【物理】河北省沧州市第一中学2019-2020学年高二4月试题（解析版）

【物理】河北省沧州市第一中学2019-2020学年高二4月试题（解析版）

河北省沧州市第一中学2019-2020学年高二4月物理试题 一、单项选择题：本题共17小题，其中1-9题为单选题，10-17题为多项选择。‎ ‎1.关于质点做简谐运动，下列说法正确的是（　　）‎ A. 在某一时刻，它的速度与回复力的方向相同，位移方向也相同 B. 在某一段时间内，它的回复力的大小增大，动能也增大 C. 在某一段时间内，它的势能减小，加速度的大小也减小 D. 在某一时刻，它速度、位移和加速度的方向都相同 ‎【答案】C ‎【解析】‎ ‎【详解】A．质点做简谐运动，回复力的方向总是指向平衡位置，位移的方向背离平衡位置，速度方向为质点的运动反向，可以指向平衡位置，也可以背离平衡位置，即速度与回复力或位移的方向可以相同，也可以相反，故A错误；‎ B．回复力越远离平衡位置越大，而速度或是动能越靠近平衡位置越大，所以当质点的回复力的大小增大时，动能会减小，故B错误；‎ C．在某一段时间内，质点的势能减小，说明在靠近平衡位置，回复力在减小，即加速度的大小在减小，故C正确；‎ D．质点速度方向可以靠近平衡位置，可以背离平衡位置；位移方向背离平衡位置；加速度方向与回复力方向一致，指向平衡位置，故D错误。‎ 故选C。‎ ‎2.下列关于波的说法中正确的是（　　）‎ A. 机械波可以在真空中传播 B. 不同频率的声波，在相同温度的空气中的传播速度相同 C. 质点沿竖直方向振动，波沿水平方向传播，这类波纵波 D. 纵波传播过程中各质点可以随波迁移，而横波传播过程中各质点不能迁移 ‎【答案】B ‎【解析】‎ ‎【详解】A．机械波的传播需要介质，在真空中不能传播，故A错误；‎ B．机械波的传播速度由介质决定，所以相同温度的空气中的传播速度相同，故B正确；‎ C．纵波的传播方向与振动方向共线，横波的传播方向与振动方向垂直，故C错误；‎ D．纵波传播过程中各质点振动方向与波传播的方向共线，在平衡位置附近来回振动，但是不会随波迁移；横波传播过程中各质点也不能随波迁移，质点的振动方向与传播方向垂直，在平衡位置附近来回振动，故D错误。‎ 故选B。‎ ‎3.如图所示，水平方向的弹簧振子振动过程中，振子先后经过a、b两点时的速度相同，且从a到b历时0.2s，从b再回到a的最短时间为0.4s，，c、d为振子最大位移处，则该振子的振动频率为（　　）‎ A. 1Hz B. 1.25Hz C. 2Hz D. 2.5Hz ‎【答案】B ‎【解析】‎ ‎【详解】由题可知，a、b两点关于平衡位置对称，从a到b历时 从b再回到a的最短时间为0.4s，即从b到c所用时间为 所以弹簧振子振动的周期为 则振动频率 故B正确，ACD错误。‎ 故选B。‎ ‎4.一条绳子可以分成一个个小段，每小段都可以看做一个质点，这些质点之间存在着相互作用．如图是某绳波形成过程的示意图．质点l在外力作用下沿竖直方向做简谐运动，带动质点2、3、4...各个质点依次振动，把振动从绳的左端传到右端．t=T/2时，质点9刚要开始运动．下列说法正确的是 A. t=T/2时，质点9开始向下运动 B. t=T/2时，质点5加速度方向向上 C. t=T/4时，质点5开始向上运动 D. t=T/4时，质点3的加速度方向向上 ‎【答案】C ‎【解析】‎ ‎【详解】A、质点1为波源，波向右传播，时，质点9开始振动，根据同侧法可知其振动方向向上；故A错误.‎ B、时，质点5处于波峰，此时振动的速度为零，指向平衡位置的加速度最大，方向向下；故B错误.