2017-2018学年河北省永年县第二中学高二下学期期中考试物理试题 解析版

2017-2018学年河北省永年县第二中学高二下学期期中考试物理试题 解析版

‎2017-2018学年河北省永年县第二中学高二下学期期中考试物理试题 解析版 一、选择题（共12题，每题4分，共48分，其中9—12为多选，漏选得2分）‎ ‎1. 在一束单色光的传播方向上分别放置单缝、双缝、小圆孔和小圆板后，在光屏上得到如下四幅图样，关于光屏前传播方向上放置的装置，以下说法正确的是 A. 甲是单缝、乙是双缝 B. 乙是双缝、丙是小圆孔 C. 丙是小圆孔、丁是小圆板 D. 丁是小圆孔、甲是双缝 ‎【答案】C ‎【解析】根据衍射与干涉图样的区别是：前者是中间亮条纹明且宽大，越向两侧宽度越小小；后者明暗条纹宽度相等，可知甲图是双缝干涉条纹，乙图是单缝衍射条纹；根据小孔衍射与泊松亮斑的区别可知，小圆孔做衍射的图样是中央较大的区域内是亮的，周围是明暗相间的圆环，可知丙是小孔衍射，丁是小圆板。所以只有C是正确的。故选C。‎ 点睛：考查干涉与衍射的原理，注意它们的条纹间距的不同，掌握偏振光与自然光的区别，理解偏振片的工作原理．著名的泊松亮斑，是光照在小圆盘上却在屏上中央出现亮斑，说明光不再直线传播.‎ ‎2. 在水平方向上做简谐运动的质点，其振动图象如图所示假设向右的方向为正方向，则物体的位移向左且速度向右的时间段是 A. 0～1s内 B. 1～2s内 C. 2～3s内 D. 3～4s内 ‎【答案】D ‎【解析】据题意，假设向右的方向为正方向，则物体的位移向左，位移应为负值，即时间段在2-4s内；根据位移图象的斜率等于速度，可知速度向右，为正值，应在3～4s内，故D 正确。故选D。‎ ‎3. 在一根张紧的水平绳上悬挂五个摆，其中A、E的摆长为l，B的摆长为0.5l，C的摆长为1.5l，D的摆长为2l。为先使A振动起来，其他各摆随后也振动起来，则在B、C、D、E四个摆中，振幅最大的是 A. B B. C C. D D. E ‎【答案】D ‎【解析】由摆的周期公式T=2π可知，同一地点单摆的周期仅有摆长决定，而共振的条件是周期相等，由图可知，E球将会发生共振，振幅最大，故ABC错误，D正确；故选D. 点睛：此题考查单摆的周期公式和共振条件；知道发生共振时受迫振动的频率等于固有频率，此时振幅最大.‎ ‎4. 一根粗细均匀的绳子，右侧固定，使左侧的S点上下振动，产生一列向右传播的机械波，某时刻的波形如图所示下列说法中正确的是 A. 该波的频率逐渐减小 B. 该波的频率逐渐增大 C. 该波的波速逐渐增大 D. 该波的波速逐渐减小 ‎【答案】B ‎【解析】由题，绳波在同一绳中传播，波速不变。由图看出，此波的波长变小，由v=λf分析得知，频率增大。故B正确，ACD错误。故选B。‎ 点睛：本题要掌握波速的决定因素是介质的性质，介质不变，则知波速不变；掌握波速与波长、频率的关系v=λf．‎ ‎5. 如图所示表示两列同频率相干水波在时刻的叠加情况，图中实线表示波峰，虚线表示波谷，已知两列波的振幅均为1cm，波速为2m/s，波长为0.2m，下列说法正确的是 ‎ A. B、D两点是振动加强点，且位移始终处于最大 B. A、C点是振动减弱点 C. B、D两点在该时刻的竖直高度差为2cm D. t=0.025s时刻A点距平衡位置2cm ‎【答案】B ‎ ‎ 的：波的叠加满足矢量法则，当振动情况相同则相加，振动情况相反时则相减，且两列波互不干扰．例如当该波的波峰与波峰相遇时，此处相对平衡位置的位移为振幅的二倍；当波峰与波谷相遇时此处的位移为零．‎ ‎6. 一列简谐横波沿直线传播，在波的传播方向上有A、B两点在t时刻，A、B两点间形成如图甲所示波形，在（t+3s）时刻，A、B两点间形成如图乙所示波形已知A、B两点间距离a=9m，则以下说法中正确的是 A. 