山東省實驗名校2023-2024學(xué)年高二下學(xué)期物理4月月考試題

山東省實驗名校2023-2024學(xué)年高二下學(xué)期物理4月月考試題一、單項選擇題（每小題3分，共24分）1．關(guān)于生活中的光現(xiàn)象，下列判斷正確的是（）A．自行車尾燈應(yīng)用了光的折射原理B．雨后天邊出現(xiàn)彩虹屬于光的干涉現(xiàn)象C．照相機的增透膜是應(yīng)用了光的衍射現(xiàn)象D．荷葉上的水珠在陽光下晶瑩透亮屬于光的全反射現(xiàn)象2．如圖，一玻璃柱體的橫截面為半圓形，細(xì)的單色光束從柱體的O點（半圓的圓心）射向空氣，入射角α=30A．玻璃的折射率為2B．光線1和光線2的傳播速度相同C．光線1和光線2傳播頻率相同D．無論α增加到多大，都不可能發(fā)生全反射3．裝有一定量液體的玻璃管豎直漂浮在水中，水面范圍足夠大，如圖甲所示。把玻璃管向下緩慢按壓4cm后放手，忽略阻力，玻璃管的運動可以視為豎直方向的簡諧運動，測得振動周期為0.5s。以豎直向上為正方向，某時刻開始計時，其振動圖像如圖乙所示，其中A為振幅。對于玻璃管，下列說法正確的是（）A．回復(fù)力等于浮力B．振動過程中動能和重力勢能相互轉(zhuǎn)化，玻璃管的機械能守恒C．振動頻率與按壓的深度有關(guān)D．在t1～t2時間內(nèi)，位移減小，加速度減小，速度增大4．一列簡諧橫波在均勻介質(zhì)中沿x軸負(fù)方向傳播，已知x=54λ處質(zhì)點的振動方程為y=AA． B．C． D．5．如圖所示，長為8m的船靜止在水面上，船甲板中央有一高為25m的桅桿，桅桿頂部安裝有點光源，由此光源照射使船在水底形成影子的長度為16m，已知水的折射率為A．4m B．42m C．436．一列簡諧橫波沿x軸正向傳播，已知x軸上x1=1m和A．1m/s B．23m/s C．13m/s D．7．如圖所示為兩個完全相同的相干波源產(chǎn)生的兩列波在某一時刻的干涉圖樣，C點離波源距離相等；實線表示波峰，虛線表示波谷?，F(xiàn)若讓其中一個振源比另一個振源振動晚半個周期起振，經(jīng)過足夠長時間后，則原圖中幾個點所在位置（）A．A點位移總是0B．B點是振動加強點C．C點的振動與未相遇時相比既不加強，也不減弱D．D點是振動減弱點8．如圖所示，在傾角為α的斜面頂端固定一擺長為L的單擺，單擺在斜面上做小角度擺動，擺球經(jīng)過平衡位置時的速度為v，則以下判斷正確的是（）A．單擺在斜面上擺動的周期為T=2πB．?dāng)[球經(jīng)過平衡位置時受到的回復(fù)力大小為F=mC．若小球帶正電，并加一沿斜面向下的勻強電場，則單擺的振動周期將減小D．若小球帶正電，并加一垂直斜面向下的勻強磁場，則單擺的振動周期將發(fā)生變化二、多選題（每小題4分，共16分）9．如圖所示，甲、乙分別是a、b兩束單色光用同一雙縫干涉裝置進行實驗得到的干涉圖樣，下列關(guān)于a、b兩束單色光的說法正確的是（）A．a(chǎn)、b光在真空中的波長滿足λB．a(chǎn)、b光在玻璃中的折射率滿足nC．若該兩束光分別為紅光和紫光，則a為紫光D．若a、b光分別從玻璃射入空氣，則a光臨界角較小10．半徑為R的均質(zhì)透明半圓柱體的橫截面示意圖如圖所示。一綠色細(xì)光束平行于直徑AC從P點射向半圓柱體，進入半圓柱體后，經(jīng)PC面反射，到達AC面。P點到直徑AC的距離為22R，透明半圓柱體對綠光的折射率為2，僅考慮第一次到達A．綠光束在AC面上一定發(fā)生全反射B．綠光束在AC面上一定不會發(fā)生全反射C．若入射光束為紅色光束，則到達AC面的光一定不會發(fā)生全反射D．若入射光束為紅色光束，則到達AC面的光一定發(fā)生全反射11．截面為等腰直角三角形的三棱鏡如圖甲所示。DE為嵌在三棱鏡內(nèi)部緊貼BB'C'C面的線狀單色可見光光源，DE與三棱鏡的ABC面垂直，D位于線段BC的中點。圖乙為圖甲中ABC面的正視圖。三棱鏡對該單色光的折射率為2，只考慮由DE直接射向側(cè)面AA'CC的光線。下列說法正確的是（）A．光從AA'C'C面出射的區(qū)域占該側(cè)面總面積的1B．光從AA'C'C面出射的區(qū)域占該側(cè)面總面積的2C．