【物理】河北省邯郸市大名中学2019-2020学年高二下学期第三次半月考试题（解析版）

【物理】河北省邯郸市大名中学2019-2020学年高二下学期第三次半月考试题（解析版）

大名一中8和9班开学测试物理试题（波+振动+光）‎ 一、单项选择题(每题3分，共18分)‎ ‎1.一列波在介质中向某一方向传播，如图所示为此波在某一时刻的波形图，并且此时振动还只发生在M、N之间，已知此波的周期为T，Q质点速度方向在波形图中是向下的，下面说法中正确的是（　　）‎ ‎ ‎ A. 波源是M，由波源起振开始计时，P点已经振动时间T B. 波源是N，由波源起振开始计时，P点已经振动时间 C. 波源是N，由波源起振开始计时，P点已经振动时间 D. 波源是M，由波源起振开始计时，P点已经振动时间 ‎【答案】C ‎【解析】‎ 由于此时Q点向下振动，且Q质点右方邻近的质点在Q点下方，则波向左传播，N是波源．振动从N点传播到M点，经过一个周期，又从波源N起振开始计时，需经T，P点才开始起振，故P质点已振动了，故C正确．故选C.‎ 点睛：根据质点的振动方向判断波的传播方向要熟练掌握，波在一个周期内传播的距离是一个波长，由传播的距离可确定传播的时间．‎ ‎2.呈水平状态的弹性绳，右端在竖直方向上做周期为0.4 s的简谐振动，设t=0时右端开始向上振动，则在t=0.5 s时刻绳上的波形可能是图中的哪种情况 A. B. ‎ C. D. ‎ ‎【答案】B ‎【解析】‎ t=0时右端开始向上振动，则在t="0.5" s，即经过个周期，右端质点应运动到上方最大位移处．故B正确，A、C、D错误．故选B．‎ ‎3.某组同学用插针法测平行玻璃砖的折射率，记录下入射光线、折射光线、出射光线后，以入射点O为圆心画单位圆，用直尺测得有关线段的长度，如图所示，下面四个表达式中，正确地表达了折射率的关系式是（　　）‎ A. B. ‎ C. D. ‎ ‎【答案】B ‎【解析】‎ ‎【详解】ABCD．设圆的半径为1，即AO = EO = 1，由几何知识得，入射角的正弦值 折射角的正弦 根据折射定律得 故B正确，ACD错误。‎ 故选B。‎ ‎4.如图所示，a、b两束光以不同的入射角由介质射向空气，结果折射角相同，下列说法正确的是（　　）‎ A. b在该介质中的折射率比a小，在介质中波速大于a光 B. 若用b做单缝衍射实验，要比用a做中央亮条纹更宽 C. 用a更易观测到泊松亮斑 D. 做双缝干涉实验时，用a光比用b光两相邻亮条纹中心的距离更大 ‎【答案】AB ‎【解析】‎ ‎【详解】A．由图可知，a光入射角小于b光入射角，a、b两束光折射角相同，根据折射定律 可得，b光在该介质中的折射率比a光小，根据 可得，b光在该介质中的波速比a光大，故A正确；‎ BD．由于 所以 又 可得 b光的折射率小，波长长，波动性强，当用b做单缝衍射实验要比用a做单缝衍射实验中央亮条更宽，用同一双缝干涉装置时干涉条纹间距与波长成正比，则用a比用b光亮条纹中心的距离更小，故B正确，D错误；‎ C．b光比a光波长更长，更容易发生明显的衍射现象，更容易观测到泊松亮斑，故C错误。‎ 故选AB。‎ ‎5.一列波长大于‎3m的横波沿着x轴正方向传播，处在和的两质点A、B的振动图象如图所示，由此可知（ ）‎ A. 波长为‎4m ‎B. 波速为‎2m/s C. 3s末A、B两质点的位移相同 D. 1s末A点的速度大于B点的速度 ‎【答案】A ‎【解析】‎ 详解】AB．由振动图像可知 T=4s，‎ 因波长大于‎3m，则 当n=0时，v=‎1m/s，此时，故选项A正确，B错误；‎ C．3s末A点的位移为‎-2cm、B质点的位移为零，故位移不相同，选项C错误；‎ D．1s末A点的速度为零，而B点的速度最大，故1s末A点的速度小于B点的速度，选项D错误；故选A。‎ ‎6.