‎ C、根据振动和波的传播规律可得时的波形图：‎ 时，波传播的距离为，则质点5开始振动，而所有的质点被带动起振的方向相同都向上；故C正确.‎ D、振动时的回复力产生的加速度都指向平衡位置，时的质点3正在正向位移处，则加速度向下；故D错误.‎ 故选C.‎ ‎5.如图所示，从点光源S发出的一束细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. 在三棱镜中a侧光的传播速率大于b侧光的传播速率 B. b侧光更容易产生衍射现象 C. 若改变白光的入射角，在屏上最先消失的是b侧光 D. 通过同一双缝干涉装置产生的干涉条纹的间距 ‎【答案】B ‎【解析】‎ ‎【详解】由图可以看出,a侧光偏折得较厉害,三棱镜对a侧光的折射率较大,所以a侧光,波长较小,b侧光,波长较大,又v=c/n,所以三棱镜中a侧光的传播速率小于b侧光的传播速率,此题A错误；‎ b光的波长更长，因此更容易发生衍射现象，B正确；‎ a光折射率大，因此先消失的是a光，C错误 由双缝干涉的公式，因此b光的条纹间距大于a光的条纹间距，D错误 ‎6.分析下列物理现象，这些物理现象分别属于声波的（ ）‎ ‎①“闻其声而不见其人”；‎ ‎②夏天里在一次闪电过后，有时雷声轰鸣不绝；‎ ‎③当正在鸣笛的火车向着我们急驶而来时，我们听到汽笛声的音调变高；‎ ‎④围绕振动的音叉转一圈会听到忽强忽弱的声音．‎ A. 衍射、折射、干涉、多普勒效应 B. 折射、反射、干涉、多普勒效应 C. 衍射、反射、多普勒效应、干涉 D. 折射、衍射、多普勒效应、干涉 ‎【答案】C ‎【解析】‎ ‎【详解】闻其声而不见其人”属于声音的衍射；夏天里在一次闪电过后,有时雷声轰鸣不绝,属于声音的反射；当正在鸣笛的火车向着我们急驶而来时,我们听到汽笛声的音调变高,属于波的多普勒效应；围绕振动的音叉转一圈会听到忽强忽弱的声音,属于声音的干涉 故C正确；ABD错误；故选C ‎7.下列说法中正确的是（　　）‎ A. 托马斯∙杨通过光的单缝衍射实验，证明了光是一种波 B. 在太阳光照射下，水面上油膜出现彩色花纹是光的衍射现象 C. 在光的双缝干涉实验中，若仅将入射光由绿光改为红光，则干涉条纹间距变宽 D. 麦克斯韦提出电磁场理论并预言电磁波存在，后来由他又用实验证实电磁波的存在 ‎【答案】C ‎【解析】‎ ‎【详解】A．托马斯•杨通过光的双缝干涉实验，证明了光是一种波，故A错误；‎ B．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，故B错误；‎ C．由公式可知，由于绿光的波长比红光短，而干涉条纹的间距与波长成正比，知仅将入射光由绿光改为红光，则干涉条纹间距变宽，故C正确；‎ D．麦克斯韦提出电磁场理论并预言电磁波存在，后来由赫兹又用实验证实电磁波的存在，故D错误。故选C。‎ ‎8.如图甲所示是研究光电效应实验规律的电路。当用强度一定的黄光照射到光电管上时，测得电流表的示数随电压变化的图像如图乙所示。下列说法正确的是（　　）‎ A. 若改用红光照射光电管，一定不会发生光电效应 B. 若改用蓝光照射光电管，图像与横轴交点在黄光照射时的右侧 C. 若用频率更高的光照射光电管，则光电管中金属的逸出功变大 D. 若照射的黄光越强，饱和光电流将越大 ‎【答案】D ‎【解析】‎ ‎【详解】A．根据光电效应方程知，红光的频率小于黄光的频率，红光照射不一定发生光电效应，但不是一定不会发生光电效应，故A错误；‎ B．根据光电效应方程知，蓝光的频率大于黄光的频率，则光电子的最大初动能增大，所以反向遏止电压增大，图像与横轴交点在黄光照射时的左侧，故B错误；‎ C．