福建省福州市华侨中学2020学年高二物理下学期期中试题（含解析）

福建省福州市华侨中学2020学年高二物理下学期期中试题（含解析）

福清侨中2020学年下学期期中考 ‎ 高二物理试卷 一、单项选择题 ‎1.下列几种说法中，正确是（ ）‎ A. 均匀变化的电场可产生均匀变化的磁场 B. 紫外线是一种紫色的可见光 C. 红外线、可见光、紫外线、γ射线，是按波长由长到短排列 D. 红外夜视镜是利用了红外线波长大，易干涉的特点 ‎【答案】C ‎【解析】‎ ‎【详解】A项：均匀变化的电场产生恒定的磁场，故A错误；‎ B项：紫外线是一种波长比紫色光短不可见光，故B错误；‎ C项：红外线、可见光、紫外线、γ射线，是按波长由长到短排列，故C正确；‎ D项：红外夜视镜利用了红外线比可见光波长长，更容易发生衍射，则容易绕过障碍物，故D错误。‎ ‎2. 光在科学技术、生产和生活中有着广泛的应用，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. 用三棱镜观察白光看到的彩色图样是利用光的衍射现象 C. 在光导纤维内传送图象是利用光的色散现象 D. 光学镜头上的增透膜是利用光的干涉现象 ‎【答案】D ‎【解析】‎ 试题分析：检查光学平面的平整程度是利用光的干涉现象，故A错误；用三棱镜观察白光看到的彩色图样是利用光发生折射而形成色散现象，故B错误；光导纤维束内传送图象是利用了光由光密介质到光疏介质时会发生全反射，故C错误；增透膜是利用光的干涉现象，故D正确；故选D。‎ 考点：光的干涉；光的色散；全反射 ‎【名师点睛】人类对于光学的研究及应用非常广泛，在学习中要注意掌握不同现象在生产生活中的应用，平时要注意观察积累生活中的光现象．‎ ‎3.以下说法中正确的是（　　）‎ A. 红外线的波长比可见光的波长长,银行利用红外线灯鉴别钞票的真伪 B. 麦克斯韦提出了电磁场理论,并用实验证实了电磁波的存在 C. 多普勒效应说明波源的频率发生改变 D. 狭义相对论认为:在惯性系中,不论光源与观察者做怎样的相对运动,光速都是一样的 ‎【答案】D ‎【解析】‎ ‎【详解】（1）红外线的波长比可见光的波长长，但银行是利用紫外线灯鉴别钞票的真伪；故A错误；‎ ‎（2）麦克斯韦1860年提出了电磁场理论，一直到1888年赫兹才用实验证实了电磁波的存在；故B错误；‎ ‎（3）多普勒效应是接收者接收到的波的频率发生改变，而波源本身的频率并未改变。故C错误；‎ D、狭义相对论认为：在惯性系中，不论光源与观察者做怎样的相对运动，光速都是一样的，故D正确。‎ 故本题选D。‎ ‎【点睛】红外线的波长比可见光的波长长，银行利用紫外线灯鉴别钞票的真伪；麦克斯韦提出了电磁场理论，赫兹用实验证实了电磁波的存在；多普勒效应说明接受者接受到的波的频率发生改变；光速不变是相对论的两个基本假设之一。‎ ‎4.很细的一束光沿AO方向入射到玻璃砖侧面上的Ｏ点，进入玻璃砖后分成Ⅰ、Ⅱ两束，部分光路如图所示．以下分析中正确的是 A. 光束Ⅰ在玻璃中的折射率大 B. 光束Ⅰ在玻璃中的传播速度小 C. 逐渐减小入射角i，光束Ⅱ在玻璃砖的上表面先发生全反射 D. 光束Ⅱ在玻璃中的波长大 ‎【答案】C ‎【解析】‎ ‎【详解】A项：由图看出光束Ⅰ的偏折程度较小，则光束Ⅰ的折射率较小，故A错误；‎ B项：由得知，光束Ⅰ的折射率较小，在玻璃中的传播速度较大，故B错误；‎ C项：根据临界角公式，可知光束Ⅱ的临界角较小，逐渐减小入射角i，光束在玻璃砖的上表面的入射角逐渐增大，先达到光束Ⅱ的临界角，所以光束Ⅱ先发生全反射。故C正确；‎ D项：光束Ⅰ的折射率较小，在真空中的频率较小，波长较长。设光在真空中的波长为λ0，介质中波长为λ，频率为f，由 ，则得：因光束Ⅰ的折射率较小，在真空中的波长较长，由此式可知在玻璃中的波长大，故D错误。‎ ‎5.