如图所示，将可视为质点的小物块用轻弹簧悬挂于拉力传感器上，拉力传感器固定于天花板上，将小物块托起一定高度后释放，拉力传感器记录了弹簧拉力F随时间t变化的关系如图所示。以下说法正确的是 A. t0时刻弹簧弹性势能最大 B. 2t0站时刻弹簧弹性势能最大 C. 时刻弹簧弹力的功率为0 D. 时刻物体处于超重状态 ‎【答案】A ‎【解析】‎ ‎【分析】‎ 本题考查弹簧不同状态下对应各物理量的值得情况。‎ ‎【详解】AB．t0时刻弹簧弹力最大，伸长量最大，弹性势能最大，2t0时刻，弹力最小，弹性势能最小，A正确，B错误；‎ C．时刻，弹簧振子在平衡位置，速度最大，弹力为‎2F0，功率不为零，C错误；‎ D．时刻，弹簧振子在平衡位置，物体加速度为零，处于平衡状态，D错误；‎ 故选A。‎ 二、多项选择题（每题4分，选不全得2分，共32分）‎ ‎7.简谐横波在同一均匀介质中沿x轴正方向由a到b传播，波速为v。若某时刻在波的传播方向上，位于平衡位置的两质点a、b相距为s，a、b之间只存在一个波谷，则从该时刻开始计时，质点a第一次到达波谷的时刻可能是（　　）‎ A. B. C. D. ‎ ‎【答案】ABCD ‎【解析】‎ ‎【详解】位于平衡位置两质点a、b相距为s，a、b之间只存在一个波谷，则a、b之间波形可能为以下几种情况 又因为波沿x轴正方向由a到b传播，则a点的振动方向如图所示，所以质点a第一次到达波谷的时刻可能是 故ABCD正确。‎ 故选ABCD。‎ ‎8.如图中，一玻璃柱体的横截面为半圆形。细的单色光束从空气射向柱体的O点（半圆的圆心），产生反射光束1和折射光束2，已知玻璃折射率为，入射角为45°（相应的折射角为24°），现保持入射光不变，将半圆柱绕O点在图示平面内顺时针转过15°，如图中虚线所示，则（　　）‎ A. 光束1转过15° B. 光束1转过30°‎ C. 光束2转过的角度小于15° D. 光束2转过的角度大于15°‎ ‎【答案】BC ‎【解析】‎ ‎【详解】AB．根据题意得，半圆柱绕O点在图示平面内顺时针转过15°的光路图如图 转动前光束1（反射光）与入射光线间的夹角为 转动后，入射光线与法线（图中虚线）夹角为60°，反射光与入射光的夹角 光束1转过角度 故A错误，B正确；‎ CD．光束2（折射光）与入射光线间的夹角为 据折射定律 解得 则折射光与入射光间的夹角为 光束2转过的角度 故C正确，D错误。‎ 故选BC ‎9.如图所示，一束由两种色光混合的复色光沿PO方向射向一上、下表面平行且足够大的厚玻璃平面镜的上表面，得到三束光I、II、III，则（　　）‎ A. 增大α角且α≤，光束II、III会靠近光束I B. 玻璃对光束III的折射率大于对光束II的折射率 C. 减小α角且α＞，光束III可能会由于全反射而从上表面消失 D. 光束III比光束II更容易发生明显衍射 ‎【答案】AD ‎【解析】‎ ‎【详解】A．根据光路的可逆性画出光路图 增大角，入射角减小，根据折射定律可知折射角减小，所以光束II、III会靠近光束I，A正确；‎ B．根据光路图可知，入射角一定，II的折射角小于III的折射角，根据折射定律 可知III的折射率小于II的折射率，B错误；‎ C．复色光沿PO方向射入玻璃砖，经过反射时，在上表面的入射角等于光束进入玻璃砖时的折射角。所以由光路可逆性原理可知，减小α角且，光束III不会在上表面发生全反射，一定能从上表面射出，C错误；‎ D．III的折射率小于II的折射率，所以III的频率小于II的频率，根据 可知III的波长大于II的波长，所以光束III比光束II更容易发生明显衍射，D正确。‎ 故选AD。‎ ‎10.如图所示为一横截面为直角三角形ABC的玻璃棱镜，其中，D点在AC边上，A、D间距为L，。一条光线平行于AB边从D点射入棱镜，光线垂直BC边射出，已知真空中的光速为c，则（　　）‎ A. 玻璃对光线的折射率为 B. 