光电管中金属的逸出功的大小是由材料本身决定的，与入射光的频率无关，故C错误；‎ D．增加入射光的强度，则单位时间内产生的光电子数目增加，饱和光电流将越大，故D正确。‎ 故选D。‎ ‎9.如图所示，一条红色光束和另一条紫色光束，以相同的角度同时沿同半径方向射入一块半圆形玻璃砖，其透射光束由圆心O点沿OA、OB方向射到屏MN上，则可知（　　）‎ A. OA是红光，它从射入玻璃砖到打在屏上所需时间较长 B. OB紫光，它从射入玻璃砖到打在屏上所需时间较长 C. 若OB光能使某种金属产生光电效应，则OA光一定能使该金属产生光电效应 D. 用同一双缝干涉仪做光的双缝干涉实验，OA光条纹间距小于OB光条纹间距 ‎【答案】B ‎【解析】‎ ‎【详解】AB．由于玻璃对红光的折射率小于对紫光的折射率小，则光线经过玻璃砖后红光的偏折角小于紫光的偏折角，所以OA是红光，OB是紫光，由分析可知，红光在玻璃砖中的速度大于紫光在玻璃砖中的速度，真空中传播速度两种色光相同，所以紫光从射入玻璃砖到打在屏上所需时间较长，故A错误，B正确；‎ C．OB是紫光，频率较高，而光电效应产生的条件是：入射光的频率大于金属的极限频率，所以若OB光能使某种金属产生光电效应，则OA光不一定能使该金属产生光电效应，故C错误；‎ D．由公式可知，双缝干涉条纹间距与波长成正比，红光的波长较长，则知OA光条纹间距大于OB光条纹间距，故D错误。‎ 故选B。‎ ‎10.下列关于光现象说法正确的是（　　）‎ A. 水中的潜水员斜向上看岸边物体时，看到物体的像将比物体所处的实际位置低 B. 海市蜃楼产生的原因是由于海面的上层空气的折射率比下层空气折射率大 C. 玻璃杯裂缝处在光的照射下，看上去比周围明显偏亮，是由于发生了全反射 D. 光纤通信是一种现代通信手段，它是利用光的全反射原理来传播信息 ‎【答案】CD ‎【解析】‎ ‎【详解】A．物体反射的光斜射到水面上，会发生折射现象，当光进入水中后靠近法线，射入潜水员眼睛，而潜水员由于错觉，认为光始终沿直线传播，逆着光的方向看上去而形成的虚像，所以比实际位置高，所以潜水员在水中看见岸上的物体，实际是变高了的物体的虚像，故A错误；‎ B．海市蜃楼产生的原因是由于海面上的下层空气的温度比上层低，下层空气的密度比上层大，下层空气的折射率比上层空气折射率大而产生的全反射现象，故B错误；‎ C．玻璃杯裂缝处在光的照射下，看上去比周围明显偏亮，是由于光线从玻璃中射入空气中发生全反射，故C正确；‎ D．光纤通信是利用光的全放射原理来传播信息，故D正确。‎ 故选CD。‎ ‎11.下列说法中正确的是 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. 机械波和电磁波在介质中的传播速度仅由介质决定 C. 拍摄玻璃橱窗内的物品时，往往在镜头前加装一个偏振片以减弱玻璃反射光的影响 D. 假设火车以接近光速通过站台时，站台上旅客观察到车上乘客在变矮 E. 赫兹第一次用实验证实了电磁波的存在 ‎【答案】ACE ‎【解析】‎ ‎【详解】A. 军队士兵过桥时使用便步，防止行走的频率与桥的频率相同，桥发生共振现象，故A正确；‎ B. 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，故B错误；‎ C. 加偏振片的作用是减弱反射光的强度，从而增大透射光的强度，故C正确；‎ D. 根据尺缩效应，沿物体运动的方向上的长度将变短，火车以接近光束通过站台时，站在站台上旅客观察到车上乘客变瘦，而不是变矮，故D错误；‎ E. 