度是（　　）‎ A. 9cm B. 10cm C. 11cm D. 12cm ‎【答案】D ‎【解析】轻弹簧自由长度为10cm，放两个总质量是3m的物块后长度为4cm，故放一个质量为m的物块的长度为8cm，即平衡位置高度为8cm，振幅为4cm；根据简谐运动的对称性可知振动后弹簧的最大长度是12cm，D正确．‎ ‎5. 如图所示为氢原子的能级图。当氢原予从n=4能级跃迁到n=2能级时，辐射出光子a；当氢原子从n=3能级跃迁到n=1能级时，辐射出光子b，则下列说法中正确的是（ ）‎ A. 光子a的能量大于光子b的能量 B. 光子a的波长小干光子b的波长 C. a光比b光更容易发生衍射现象 D. 在真空中，a光子的传播速度大于b光子的传播速度 ‎【答案】C ‎【解析】氢原子从n=4的能级跃迁到n=2的能级的能极差小于从n=3的能级跃迁到n=l的能级时的能极差，根据，知光子a的能量小于光子b的能量，A错误；光子a的频率小于光子b的频率，所以b的频率大，波长小，所以a光更容易发生衍射，B错误C正确；在真空中所有光子的传播速度为等于光速，D错误．‎ ‎6. 图(a)为一列简谐横波在t＝0.1 s时刻的波形图，P是平衡位置为x＝1 m处的质点，Q是平衡位置为x＝4 m处的质点，图(b)为质点Q的振动图象，则下列说法错误的是(　　)‎ A. 该波的传播速度为40 m/s B. 该波沿x轴的负方向传播 C. t＝0.1 s时，质点Q的速度方向向下 D. 从t＝0.1 s到 t＝0.25 s，质点P通过的路程为30 cm ‎【答案】D ‎【解析】由b图得到该波的波长为，由a图得到该波的周期为，故波速为：‎ ‎，A正确；t=0.1s时Q点处在平衡位置上，且向下振动，根据波形平移法可知该波沿x轴负方向传播，BC正确；从t=0.10s到t=0.25s，经历时间，由于时刻质点P不再平衡位置和最大位移处，所以通过路程不是3A=30cm，D错误．‎ ‎7. 如图所示，将小球甲、乙、丙（都可视为质点）分别从A、B、C三点由静止同时释放，最后都到达竖直面内圆弧的最低点D，其中甲是从圆心A出发做自由落体运动，乙沿弦轨道从一端B到达最低点D，丙沿圆弧轨道从C点运动到D，且C点很靠近D点，如果忽略一切摩擦阻力，那么下列判断正确的是（ ）‎ A. 丙球最先到达D点，乙球最后到达D点 B. 甲球最先到达D点，乙球最后到达D点 C. 甲球最先到达D点，丙球最后到达D点 D. 甲球最先到达D点，无法判断哪个球最后到达D点 ‎【答案】B ‎【解析】A点，AD距离为r，加速度为g，时间；B点，设，BD距离为，加速度为，时间；C点，简谐振动，周期，时间，明显，甲球最先到达D点，乙球最后到达D点，B正确．‎ ‎8. 截面为等腰三角形的三棱镜，它的两个底角都为30°，棱镜的折射率为．两条平行光线垂直于棱镜底面入射，如图所示，两条光线由棱镜射出时所成的角度为 （ ）‎ A. 30° B. 60° C. 90° D. 120°‎ ‎【答案】A ‎【解析】试题分析：作出光路图，由sinC=‎ 求出棱镜的临界角．由几何知识得到两条光线射到右侧面时的入射角，由折射定律求出折射角．再根据几何知识求解两条光线由棱镜射出时所成的角度．‎ 解：作出光路图．由棱镜材料的临界角：sinC===，得C=45°，从题图由几何知识可知，光线从棱镜内射向另一侧面时的入射角i=30°＜C，所以光线从侧面折射出去，根据折射定律得 n=，得sinr=nsini=×sin30°=，则r=45°，‎ 同理可知，第二条出射光线的折射角也是45°，‎ 从图中的四边形可求出α=360°﹣120°﹣90°﹣90°=60°，‎ β=360°﹣135°﹣135°﹣α=90°﹣60°=30°，所以A正确．‎ 故选A ‎【点评】本题解题的关键是作出光路图，运用几何知识和折射定律相结合进行求解．