光线在棱镜中传播的路程为‎3L C. 光线在棱镜中传播的时间为 D. 光线在棱镜中传播的时间为 ‎【答案】AC ‎【解析】‎ ‎【详解】A．光路图如下 光线垂直BC边射出，有 光线在E点发生反射，有 可知 光线平行于AB边从D点射入棱镜，入射角 由折射定律得玻璃对光线的折射率为 故A正确；‎ B．为等腰三角形，有几何关系 解得 光线在棱镜中传播的路程为 故B错误；‎ CD．光线在棱镜中传播的速度为 光线在棱镜中传播时间为 故C正确，D错误。故选AC。‎ ‎11.如图所示，在x轴上传播的一列简谐横波，实线表示t＝0时刻的波形图，虚线表示在t＝0.2s时刻的波形图。已知该波的波速是‎80m/s，则下列说法正确的是（　　）‎ A. 波长是‎10m ‎B. 周期是0.15 s C. 波可能沿x轴正方向传播 D. t＝0时，x＝‎4m处的质点速度沿y轴负方向 ‎【答案】BD ‎【解析】‎ ‎【分析】‎ 本题考查运用波形图分析波的传递过程。‎ ‎【详解】A．由波形图可得波长为‎12m。故A错误；‎ B．由波速计算公式 故B正确；‎ C．0.2s内波传递了‎16m，波沿x轴负方向传播。故C错误；‎ D．波沿x轴负方向传播，根据口诀法“上坡下，下坡上”，x＝‎4m处的质点位于“上坡”，质点速度沿y轴负方向。故D正确。故选BD。‎ ‎12.图1是一列沿x轴传播简谐横波在t=0.4s时刻的波形图．若d位置的质点比a位置的质点晚0.6s起振，图2表示位置在a、d之间的某质点P的振动图象，且图1、图2的计时起点相同．则( )‎ A. 该波沿x轴负方向传播 B. 该波的周期为0.8s C. 质点P位于b、c之间 D. 质点P位于a、b之间 ‎【答案】BC ‎【解析】‎ ‎【详解】AB．由波的图象可知：ad间的距离为，所以波从a传到d所用时间为,波沿x轴正方向传播，且， A错误；B错误；‎ CD．结合波动图象和振动图象可知质点P位于b、c之间；故BC正确。‎ ‎13.一列向右传播的简谐横波，当波传到处的P点时开始计时，该时刻波形如图所示，时，观察到质点P第三次到达波峰位置，下列说法正确的是 A. 波速为 B. 经1.4s质点P运动的路程为‎70cm C. 时，处的质点Q第三次到达波谷 D. 与该波发生干涉的另一列简谐横波的频率一定为2.5HZ ‎【答案】BCD ‎【解析】‎ ‎【详解】首先从图中我们可以得出这列波的波长为‎2m.同时每一个质点开始振动的方向是+y方向．从0时刻开始到0.9s，P点恰好第三次到达波峰，表示经过了9/4个周期，得出周期T=0.4s,所以波速v=λ/T=‎5m/s，故A错误，‎ 经过1.4s则P点恰好完成3个完整周期加1/2周期，所以路程为‎70cm，故B正确，‎ 经过0.5s波传到Q点，剩下的1.1sQ点恰好完成2个完整周期加3/4周期，处于波谷，所以故C正确，‎ 本列波的频率为2.5Hz，频率相等是发生干涉的条件，故D对；‎ 综上所述本题答案是：BCD ‎14.一简谐振子沿x轴振动，平衡位置在坐标原点．时刻振子的位移；时刻；时刻．该振子的振幅和周期可能为（ ） ‎ A. ‎‎0.1‎‎ m， B. ‎0.1 m, 8s C. ‎0.2 m， D. ‎0.2 m，8s ‎【答案】ACD ‎【解析】‎ ‎【详解】AB. 如果振幅等于‎0.1m，经过周期的整数倍，振子会回到原位置，则有：‎ 当时，，故A正确，B错误；‎ CD. 如果振幅大于‎0.1m，如图所示，则有：‎ 当时，；当时，；故C正确，D正确；‎ 三、实验题（14分每空1分）‎ ‎15.用“插针法”测定透明半圆柱玻璃砖的折射率,O为玻璃截面的圆心,使入射光线跟玻璃砖平面垂直,如图所示四个图中P1、P2、P3、P4是四个学生实验插针的结果．‎ ‎(1)如图所示四个图中肯定把针插错了位置的是____________________________．