一列简谐横波在t＝0时的波形图如图所示。介质中x＝2 m处的质点P沿y轴方向做简谐运动的表达式为y＝10sin(5πt) cm。关于这列简谐波，下列说法正确的是 A. 周期为4.0 s B. 振幅为20 cm C. 传播方向沿x轴正向 D. 传播速度为1 m/s ‎【答案】C ‎【解析】‎ ‎【详解】A项：质点P的振动方程，则，周期为：，故A错误；‎ B、D项：波的图象得：振幅，波长，所以波速为，故BD错误；‎ C项：根据振动方程和振幅图象得知：P点在t=0时振动方向为正y方向，故波向正x方向传播，故C正确。‎ ‎6.某质点的振动图像如图所示，下列说法正确的是 A. 1s和3s时刻,质点的速度相同 B. 1s到2s时间内速度与加速度方向相同 C. 简谐运动的表达式为y＝2sin(0.5πt+1.5π) cm D. 简谐运动的表达式为y＝2sin(0.5πt+0.5π) cm ‎【答案】D ‎【解析】‎ ‎【详解】A项：图象上某点的切线的斜率表示速度；1s和3s时刻，质点的速度大小相等，方向相反，故A错误；‎ B项：1s到2s时间内，质点做减速运动，故加速度与速度反向，故B错误；‎ C、D项：振幅为2cm，周期为4s，角速度为，故简谐运动的表达式为，故C错误，D正确。‎ ‎7.如图所示表示两列相干水波的叠加情况，图中的实线表示波峰，虚线表示波谷。设两列波的振幅均为5 cm，且图示的范围内振幅不变，波速和波长都相同。C点是BE连线的中点，下列说法中正确的是 A. A点始终处于波峰位置 B. C点和D点都保持静止不动 C. 图示时刻A、B两点的竖直高度差为20cm D. 图示时刻C点正处于平衡位置且向水面下运动 ‎【答案】C ‎【解析】‎ ‎【详解】A项：此时A点波峰与波峰相遇，振动加强点，但不是总是处于波峰位置，不过总是处于振动加强点，故A错误；‎ B项：由图可知，因频率与振幅相同，则D点是波峰与波谷相遇点，保持静止不动，但C点是振动加强点，因此不断的运动，故B错误；‎ C项：点A与点E是波峰与波峰相遇，B点是波谷与波谷相遇，它们均属于振动加强点；由于振幅是5cm，A点是波峰与波峰相遇，则A点相对平衡位置高10cm，而B 点是波谷与波谷相遇，则B点相对平衡低10cm。所以A、B相差20cm，故C正确；‎ D项：图示时刻点C处于平衡位置，两列波单独引起的速度均向上，故点C此时的合速度向上，故D错误。‎ ‎8.如图，M是一小型理想变压器，接线柱a、b接在电压的正弦交流电源上，变压器右侧部分为一火警报警系统原理图，其中为用半导体热敏材料制成的传感器，所有电表均为理想电表，电流表为值班室的显示器，显示通过的电流，电压表显示加在报警器上的电压(报警器未画出)，为一定值电阻。当传感器所在处出现火情时，以下说法中正确的是( )‎ A. 的示数增大，的示数减小 B. 的示数增大，的示数增大 C. 的示数增大， 的示数增大 D. 的示数不变，的示数减小 ‎【答案】AD ‎【解析】‎ 试题分析：和闭合电路中的动态分析类似，可以根据的变化，确定出总电路的电阻的变化，进而可以确定总电路的电流的变化的情况，在根据电压不变，来分析其他的原件的电流和电压的变化的情况．‎ 当传感器所在处出现火情时，的电阻减小，导致电路的总的电阻减小，所以电路中的总电流将会增加，A1测量的是原线圈中的总的电流，由于副线圈的电流增大了，所以原线圈的电流A1示数也要增加；由于电源的电压不变，原副线圈的电压也不变，所以V1的示数不变，由于副线圈中电流增大，的电压变压变大，所以V2的示数要减小，即的电压也要减小，所以A2的示数要减小，AD正确．‎ ‎9. 在某一均匀介质中由波源O发出的简谐横波在x轴上传播，某时刻的波形如图，其波速为5m/s，则下列说法正确的是( )‎ A. 此时P（-2m,0cm）、Q(2m,0cm)两点运动方向相反 B. 