若周期为4s，波一定向左传播 B. 若周期大于4s，波可能向右传播 C. 若波速为2.5m/s，波一定向右传播 D. 该波波速可能的最小值为0.5m/s ‎【答案】D ‎【解析】若波向右传播，3s=（n+）T1，（n=0，1，2，…），T1=s；若波向左传播，3s=（n+）T2，（n=0，1，2，…），T2=s；由于n是整数，当n=0时，T=4s时，符合T1通项，波向右传播。故A错误。由上分析，波向右传播周期T≤4s。故B错误。由图知波长λ=6m，若波速为2.5m/s，波传播的距离为x=vt=2.5×3m=7.5m=1λ，根据波形的平移，波一定向左传播。故C错误。波传播的最大距离为向左传播1.5m，波波速可能的最小值为。故D正确。故选D。‎ ‎7. 如图所示，一束白光通过玻璃棱镜发生色散现象，下列说法正确的是 A. 红光的偏折最大，紫光的偏折最小 B. 红光的偏折最小，紫光的偏折最大 C. 玻璃对红光的折射率比紫光大 D. 玻璃中紫光的传播速度比红光大 ‎【答案】B ‎【解析】试题分析：白色光经过三棱镜后产生色散现象，在光屏由上至下依次为红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫．由于紫光的折射率最大，所以偏折最大；红光的折射率最小，则偏折程度最小．故A错误，B正确．根据折射定律得知，玻璃对红光的折射率比紫光小．故C错误．由分析可知，折射率大的在玻璃中传播速度小，则紫光的传播速度比红光小．故D错误．故选B．‎ 考点：光的折射 ‎【名师点睛】从中发现，可见光是复色光，同时得出在同一介质中，紫光的折射率最大，红光的折射率最小，红光的速度最大，紫光的速度最小。‎ ‎ ‎ ‎8. 下列关于光现象的说法中正确的是 A. 在太阳光照射下，水面上油膜出现彩色花纹是光的色散现象 B. 在光的双缝干涉实验中若仅将入射光由绿光改为黄光，则条纹间距变窄 C. 光导纤维丝内芯材料的折射率比外套材料的折射率大 D. 光的偏振现象说明光是一种纵波 ‎【答案】C ‎【解析】在太阳光照射下，水面上油膜出现彩色花纹是光的干涉现象，选项A错误；在光的双缝干涉实验中若仅将入射光由绿光改为黄光，因黄光的波长大于绿光，根据可知，则条纹间距变宽，选项B错误；光导纤维丝内芯材料的折射率比外套材料的折射率大，选项C正确；光的偏振现象说明光是一种横波，选项D错误；故选C.‎ ‎9. 图甲为一列简谐横波在某一时刻的波形图，图乙为质点P在该时刻为计时起点的振动图象，下列说法正确的是 A. 此列波沿x轴正方向传播 B. 经过0.15s，波沿x轴的正方向传播了3m C. 经过0.1s时，质点Q的运动方向沿y轴正方向 D. 在t=0.05s时刻，质点Q的加速度大于质点P的加速度 ‎【答案】AB ‎【解析】由图乙可知，在t=0时刻，质点P的振动方向沿y轴负方向，则由带动法可知，波向正方向传播；故A正确；由图知：λ=4m，T=0.2s，则波速为：。故经过0.15s，波沿x轴的正方向传播了3m；故B正确；经0.1s为半个周期，此时Q点正在向平衡位置运动；故C错误；图示时刻Q点沿y轴正方向运动，t=0.05s=T/4，质点Q的运动方向沿y轴正方向向上运动，没有到达最高点，而P处于最低点，所以P的加速度大。故D错误。故选AB。‎ 点睛：波的图象往往先判断质点的振动方向和波的传播方向间的关系．同时要熟练分析波动形成的过程，分析物理量的变化情况．‎ ‎10. 甲乙两位同学分别使用图1所示的同一套装置观察单摆作简谐运动时的振动图象，已知二人实验时所用的单摆的摆长相同，落在木板上的细砂分别形成的曲线如图2所示，下面关于两图线的说法中正确的是 A. 甲图表示砂摆摆动的幅度较大，乙图摆动的幅度较小 B. 甲图表示砂摆摆动的周期较大，乙图摆动的周期较小 C. 二人拉木板的速度不同，甲、乙木板的速度关系v甲=2v乙 D. 