‎ ‎(2)这四个图中可以比较准确地测定折射率的是____________________________．‎ ‎【答案】 (1). A (2). C ‎【解析】‎ 分别连接P1、P2和P3、P4用以确定入射光线和出射光线的入射点与折射点，并连接该两点，可确定出射光线和玻璃砖内部折射光线，如图所示．‎ 由图可知，图A把针插错了；图B是r=i=0的特殊情况，不能测定n；图D入射角太大接近临界角，使出射光线弱、观察误差大；而图C的入射角适中，所以C比较准确．‎ ‎16.乙、丙、丁三位同学在纸上画出的界面ab、cd与玻璃砖位置分别如下图所示，其中乙同学画边界cd时没有紧靠玻璃砖，丙同学采用的是梯形玻璃砖，丁同学画好边界后不慎触碰玻璃砖使其略有平移。他们的其他操作均正确，且均以ab、cd为界面画光路图。‎ 则三位同学测得的折射率与真实值相比：乙同学________，丙同学_______，丁同学_______（均选填“偏大”、“偏小”或“不变”）。‎ ‎【答案】 (1). 偏小 (2). 不变 (3). 不变 ‎【解析】‎ ‎【详解】[1][2][3]测定玻璃砖折射率的实验原理是折射定律 乙同学画出的cd比实际侧面向外侧平移了一些，但在画光路图时，将入射点、出射点分别确定在ab、cd上，如图 实线表示实际的光路图，虚线表示丙同学画图时光路图，入射角测量没有误差，而折射角偏大，则根据折射定律得知，测出的折射率将偏小。乙同学用的是梯形玻璃砖，只要操作正确，测量结果与玻璃砖形状无关。丁同学画好边界后不慎触碰玻璃砖使其略有平移。ab和cd的间距和玻璃的的宽度一样，所以以ab、cd为界面画光路图的入射角、折射角与实际的入射角、折射角相等，由折射定律知，测出的折射率没有变化。‎ ‎17.空中有一只小鸟，距水面‎3 m，在其正下方距水面‎4 m深处的水中有一条鱼．已知水的折射率为4/3，则鸟看水中的鱼离它多远 ，鱼看天上的鸟离它多远 ．‎ ‎【答案】‎6m；‎‎8m ‎【解析】‎ ‎【详解】从空气往水看，折射率就是3/4，但是从水往空气看，折射率正好是分子分母颠倒的4/3．鸟看鱼距离是 ‎3+4（3/4）=‎6m．‎ 但是与看鸟距离就是 ‎4+3（4/3）=‎‎8m ‎18.某一摆钟的摆长未知，若将摆锤向上移动，发现摆钟每分钟快了时间，求摆钟原来的摆长为_______。‎ ‎【答案】‎ ‎【解析】‎ ‎【详解】设摆钟原来的摆长为x，当摆锤向上移动时，摆长变为。根据 解得 当原来摆长为x时，时间内摆动的次数为 表盘显示的时间为 当原来摆长为时，时间内摆动的次数为 表盘显示的时间为 所以 解得 又因为 所以 ‎19.一个水平弹簧振子的固有频率是3Hz，要使它在振动中产生的最大加速度能达到‎5m/s2，它振动的振幅A=_____cm。‎ ‎【答案】1.4‎ ‎【解析】‎ ‎【详解】根据题意 水平弹簧振子最大的伸长量为A，此时有 解得 联立并代入数据解得 ‎20.某同学做“用单摆测重力加速度”实验。‎ ‎(1)用游标卡尺测量摆球直径d；‎ ‎(2)在小钢球某次通过平衡位置时开始计时，并将这次通过平衡位置时记为0，数出以后小钢球通过平衡位置的次数为n，用停表记下所用的时间为t。请用上面的测量数据计算重力加速度的表达式为g=____________。在测量摆长后，测量周期时，摆球振动过程中悬点处摆线的固定出现松动，摆长略微变长，这将会导致所测重力加速度的数值______。（选填“偏大”、“偏小”或“不变”）‎ ‎(3)理论上测出多组单摆的摆长l和运动周期T，作出T2—l图象，T2—l图象是一条过坐标原点的直线，某同学根据实验数据作出的图象如图。‎ 造成图象不过坐标原点的原因可能是________。由图象求出的重力加速度g=________m/s2（取π2=9.87），测量值相比真实值________。