再经过0.5s质点N刚好在（-5m，20cm）位置 C. 能与该波发生干涉的横波的频率一定为3HZ D. 该波的频率由传播介质决定与波源的振动频率无关 ‎【答案】B ‎【解析】‎ 试题分析：根据对称性可知，此时P（-2m，0cm）、Q（2m，0cm）两点运动方向相同．故A错误．由图知波长λ=2m，周期为，时间，波传到N点时间为T，波传到N点时，N点向上运动，则经过0.5s质点N刚好在波峰，其坐标为（-5m，20cm）．故B正确．该波的频率为，能与该波发生干涉的横波的频率一定为2.5Hz．故C错误．波的频率与波源的振动频率决定．故D错误．‎ 故选B 考点：波长、频率和波速的关系；横波的图象．‎ 点评：本题的解题关键在于抓住对称性分析左右两列波的关系．根据时间与周期的关系，判断质点的位置或求出波传播的距离，由波形平移法判断质点的状态 ‎10.如图甲为一列简谐横波在t＝0.10 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，图乙为质点Q的振动图像，则 (　　)‎ A. t＝0.15 s时，质点Q的加速度达到正向最大 B. t＝0.15 s时，质点P的运动方向沿y轴负方向 C. 从t＝0.10 s到t＝0.25 s，该波沿x轴正方向传播了6 m D. 从t＝0.10 s到t＝0.25 s，质点P通过的路程为30 cm ‎【答案】AB ‎【解析】‎ 由乙图知，周期T=0.2s，在t=0.15s时，Q点在波谷，有正方向的最大加速度，故A正确；0.1s时Q点向下振动，结合甲图可判断波沿x轴负方向传播，所以0.1s时P点向上振动，在经过0.05s=T∕4，P点沿y轴负方向振动，故B正确；由甲图知，波长为8m，传播速度，从t＝0.10 s到t＝0.25 s，该波沿x轴负方向传播x=vt=6m，故C错误；由甲图知，P点在3T∕4=0.15s的时间内路程不等于30cm，所以D错误。‎ ‎11. 如图，a和b 都是厚度均匀的平玻璃板，它们之间的夹角为φ，一细光束以入射角θ从P点射入，θ ＞ φ，已知此光束由红光和蓝光组成，则当光束透过b板后 A. 传播方向相对于入射光方向向左偏转φ角 B. 传播方向相对于入射光方向向右偏转φ角 C. 红光在蓝光的左边 D. 红光在蓝光的右边 ‎【答案】D ‎【解析】‎ 从平板玻璃射出的光线和射向平板玻璃的光线平行，故当光束透过b板后传播方向不变。AB错误；由于红光的波长大于蓝光的波长，故红光的折射率小于蓝光的折射率，从a射出后红光在右边，同理从b板射出后蓝光向左端偏折更多，故当光束透过b板后红光在蓝光的右边，C错误D正确．‎ ‎12.一列简谐横波，在t＝0.6 s时刻的图像如图甲所示，此时，P、Q两质点的位移均为－1 cm，波上A质点的振动图像如图乙所示。以下说法正确的是(　　)‎ A. 这列波沿x轴负方向传播 B. 从t＝0.6 s开始，紧接着的Δt＝0.6 s时间内，A质点通过的路程是10 m C. 从t＝0.6 s开始，质点P比质点Q早0.4 s回到平衡位置 D. 若该波在传播过程中遇到一个尺寸为10 m的障碍物不能发生明显衍射现象 ‎【答案】C ‎【解析】‎ ‎【详解】A项：由乙图读出t=0.6s时刻质点A的速度方向为沿y轴负方向，由甲图判断出波的传播方向为沿x轴正向，故A错误；‎ B项：，质点做简谐运动时在一个周期内质点A通过的路程是4倍振幅，则经过，A质点通过的路程是：，故B错误；‎ C项：图示时刻质点P沿y轴负方向，质点Q沿y轴正方向，所以质点P将比质点Q晚回到平衡位置。将此图象与正弦曲线进行对比可知：P点的横坐标为，Q点的横坐标为 ，根据波形的平移法可知质点P比质点Q晚回到平衡位置的时间为：，故C正确；‎ D项：发生明显衍射现象的条件是障碍物的尺寸比波长小或跟波长差不多，该波的波长为20m，根据这个条件可知该波在传播过程中遇到一个尺寸为10m的障碍物，能发生明显衍射现象，故D错误。