‎ 视频 二、多选题 ‎9. 关于下列四幅图说法正确的是（ ）‎ A. 玻尔原子理论的基本假设认为，电子绕核运行轨道的半径不是任意的 B. 光电效应产生的条件为：光强大于临界值 C. 电子束通过铝箔时的衍射图样证实了运动电子具有粒子性 D. 发现少数α粒子发生了较大偏转，说明原子的质量绝大部分集中在很小空间范围 ‎【答案】AD ‎【解析】根据玻尔理论知道，电子的轨道不是任意的，电子有确定的轨道，且轨道是量子化的，故A正确；光电效应实验产生的条件为：光的频率大于极限频率，B错误；电子束通过铝箔时的衍射图样证实了电子具有波动性，C错误；发现少数粒子发生了较大偏转，说明原子的质量绝大部分集中在很小空间范围，D正确．‎ ‎10. 一质点做筒谐运动的振动图象如下图所示，质点的速度与加速度方向相同的时间段是 （ ）‎ A. 0～0.3s B. 0.3～0.6s C. 0.6～0.9s D. 0.9～1.2s ‎【答案】BD 点睛：根据简谐运动的图象直接读出速度方向、加速度方向，以及它们大小的变化情况是基本能力，要掌握速度、加速度与位移之间的关系进行分析。‎ ‎11. 在坐标原点的波源产生一列沿x轴正方向传播的简谐横波，波速v=200 m/s，已知t=0时波刚好传播到x=40 m处，如图所示。在x=400 m处有一接收器（图中未画出），则下列说法正确的是 （ ）‎ ‎ ‎ A. 波源开始振动时方向沿y轴正方向 B. 从t=0开始经0.15 s，x=40 m的质点运动的路程为0.6 m C. 接收器在t = 2.0s时才能接受到此波 D. 若波源向x轴正方向运动，接收器收到波的频率可能为12 Hz ‎【答案】BD ‎【解析】波沿x轴正方向传播，根据“上坡上，下坡下”原理可知，由图中x=40m处质点的起振方向为沿y轴负方向，则波源开始振动时方向沿y轴负方向，A错误；由图读出波长为，周期为，由于，从t=0开始经0.15s时，x=40m的质点运动的路程，B正确；接收器与x=40m的距离为，波传到接收器的时间为，C错误；该波的频率为，若波源向x轴正方向运动，波源与接收器间的距离减小，根据多普勒效应可知，接收器收到波的频率增大，将大于10Hz，故接收器收到波的频率可能为12Hz，D正确．‎ ‎【点睛】简谐波一个基本特点是介质中各质点的起振方向都与波源的起振方向相同．波源与接收器的距离增大时，接收器接收到的波的频率将变小；波源与接收器的距离减小时，接收器接收到的波的频率将变大．‎ ‎12. 两列简谐横波I和Ⅱ分别沿x轴正方向和负方向传播，两列波的波速大小相等，振幅均为5cm。t=0时刻两列波的图像如图所示，x=—1cm和x=1cm的质点刚开始振动。以下判断正确的是（ ）‎ A. I、Ⅱ两列波的频率之比为2：1‎ B. t=0时刻，P、Q两质点振动的方向相同 C. 两列波将同时传到坐标原点O D. 坐标原点始终是振动加强点，振幅为l0cm ‎【答案】AC ‎【解析】横波I和Ⅱ的波长分别2m和4m，两列波的波速大小相等，由得I、Ⅱ两列波的频率之比为2：1，A正确；根据波形平移法知，P质点振动的方向向下，Q质点振动的方向向上，所以振动方向相反，B错误；两列波的波速大小相等，又距离坐标原点的距离相同，所以两列波将同时传到坐标原点O，C正确；由于两列波的频率不同，不能形成稳定的干涉，所以坐标原点振动不是始终加强，D错误．‎ 三、实验题 ‎13. 在用插针法测定玻璃砖折射率的实验中，‎ ‎(1).某同学由于没有量角器，在完成了光路以后，他以O点为圆心、10cm长为半径画圆，分别交线段OA于A点，交OO`连线延长线于C点，过A点作法线NN`的垂线AB交NN`于点B，过C点作法线NN`的垂线CD交NN`于D点，如图1所示用刻度尺量得OB=8cm，CD=4cm.