麦克斯韦预言了电磁波的存在，而赫兹第一次用实验证实了电磁波的存在，故E正确；‎ 故选ACE.‎ ‎12. 利用薄膜干涉可检查工件表面的平整度．如图（a）所示,现使透明标准板M和待检工件N间形成一楔形空气薄层,并用单色光照射,可观察到如图（b）所示的干涉条纹,条纹的弯曲处P和Q对应于A和B处,下列判断中正确的是（ ）‎ A. N的上表面A处向上凸起 B. N的上表面B处向上凸起 C. 条纹的cd点对应处的薄膜厚度相同 D. 条纹的d．e点对应处的薄膜厚度相同 ‎【答案】BC ‎【解析】‎ 试题分析：薄膜干涉是等厚干涉，即明条纹处空气膜的厚度相同．条纹的cd点在直条纹处，故cd点对应处的薄膜厚度相同，从弯曲的条纹可知，A处检查平面左边处的空气膜厚度与后面的空气膜厚度相同，知A处凹陷， B处检查平面右边处的空气膜厚度与后面的空气膜厚度相同，知B处凸起，故A错误，B正确；‎ 由图可知，c．d在同一级条纹上，则条纹的c．d点对应处的薄膜厚度也相同，C正确；d．e点不在同一级条纹上所以对应的薄膜厚度不同，D错误；故选BC 考点：薄膜干涉 ‎13.关于多普勒效应的叙述，下列说法正确的是（ ）‎ A. 产生多普勒效应的原因是波源频率发生了变化 B. 产生多普勒效应的原因是观察者和波源之间发生了相对运动 C. 甲、乙两列车相向行驶正在接近，两车均鸣笛，且所发出的笛声频率相同，乙车中的某旅客听到的甲车笛声频率低于他所听到的乙车笛声频率 D. 哈勃太空望远镜发现所接受到的来自于遥远星系上的某种原子光谱，与地球上同种原子的光谱相比较，光谱中各条谱线的波长均变长（称为哈勃红移），这说明该星系正在远离我们而去 ‎【答案】BD ‎【解析】‎ ‎【详解】AB. 产生多普勒效应的原因是观察者与波源的相对运动导致接收到的波频发生变化，故A错误，B正确；‎ C.甲、乙两列车相向行驶，两车均鸣笛，且所发出的笛声频率相同，因乙车中的乘客相对甲车靠近，而相对乙车静止，那么乙车中的某旅客听到的甲车笛声频率高于他听到的乙车笛声频率，故C错误；‎ D. 哈勃太空望远镜发现所接收到的来自于遥远星系上的某种原子光谱，与地球上同种原子的光谱相比较，光谱中各条谱线的波长均变长（称为哈勃红移），即频率变小，说明该星系正在远离我们而去，故D正确；‎ ‎14.如图甲所示，一个单摆做小角度摆动，从某次摆球由左向右通过平衡位置时开始计时，相对平衡位置的位移x随时间t变化的图象如图乙所示。不计空气阻力，g取‎10m/s2。对于这个单摆的振动过程，下列说法中正确的是（　　）‎ A. 单摆的位移x随时间t变化的关系式为 B. 单摆的摆长约‎1m C. 从到的过程中，摆球的重力势能逐渐增大 D. 从到的过程中，摆球所受绳子拉力逐渐减小 ‎【答案】AB ‎【解析】‎ ‎【详解】A．由图象可知，单摆周期为 则 所以单摆的位移x随时间t变化的关系式为 故A正确；‎ B．由单摆的周期公式 解得单摆的摆长为 故B正确；‎ C．由图象可知，从到的过程中，摆球在靠近平衡位置，所以摆球的重力势能减小，故C错误；‎ D．由于从到的过程中，摆球在靠近平衡位置，所以摆球的速度在增大，设绳子与竖直方向夹角为，则其所受绳子的拉力为 此时在减小，v在增大，所以拉力在增大，故D错误。‎ 故选AB。‎ ‎15.一列简谐横波在t0=0.01s时刻的波形图如图甲所示，平衡位置在x=‎1m处的质点P的振动图像如图乙所示，已知质点Q的平衡位置在x=‎1.5m处，质点M的平衡位置在x=‎1.75m处，下列说法正确的是（　　）‎ A. 该波中每个质点的振动频率都为100Hz B. t0时刻后质点M比质点Q先到达平衡位置 C. 