二人拉木板的速度不同，甲、乙木板的速度关系v乙=2v甲 ‎【答案】AC ‎【解析】由图可知，甲的振动幅度较大，乙的幅度较小；故A正确；两摆由于摆长相同，则由单摆的性质可知，两摆的周期相同；故B错误；由图可知，甲的时间为2T，乙的时间为4T；则由v=x/t 可知，二人拉木板的速度不同，甲、乙木板的速度关系v甲=2v乙；故C正确，D错误；故选AC。‎ 点睛：本题考查单摆的性质，要注意明确单摆的周期取决于摆的长度和当地的重力加速度；与振幅等无关．‎ ‎11. 如图所示，半圆形玻璃砖放在空气中，三条同一颜色、强度相同的光线，均由空气射入到玻璃砖，到达玻璃的圆心位置下列说法正确的是 A. 假若三条光线中有一条在O点发生了全反射，那一定是aO光线 B. 假若光线bO能发生全反射，那么光线cO一定能发生全反射 C. 假若光线bO能发生全反射，那么光线aO一定能发生全反射 D. 假若光线aO恰能发生全反射，则光线bO的反射光线比光线cO的反射光线的亮度大 ‎【答案】ACD ‎【解析】三条入射光线沿着指向圆心的方向由空气射向玻璃砖，在圆周界面，它们的入射角为零，均不会偏折．在直径界面，光线aO的入射角最大，光线cO的入射角最小，它们都是从光密介质射向光疏介质，都有发生全反射的可能．如果只有一条光线发生了全反射，那一定是aO光线，因为它的入射角最大，所以选项A对．假若光线bO能发生全反射，说明它的入射角等于或大于临界角，光线aO的入射角更大，所以，光线aO一定能发生全反射，光线cO的入射角可能大于临界角，也可能小于临界角，因此，cO不一定能发生全反射．所以选项C对、B错．假若光线aO恰能发生全反射，光线bO和cO都不能发生全反射，但bO的入射角更接近于临界角，所以，光线bO的反射光线较光线cO的反射光线强，即bO的反射光线亮度较大，所以D对，本题答案选A、C、D.‎ ‎12. 如图所示，两块相同的玻璃等腰三棱镜ABC置于空气中，两者的AC面相互平行放置，由红光和蓝光组成的细光束平行于BC面从P点射入，通过两棱镜后，变为从a、b两点射出的单色光，对于这两束单色光 A. 红光在玻璃中传播速度比蓝光大 B. 从a点射出的为红光，从b点射出的为蓝光 C. 从a、b两点射出的单色光不平行 D. 从a、b两点射出的单色光仍平行，且平行于BC ‎【答案】ABD ‎【解析】红光的折射率小于蓝光的折射率，由公式分析得知，红光在玻璃中传播速度比蓝光大．故A正确．红光的折射率小于蓝光的折射率，光线经过三棱镜ABC后红光的偏折角小于蓝光的偏折角，进入三棱镜CBA后，从a点射出的为红光，从b点射出的为蓝光．故B正确．根据光路可逆性原理，分析可知：从a、b两点射出的单色光仍平行，而且平行于BC．故C错误，D正确．故选：ABD．‎ 点睛：本题运用光路可逆性原理分析出射光线与入射光线方向关系是关键．对于两种色光的折射率大小要牢固掌握．‎ 二、实验题探究题（本大题共2小题，每空2分，共14.0分）‎ ‎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、长为半径画圆，分别交线段OA于A点，交连线延长线于C点，过A点作法线的垂线AB交于点B，过C点作法线的垂线CD交于D点，如图1所示用刻度尺量得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). 减小 ‎【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. 现有毛玻璃屏A、双缝B、白光光源C、单缝D和透红光的滤光片E等光学元件，要把它们放在如图所示的光具座上组装成双缝干涉装置，用来测量红光的波长．‎ ‎(1).将白光光源C放在光具座最左端，依次放置其他光学元件，由左至右，表示各光学元件的字母排列顺序为C、______ 、A．‎ ‎(2).