‎ ‎13. 如图所示，接于理想变压器的四个灯泡规格相同，且全部正常发光，则这三个线圈的匝数比应为（ ）‎ A. 1∶2∶3； B. 2∶3∶1‎ C. 3∶2∶1； D. 2∶1∶3‎ ‎【答案】C ‎【解析】‎ 因为四个灯泡全部正常发光，设每盏灯的额定电压为U，所以，，则，原副线圈电流都相等，设为I，根据输入功率等于输出功率有：,可知这三个线圈的匝数比应为3∶2∶1‎ 故选C ‎14.如图所示，一束截面为圆形(半径为R)的平行复色光垂直射向一玻璃半球的平面，经折射后在屏幕S上形成一个圆形彩色亮区．已知玻璃半球的半径为R，屏幕S至球心的距离为D(D>3R)，不考虑光的干涉和衍射，试问：若玻璃半球对(1)中色光的折射率为n，请你求出圆形亮区的最大半径．‎ A. D－nR B. D +nR C. D－R D. D +R ‎【答案】A ‎【解析】‎ ‎【详解】因为当平行光从玻璃中射向空气时，由于紫光的折射率的最大，则临界角最小，所以首先发生全反射，因此出射光线与屏幕的交点最远，故圆形亮区的最外侧紫光；如图所示，紫光刚要发生全反射时的临界光线射在屏幕S上的点D到亮区中心E的距离r就是所求最大半径，设紫光临界角为C，由全反射的知识：，所以，则得：由几何知识可得：，，故A正确。‎ 二．实验题 ‎15.在“利用单摆测重力加速度”实验中，由单摆做简谐运动的周期公式得到。只要测量出多组单摆摆长l和运动周期T，作出T2 -l图象，就可求出当地重力加速度，理论上T2 -l图象是一条过坐标原点直线。某同学在实验中，用一个直径为d的带孔实心钢球作为摆球，多次改变悬点到摆球顶部的距离l0，分别测出摆球做简谐运动的周期T后，作出T2-l图象，如图所示．‎ ‎(1)在某次实验中，用秒表测出n次全振动的时间为如图所示，则秒表的读数为_____________s.‎ ‎(2)造成图象不过坐标原点的原因可能是（ ）‎ A．将l0记为摆长l； B．摆球的振幅过小 C．将（lo+d）计为摆长l D．摆球质量过大 ‎(3)由图像求出重力加速度g=________m/s2‎ ‎【答案】 (1). 75.2 (2). A (3). 9.87‎ ‎【解析】‎ ‎【详解】(1) 停表的读数为t=60+15.2s=75.2s；‎ ‎(2) 图象不通过坐标原点，将图象向右平移1cm就会通过坐标原点，故相同的周期下，摆长偏小1cm，故可能是测摆长时漏掉了摆球的半径；将l0记为摆长，故A正确；‎ ‎(3)由可得：，则，图象的斜率等于由数学知识得：，解得：。‎ ‎16.如图所示，是利用插针法测定玻璃砖的折射率的实验得到的光路图．玻璃砖的入射面AB和出射面CD并不平行，则 ‎（1）出射光线与入射光线 ___________。(填平行或不平行)．‎ ‎（2）以入射点O为圆心，以R=5cm长度为半径画圆，与入射线PO交于M点，与折射线OQ交于F点，过M、F点分别向法线作垂线，量得MN=1.68cm，EF=1.12cm,则该玻璃砖的折射率n= ________________（结果保留两位有效数字）‎ ‎【答案】 (1). 不平行 (2). 1.5‎ ‎【解析】‎ ‎【详解】(1)因为上下表面不平行，光线在上表面的折射角与在下表面的入射角不等，则出射光线的折射角与入射光线的入射角不等，可知出射光线和入射光线不平行．‎ ‎(2)根据折射定律得，．‎ ‎【点睛】根据光的折射定律和几何关系判断出射光线和入射光线之间关系．根据折射定律求出玻璃砖的折射率．‎ ‎17.在用双缝干涉测光的波长的实验中，准备了下列仪器：‎ A．白炽灯 B．双窄缝片 C．单窄缝片 D．滤光片 E．毛玻璃光屏 ‎（1）把以上仪器安装在光具座上，自光源起合理的顺序是（填字母）_______________．