从t0时刻起经过0.045s，质点Q的速度大于质点M的速度 D. 从t0时刻起经过0.025s，质点M通过的路程为‎1m E. t=0.07s时，质点Q的加速度大于质点M的加速度 ‎【答案】BCE ‎【解析】‎ ‎【详解】A．由图乙得到周期为0.02s，故频率为50Hz，故A错误；‎ B．t0时刻质点P向上运动，故波形向左传播，质点M也向下运动，故t0时刻后质点M比质点Q先到达平衡位置，故B正确；‎ C．周期为T=0.02s 故从t0时刻起经过0.045s，质点Q在平衡位置，而质点M在平衡位置下方，故质点Q的速度大于质点M的速度，故C正确；‎ D．周期为T=0.02s 从t0时刻起，由于质点M不在平衡位置开始运动，故路程不是‎5A，即不为‎1m，故D错误；‎ E．经过 Q在正的最大位移位置，波形图与甲图相同，故Q的位移大于M的位移，故Q的加速度大于M的加速度，故E正确。‎ 故选BCE。‎ ‎16.a、b、c三条平行光线垂直于半圆柱体玻璃砖的截面直径从空气射向玻璃砖，如图所示，光线b正好过圆心O，光线a、c从光线b的两侧对称入射，从玻璃砖下表面进入空气后与光线b分别交于P、Q，则下列说法正确的是（　　）‎ A. 玻璃对三种光的折射率关系为 B. 玻璃对a光的折射率大于对c光的折射率 C. a光比c光穿过该半圆柱体玻璃砖所需时间长 D. a、b、c三种光穿过该半圆柱体玻璃砖所需时间b光最长 ‎【答案】BC ‎【解析】‎ ‎【详解】ABD．由图可知，a光通过玻璃砖后偏折程度比c光的大，所以玻璃对a光的折射率大于对c光的折射率，即 由于玻璃对b光没有发生偏折，无法判断玻璃对b光的折射率与对a、c两光的折射率的大小。同理，也无法判断b光穿过该半圆柱体玻璃砖所需时间与另两种光的时间，故B正确，AD错误；‎ C．对于a、c两光，由 得 而a光传播的路程较长，所以由 可知，a光比c光穿过该半圆柱体玻璃砖所需时间长，故C正确。‎ 故选BC。‎ ‎17.中国女科学家屠呦呦因发现青蒿素而获得2015年诺贝尔生物学或医学奖，屠呦呦也成为首位获得该奖的中国人．在研究青蒿素化学结构中，研究人员用比可见光波长更短的X射线衍射方法最终确定了其化学结构．在做单缝衍射实验中，下列说法正确的是 A. 将入射光由可见光换成x射线，衍射条纹间距变窄 B. 使单缝宽度变小，衍射条纹间距变窄 C. 换用波长较长的光照射，衍射条纹间距变宽 D. 增大单缝到屏的距离，衍射条纹间距变窄 ‎【答案】AC ‎【解析】‎ 单缝衍射的条纹间距可以用双缝干涉条纹宽度的公式，其中L为屏与缝的距离、d为缝宽、为波长．A、将入射光由可见光换成X射线，波长变小，衍射条纹间距变窄，故A正确．B、使单缝宽度变小，即d变小，则衍射条纹间距变宽，故B错误．C、换用波长较长的光照射，则衍射条纹间距变宽，故C正确；增大单缝到屏的距离，即L变大，则衍射条纹间距变宽，故D错误．故选AC．‎ ‎【点睛】干涉和衍射的本质相同，二者没有严格的界限．它们两者的作用一般是同时存在的，可以用双缝干涉条纹宽度的计算公式定性讨论单缝衍射的条纹间距的变化情况．‎ 二、实验题（本大题共1小题）‎ ‎18.某同学在做“利用单摆测重力加速度”的实验时，他先测得摆线长为，摆球的直径为，然后用秒表记录了单摆完成50次全振动所用的时间，则 ‎（1）该单摆的摆长为______cm ‎（2）如果测出的g值偏小，可能的原因是______‎ A.测量摆线长，线拉得过紧 B.摆线上端没有固定，振动中出现松动，使摆线变长了 C.开始计时时，秒表按下迟了 D.实验中误将49次全振动记为50次 ‎（3）该同学由测量数据作出图线，根据图线求出重力加速度______(保留3位有效数字)。