将测量头的分划板中心刻线与某条亮纹中心对齐，将该亮纹定为第l条亮纹，此时手轮上的示数如图所示然后同方向转动测量头，使分划板中心刻线与第6条亮纹中心对齐，记下此时图中手轮上的示数______ mm，求得相邻亮纹的间距为______ mm．‎ ‎（3）.已知双缝间距d为 ，测得双缝到屏的距离为，由计算式______ ，求得所测红光波长为______ 结果保留二位有效数字 ‎【答案】 (1). EDB (2). 13.870 (3). 2.32 (4). (5). ‎ ‎【解析】（1）为获取单色线光源，白色光源后面要有滤光片、单缝、双缝．表示各光学元件的字母排列顺序应为CEDBA．（2）图2甲的读数：固定刻度读数为2mm，可动刻度读数为32.0×0.01mm，两者相加的读数为：2.320mm；图2乙的读数：螺旋测微器固定刻度读数为13.5mm，可动刻度读数为37.0×0.01mm，两者相加为13.870mm．所以；（3）根据，得波长为，代入数据得：.‎ 三、计算题（15题、16题每题12分，17题14分，共38分）‎ ‎15. 弹簧振子以O点为平衡位置，在B、C两点间做简谐运动，在t=0时刻，振子从O、B间的P点以速度v向B点运动；在t=0.2s时，振子速度第一次变为-v；在t=0.5s时，振子速度第二次变为-v，已知B、C之间的距离为25cm． （1）求弹簧振子的振幅A； （2）求弹簧振子振动周期T和频率f；‎ ‎（3）求振子在4s内通过的路程及4.1s末的位移大小．‎ ‎【答案】(1) (2) 周期T是1s，频率f是1Hz (3) 路程是200cm；位移大小是 ‎【解析】（1）弹簧振子以O点为平衡位置，在B、C两点间做简谐运动，所以振幅是BC之间距离的一半，所以A=＝12.5cm （2）由简谐运动的对称性可知P到B的时间与B返回P的时间是相等的，所以：tBP＝‎ s＝0.1s；同时由简谐振动的对称性可知：tpo＝s＝0.15s 又由于：tPO+tBP＝T/4 联立得：T=1s 所以：f=1/T＝1Hz （3）4s内路程：s=4×4A=4×4×12.5=200cm； 由（2）的分析可知，从t=0时刻，经过0.1s时间振子到达B点；所以在4.1s时刻质点又一次到达B点，所以质点的位移是12.5cm．‎ 点睛：本题在于关键分析质点P的振动情况，确定P点的运动方向和周期．写振动方程时要抓住三要素：振幅、角频率和初相位．‎ ‎16. 如图所示，实线表示简谐波在t=0时刻的波形图，虚线表示0.5s后的波形图，若简谐波周期T大于0.3s，则这列波传播的速度可能是多少？‎ ‎【答案】(1),向右 (2)或 ，向左 ‎【解析】由图线可直接读出波长λ=8 m． （1）若波需要传播，则传播的距离为：nλ+λ，所以：nT+T＝t， 所以： 当n=0时，T=s；当n=1时，T=s＜0.3s，不符合题意． 则波速：‎ ‎17. 半径为R的固定半圆形玻璃砖的横截面积如图所示，O点为圆心，OO′与直径AB的垂直．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此玻璃的折射率 ②当θ变为多大时，两光斑恰好变为一个．‎ ‎【答案】（1） （2）当时，光屏上只剩下一个光斑 ‎【解析】（1）细光束在AB界面，一部分反射，另一部分折射，设折射角为β，光路图如图所示， 由几何关系得： ‎ 根据题意两光斑间的距离为（+1）R 所以L2＝R 由几何关系知β=45° ‎ 根据折射定律，折射率 （2）若光屏CD上恰好只剩一个光斑，则说明该光束恰好发生全反射．由sinC=1/n得临界角为：C=45° 即当θ≥45°时，光屏上只剩下一个光斑． 点睛：对于涉及全反射的问题，要紧扣全反射产生的条件：一是光从光密介质射入光疏介质；二是入射角大于等于临界角．要作出光路图，结合几何知识研究这类问题．‎ ‎ ‎ ‎ ‎