（选填“偏大”、“偏小”或“不变”）‎ ‎【答案】 (1). (2). 偏小 (3). 测摆长时漏掉摆球半径 (4). 9.87 (5). 偏小 ‎【解析】‎ ‎【详解】(2)[1][2]小钢球通过平衡位置的次数为n，用停表记下所用的时间为t，根据单摆周期公式 根据题意有 解得 根据上述分析，摆球振动过程中悬点处摆线的固定出现松动，摆长略微变长，这将会导致摆长测量值偏小，故所测重力加速度的数值偏小。‎ ‎(3)[3][4][5]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，故相同的同期下，摆长偏小‎1cm，所以可能是测摆长时漏掉了摆球的半径。由单摆周期公式 可得 T2—l图象的斜率为 由图示图像得 解得 由前面分析知，导致摆长的测量值小于真实值，则根据 可知测量值比真实值偏小。‎ 三、计算题（共35分）‎ ‎21.一列波速为‎20m/s的简谐波沿x 轴正方向传播，在某一时刻波的图像如图所示，试据此分别画出质点a、b。‎ ‎(1)从这个时刻起的振动图像；‎ ‎(2)从这个时刻以后周期时起的振动图像。‎ ‎【答案】见解析 ‎【解析】‎ ‎【详解】(1)由图知波长为 根据可得周期 简谐波沿轴正方向传播，波形向右平移，则运用波形的平移法得知质点a此时刻的运动方向沿y轴负方向，质点a振动方程为 从这个时刻起质点a的振动图像 运用波形的平移法得知质点b此时刻的运动方向沿y轴正方向，质点b振动方程为 从这个时刻起质点b的振动图像 ‎(2)从这个时刻以后周期时起质点a振动方程为 质点a的振动图像 从这个时刻以后周期时起质点b振动方程为 质点b的振动图像 ‎22.一块用折射率的玻璃制作的透明体，其横截面如图所示，ab是一半径为R的圆弧，ac边与bc边垂直，，当一束平行光线垂直照射到ac边时点没有光线射入部分和bc部分的外表面只有一部分是亮的，而其余是暗的，求：‎ 部分的外表面是亮的部分的弧长；‎ 部分的外表面是亮的部分的弧长．‎ ‎【答案】部分的外表面是亮的部分的弧长为；部分的外表面是亮的部分的弧长为 ‎【解析】‎ ‎【详解】由题意作光路图如图所示，‎ 该介质的临界角是则有：‎ 在时，均发生全反射，图中d点为入射角等于临界角的临界点，所以在ab部分表面只有bd部分有光透射出，平行光部分弧长为：‎ 在bc部分，如图所示，也只有eb部分有光发出，eb长度为：‎ ‎23.一直桶状容器的高为21，底面是边长为l的正方形；容器内装满某种透明液体，过容器中心轴DD′、垂直于左右两侧面的剖面图如图所示．容器右侧内壁涂有反光材料，其他内壁涂有吸光材料．在剖面的左下角处有一点光源，已知由液体上表面的D点射出的两束光线相互垂直，求该液体的折射率．‎ ‎【答案】1.55‎ ‎【解析】‎ ‎【详解】设从光源发出直射到D点的光线的入射角为i1，折射角为r1，在剖面内做光源相对于反光壁的镜像对称点C，连接CD，交反光壁于E点，由光源射向E点的光线，反射后沿ED射向D点；光线在D点的入射角为i2，折射角为r2，如图所示；‎ 设液体的折射率为n，由折射定律：①‎ ‎②‎ 依题意：③‎ 联立①②③解得：④‎ 由几何关系：⑤‎ ‎⑥‎ 联立④⑤⑥解得：n=1.55‎ ‎24.如图所示，实线是沿x轴传播的一列简谐横波在t＝0时刻的波形图，虚线是这列波在t＝0.2 s时刻的波形图。求：‎ ‎（1）该波的周期；‎ ‎（2）若该波的波速是0．‎8m/s，则波的传播方向如何?‎ ‎【答案】（1）右传，；左传，其中n=0,1,…… ；（2）左传 ‎【解析】‎ ‎【详解】（1）从图中可以看出波长λ=‎12cm=‎0.12m，若波向右传播：则波速 ‎，（n=1，2，3…．）‎ 周期 若波向左传播：则波速 ‎，（n=1，2，3…．）‎ 周期 ‎（2）若该波的波速是0．‎8m/s，则由波速表达式 可知当n=1时，v=0．‎8m/s，故波向左传播。‎