‎ ‎【答案】 (1). 98.50 (2). B (3). 9.86‎ ‎【解析】‎ ‎【详解】（1）[1]单摆的摆长 ‎（2）[2]根据单摆的周期公式 得 A．测摆线时摆线拉得过紧，则摆长的测量值偏大，则测得的重力加速度偏大，故A错误；‎ B．摆线上端未牢固地系于悬点，振动中出现松动，使摆线长度增加了，振动周期变大，而测得摆长偏小，则测得重力加速度偏小，故B正确；‎ C．开始计时，秒表过迟按下，测得单摆的周期偏小，则测得的重力加速度偏大，故C错误；‎ D．实验中误将49次全振动数为50次，测得周期偏小，则测得的重力加速度偏大，故D错误。‎ 故选B ‎（3）[3]由单摆的周期公式 得 图线的斜率 由图像知，图线的斜率 解得 三、计算题（本大题一共3道题）‎ ‎19.如图所示，AOB是由某种透明物质制成的圆柱体的横截面(O为圆心)，其折射率为.今有一束平行光以45°的入射角射向柱体的OA平面，这些光线中有一部分不能从柱体的AB面上射出，设凡射到OB面的光线全部被吸收，也不考虑OA面的反射.‎ ‎①光线从透明物质射向真空时发生全反射的临界角．‎ ‎②圆柱AB面上有射出光线的部分占AB表面的几分之几？‎ ‎【答案】（1）450（2）1/2‎ ‎【解析】‎ 试题分析：（1）由公式求解临界角C．（2）画出光路图，当光线在AB弧面上发生全反射时，就没有光线从AB弧面射出，根据临界角确定出光线在AB弧面上恰好发生全反射时的入射点，由几何知识求解圆柱AB面上能射出光线的面积占AB表面积的几分之几．‎ ‎（1）由公式，得临界角为： ‎ ‎（2）设光线从某位置P点入射的光线，作出其光路如图所示：‎ 从O点射入的光线，折射角为r，根据折射定律有：‎ 解得：‎ 折射到AB弧面上Q点时，入射角恰等于临界角C，中 所以能射出的光线区域对应的圆心角为：‎ 能射出光线的部分占AB面的比例为 ‎20.在水面上放置一个足够大的遮光板，板上有一个半径为a的圆孔，圆心的正上方h 处放一个点光源S，在水面下深H处的底部形成半径为R的圆形光亮区域(图中未画出)．测得a＝‎8 cm，h＝‎6 cm，H＝‎24 cm，R＝‎26 cm，求水的折射率．‎ ‎【答案】 ‎ ‎【解析】‎ ‎【分析】‎ 画出光路图，根据几何知识求出入射角和折射角的正弦，由折射定律求出折射率．‎ ‎【详解】画出光路图如图 由几何知识可知：，‎ 由折射定律得：‎ 解得：‎ ‎【点睛】本题画出光路图是分析和求解的基础，要培养这方面的基本功．根据几何知识求入射角或折射角是常用思路．‎ ‎21.如图所示，a、b、c是处于同一均匀介质中某一直线上的三个质点，一列简谐波的波源在b点，波同时沿该直线向ba和bc方向传播，a、b两质点平衡位置之间的距离L1=‎7 m，各质点做简谐运动时的周期T=0.4 s，波长‎4 m≤≤‎5 m，t1=0时刻，波刚好传到质点a，此时质点b恰好位于波峰，t2=1.6 s时刻，质点c第一次到达波谷，求：‎ ‎（1）简谐横波的波长；‎ ‎（2）b、c两质点平衡位置之间的距离L．‎ ‎【答案】（1）‎4 m；（2）‎‎22 m ‎【解析】‎ ‎【详解】（1）设波长为，则有两种可能：‎ ‎＋n=L1(n=0，1，2,，3，)，解得=，当n=1时，=‎4m符号题意．‎ 或者：＋n=L1，(n=0，1，2，3，)，解得=，由于‎4 m≤≤‎5 m，没有符号题意的解，所以简谐横波的波长=‎4 m，且知各质点的起振方向向下．‎ ‎（2）波速v==m/s=‎10 m/s，b、c两质点平衡位置之间的距离L=L1+v(t2－)=‎7m+10 (1.6 s－)m=‎22 m．‎