‎ ‎（2）用如图所示的实验装置观察双缝干涉图样，双缝之间的距离是0.3mm，用的是红色滤色片，在毛玻璃屏上可以看到红色干涉条纹。‎ ‎①毛玻璃屏上的干涉条纹与双缝垂直还是平行？____________‎ ‎②如果把单缝向双缝移近一些，相邻两亮条纹中心的距离____________．（填“增大”、“不变”或“减小”）‎ ‎③在某次实验中，双缝间距d=0.5mm，双缝与光屏间距离L=0.5m，用某种单色光照射双缝得到干涉图样如图，分划板在图中A、B位置时游标卡尺读数如图，则图中A位置的游标卡尺读数为11.1mm ，B位置的游标卡尺读数为________ mm，单色光的波长为 ______ m．‎ ‎【答案】 (1). ADCBE (2). 平行 (3). 不变 (4). 15.6mm (5). ‎ ‎【解析】‎ ‎【详解】(1) 双缝干涉实验让单色光通过双缝在光屏上形成干涉图样，所以让白炽灯光通过滤光片，再经过单缝形成单色光，再通过双缝．故自光源起合理的顺序是：ADCBE；‎ ‎(2)①发生干涉条纹时毛玻璃屏上的干涉条纹与双缝平行；‎ ‎②根据，把单缝向双缝移近一些，均不变，故条纹间距不变；‎ ‎③B位置游标卡尺主尺读数为15mm，游标读数为0.1×6mm=0.6mm，最终读数为：15mm+0.6mm=15.6mm则相邻两个亮条纹的间距：，由得：。‎ 三、计算题 ‎18.发电机输出功率为=100 kW，输出电压是=250 V，用户需要的电压是=220 V，输电线电阻为=10Ω。若输电线中因发热而损失的功率为输送功率的4%，输电线路的示意图如图所示，试求：‎ ‎（1）用户得到的电功率是多少？‎ ‎（2）在输电线路中设置的升、降压变压器原副线圈的匝数比 ‎【答案】（1）96KW（2）‎ ‎【解析】‎ ‎（1）用户得到的功率：P用=P1×（1-4%）=96KW ‎（2）线路中的功率损耗为：P损=P1×4%=4K 用户得到的功率为：P用=P1×（1-4%）=96KW 传输电流：I3＝I2＝＝20A 升压变压器的输入电流：I1＝＝400A 降压变压器的输出电流：‎ 对于升压变压器：‎ 对于降压变压器：‎ 点睛：解决本题的关键知道：1、输出功率、输出电压、电流的关系；2、变压器原副线圈电压比、电流比与匝数比的关系；3、升压变压器输出电压与降压变压器输入电压和电压损失的关系．‎ ‎19.如图所示，玻璃棱镜ABCD可以看成是由ADE、ABE、BCD三个直角三棱镜组成。一束单色细光束从AD面入射，在棱镜中的折射光线如图中ab所示，ab与AD面的夹角。已知玻璃的折射率n=，求：‎ ‎（1）这束入射光线的入射角多大？‎ ‎（2）该束光线第一次从CD面出射时的折射角。‎ ‎【答案】（1） （2）‎ ‎【解析】‎ ‎【详解】（1）设光在AD面的入射角、折射角分别为i、r r=30°‎ 根据 得 ‎（2）光路如图所示 ab光线在AB面的入射角为45°‎ 设玻璃的临界解为C，则 ‎>=sinC ，因此光线ab在AB面会发生全反射 光线在CD面的入射角r′=r=30°‎ 根据 ，光线CD面的出射光线与法线的夹角 ‎20.一列简谐横波沿x轴正方向传播，图(a)是t＝0时刻波形图，图(b)和图(c)分别是x轴上某两处质点的振动图像．求这两质点平衡位置之间的距离 ‎【答案】nλ＋2/3 (n＝0,1,2，…)‎ ‎【解析】‎ ‎【详解】由题图(a)知，波长λ＝2 m，在t＝0时刻，题图(b)中的质点在波峰位置，题图(c)中的质点在y＝-0.05 m处，且振动方向向下(设为B位置，其坐标为(x＝m)．‎ 若题图(b)中质点在题图(c)中质点的左侧，则两质点平衡位置之间的距离 Δx＝nλ＋() m= nλ＋4/3 (n＝0,1,2，…)‎ 若题图(b)中质点在题图(c)中质点的右侧，则 两质点平衡位置之间的距离Δx′＝nλ＋() m(n＝0,1,2，…)= nλ＋2/3 (n＝0,1,2，…) ‎