由此可得出玻璃的折射率______ ．‎ ‎(2).某同学在纸上画出的界面与玻璃砖位置的关系如图2所示，则该同学测得的折射率与真实值相比______ (填“偏大”、“偏小”或“不变”)．‎ ‎【答案】 (1). 1.5 (2). 偏小 ‎【解析】（1）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：，sinr= ，又AO=OC，则折射率． （2）如图，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． 点睛：本题是插针法测定玻璃砖的折射率，实验原理是折射定律，采用单位圆法处理数据，根据原理分析实验误差．‎ ‎14. 实验小组的同学们用如图所示的装置做“用单摆测定重力加速度”的实验．‎ ‎ ‎ ‎①用表示单摆的摆长，用表示单摆的周期，重力加速度__________．‎ ‎②实验时除用到秒表、刻度尺外，还应该用到下列器材中的__________（选填选项前的字母）．‎ A．长约的细线 ‎ B．长约的橡皮绳 C．直径约的均匀铁球 ‎ D．直径约的均匀木球 ‎③选择好器材，将符合实验要求的单摆悬挂在铁架台上，应采用图__________中所示的固定方式．‎ ‎④将单摆正确悬挂后进行如下操作，其中正确的是：__________（选填选项前的字母）．‎ A．测出摆线长作为单摆的摆长．‎ B．把单摆从平衡位置拉开一个很小的角度释放，使之做简谐运动．‎ C．在摆球经过平衡位置时开始计时．‎ D．用秒表测量单摆完成次全振动所用时间并作为单摆的周期．‎ ‎⑤甲同学多次改变单摆的摆长并测得相应的周期，他根据测量数据画出了如图所示的图像，但忘记在图中标明横坐标所代表的物理量．你认为横坐标所代表的物理量是__________（选填“”、“”、“ ”），若图线斜率为，则重力加速度__________（用表示）．‎ ‎⑥乙同学测得的重力加速度数值大于当地的重力加速度的实际值，造成这一情况的原因可能是_______（选填选项前的字母）．‎ A．开始摆动时振幅较小 B．开始计时时，过早按下秒表 C．测量周期时，误将摆球次全振动的时间记为次全振动的时间．‎ ‎【答案】 (1). (2). AC (3). 乙 (4). BC (5). (6). (7). C ‎【解析】①由周期公式，得；‎ ‎②为减小误差应保证摆线的长短不变，A正确B错误；为了减小空气阻力，摆球密度要大，体积要小，C正确D错误；‎ ‎③为了避免运动过程中摆长发生变化，悬点要固定，不能松动，则为图乙；‎ ‎④摆长等于摆线的长度加上摆球的半径，则A错误；把单摆从平衡位髓拉开一个很小的角度释放，使之做简谐运动，B正确；在摆球经过平衡位置时开始计时，C正确；把秒表记录摆球一次全振动的时间作为周期，误差较大，应采用累积法测量周期，D错误．‎ ‎⑤由得则，横坐标所代表的物理量是，则；‎ ‎⑥由周期公式，得，振幅大小与g无关，A错误；开始计时时，过早按下秒表，周期偏大，则g偏小，B错误；测量周期时，误将摆球（n-1）次全振动的时间记为n次全振动的时间，则期偏小，则g偏大，C正确 【点睛】单摆测定重力加速度的原理：单摆的周期公式，还要知道：摆角很小的情况下单摆的振动才是简谐运动；摆长等于摆线的长度加上摆球的半径，为减小误差应保证摆线的长短不变；单摆在摆动的过程中，摆长不能发生变化．在最低点，速度最快，开始计时误差较小．‎ 四．解答题 ‎15. 如图所示，单摆摆长为L，做简谐运动，C点在悬点O的正下方，D点与C相距为x，C、D之间是光滑水平面，当摆球A到右侧最大位移处时，小球B从D点以某一速度匀速地向C点运动，A、B二球在C点迎面相遇，A、B两球可视为质点，当地重力加速度大小为g。求：‎ ‎（1）摆球A的运动周期 ‎（2）小球B的速度大小v ‎【答案】（1） （2）（n=0，1，2…）‎ ‎...............‎ ‎16. 如图所示，图中的实线是一列简谐横波在某一时刻的波形图．经过后，其波形图如图中虚线所示．‎ ‎（）如果波是沿轴正方向传播的，且周期，则波的速度为多少？‎ ‎（）如果波是沿轴负方向传播的，且周期满足，则波的速度为多少？‎ ‎【答案】（） （）‎ ‎【解析】【分析】该波的周期T大于0.5s，波在0.5s内传播的距离小于一个波长，由图象得到波传播的距离，根据求解波速；当波向左传播时，传播的最短距离是波长，根据时间与周期的关系，求出周期表达式，再结合条件：0.3s＜T＜0.5s，求出周期，即可求得波速；‎ 解：（）由图知，该波的波长：，由于该波的周期大于，则波在内传播的距离小于一个波长，由图象得到波向右传播的距离为：‎ 故波速为： ‎ ‎（）如果波是沿轴负方向传播的，根据波形平移法可得：‎ ‎，‎ 则得 ‎ 当时，周期满足，则得 波速为 ．‎ ‎17. 如图所示，横截面为圆周的柱状玻璃棱镜AOB，有一束单色光垂直于面点经玻璃砖面折射后与OB延长线相交于P点，已知玻璃砖半径，CO之间的距离，P到O的距离。取tan 74°=3.5，sin 37°=0.6，cos 37°=0.8，求：‎ ‎（1）该玻璃砖的折射率。‎ ‎（2）将该单色光向A平移，求距离OB至少多远时，它将不能从AB面直接折射出来。‎ ‎【答案】（1）1.33 （2）3.75 cm ‎【解析】（1）由光路图可知 结合几何关系，有：‎ 可得：‎ 可得：‎ 折射率为：‎ ‎（2）设单色光入射点到OB距离为d 则：‎ 解得：‎ ‎18. 如图所示，质量均为 m 的物体 B 、 C 分别与轻质弹簧的两端相栓接，将它们放在倾角为的光滑斜面上，静止时弹簧的形变量为。斜面底端有固定挡板 D，物体 C 靠在挡板 D 上。将质量也为 m 的物体 A 从斜面上的某点由静止释放，A 与 B 相碰。已知重力加速度为 g，弹簧始终处于弹性限度内，不计空气阻力。求：‎ ‎（1）弹簧的劲度系数 k；‎ ‎（2）若 A 与 B 相碰后粘连在一起开始做简谐运动，当 A 与 B 第一次运动到最高点时，C 对挡板 D 的压力恰好为零，求 C 对挡板 D 压力的最大值；‎ ‎（3）求（2）情况下，A由静止释放的点与A、B相碰点间的距离?‎ ‎【答案】（1） （2） 3mg （3） 8x0‎ ‎【解析】（1）物体B静止时，弹簧形变量为，弹簧的弹力，物体B受力如图所示，‎ 由物体平衡条件得：，解得，弹簧的劲度系数；‎ ‎（2）A与B碰后一起做简谐运动到最高点时，物体C对挡板D的压力最小为0，‎ 则对C，弹簧弹力：，对A、B，回复力最大：，‎ 由简谐运动的对称性，可知A与B碰后一起做简谐运动到最低点时，回复力也最大，‎ 即，此时物体C对挡板D的压力最大，对物体A、B有：，则弹簧弹力：，‎ 对物体C，设挡板D对物体C的弹力为N，则，‎ 由牛顿第三定律可知，物体C对挡板D的压力大小：，物体C对挡板D压力的最大值为3mg；‎ ‎（3）设A释放点距离B的竖直高度为h，则；‎ 根据机械能守恒可得碰撞瞬间A的速度为；‎ A、B碰撞瞬间，内力远大于外力，A、B系统动量守恒，故有；‎ 碰撞后A、B和弹簧组成的系统，势能和动能相互转化，‎ 根据（2）分析可知在最低点弹簧被压缩了，‎ 故根据机械能守恒定律可得，‎ 联立解得。‎ ‎【点睛】在第（3）问中对A应用机械能守恒定律求出A、B碰撞前A的速度，由动量守恒定律求出碰撞后A、B的速度，对A与B和弹簧组成的系统应用机械能守恒定律，分析答题，本题的关键是认真分析物理过程，把复杂的物理过程分成几个小过程并且找到每个过程遵守的物理规律，列出相应的物理方程解题．‎ ‎ ‎