若DE發(fā)出的單色光頻率變小，AA'C'C面有光出射的區(qū)域面積將增大D．若DE發(fā)出的單色光頻率變小，AA'C'C面有光出射的區(qū)域面積將減小12．均勻介質(zhì)中，波源位于O點的簡諧橫波在xOy水平面內(nèi)傳播，波面為圓。t＝0時刻，波面分布如圖（a）所示，其中實線表示波峰，虛線表示相鄰的波谷。A處質(zhì)點的振動圖像如圖（b）所示，z軸正方向豎直向上。下列說法正確的是（）A．該波從A點傳播到B點，所需時間為4sB．t＝6s時，B處質(zhì)點位于波峰C．t＝8s時，C處質(zhì)點振動速度方向豎直向上D．t＝10s時，D處質(zhì)點所受回復(fù)力方向豎直向上三、實驗題（共2個小題，13題4分，14題9分，共13分）13．某實驗小組在用激光筆測量半圓形玻璃磚折射率的實驗中，足夠長的光屏與半圓形玻璃磚的直邊平行，O點為玻璃磚圓心，OO'為法線。當(dāng)激光沿AO方向入射時光屏上未出現(xiàn)光斑；當(dāng)激光沿BO方向入射時光屏上（1）激光沿AO方向入射時光屏上未出現(xiàn)光斑的原因是。（2）過B點作OO'的垂線，垂足為D。測得BD=l1、BO=l2、O'14．利用雙縫干涉測量光的波長實驗中，雙縫相距d，雙縫到光屏的距離L，用某種單色光照射雙縫得到干涉條紋如圖所示，分劃板在圖中A、B位置時游標(biāo)卡尺讀數(shù)如圖所示，則：（1）分劃板在圖中A、B位置時游標(biāo)卡尺讀數(shù)分別為xA=mm，xB=（2）波長的表達式λ=（用Δx、L、d表示）；（3）若將濾光片由紅色換為綠色，得到的干涉條紋間距將（選填“變大”“不變”或“變小”）；（4）若僅將屏向遠(yuǎn)離雙縫的方向移動。可以（填“增加”或“減少”）從目鏡中觀察到的條紋個數(shù)。四、計算題（共4題，合計47分）15．如圖所示，一質(zhì)量為M的無底木箱，放在水平地面上，一輕質(zhì)彈簧一端懸于木箱的頂部，另一端掛著用細(xì)線連接在一起的兩物體A和B，mA16．一列沿x軸負(fù)向傳播的簡諧橫波在t=0時刻波的圖象如圖所示，經(jīng)0.1s，質(zhì)點M第一次回到平衡位置，求：（1）寫出M點的振動方程；（2）這列波傳播的速度大??；（3）質(zhì)點M在1.2s內(nèi)，走過的路程。17．如圖甲所示，真空中的半圓形透明介質(zhì)，半徑為R，圓心為O，其對稱軸為OA，一束單色光沿平行于對稱軸的方向射到圓弧面上。光線到對稱軸的距離為32（1）透明介質(zhì)的折射率n；（2）單色光在介質(zhì)中傳播的時間t；（3）如圖乙所示，將透明介質(zhì)截取下半部分OAB，用黑紙覆蓋OB。用該單色光平行于橫截面，與界面OA成30°角入射，若只考慮首次入射到圓弧AB上的光，求圓弧AB上有光射出的弧長L。（取sin35°=18．如圖甲所示A為中間挖去圓柱形區(qū)域的長方體玻璃磚，挖去區(qū)域的底面半徑為R，圓心為O。該區(qū)域內(nèi)部有底面半徑為R2的透明圓柱體B，底面圓心也為O，虛線為A、B的水平中軸線。有一細(xì)單色光束緊貼底面平行于軸線射入玻璃磚A，已知光在A中的傳播速率為v，玻璃磚對該光的折射率為n1，θ<5°時，可近似認(rèn)為sin（1）若光束經(jīng)折射后恰好與B相切，求入射光束與軸線的距離d；（2）求在（1）情景中光在A、B之間空氣中傳播的時間t；（3）若光束能夠進入B且在A、B中任意界面發(fā)生折射時入射角和折射角均小于5°，為使進入玻璃磚A的光束與從玻璃磚A射出的光束共線（如圖乙所示），B的折射率n2應(yīng)為多少。

答案解析部分1．【答案】D【知識點】光的干涉；光的折射及折射定律；生活中的光現(xiàn)象；光的衍射【解析】【解答】A、自行車尾燈為全反射棱鏡，利用了光的全反射現(xiàn)象，故A錯誤；

B、雨后天邊出現(xiàn)彩虹為光的折射形成的色散現(xiàn)象，故B錯誤；

C、照相機的增透膜是應(yīng)用了光的干涉現(xiàn)象，故C錯誤；

D、荷葉上的水珠在陽光下晶瑩透亮為光的全反射現(xiàn)象，故D正確。

故答案為：D。

【分析】熟悉全反射現(xiàn)象、光的折射和光的干涉在生活中的應(yīng)用，2．【答案】C【知識點】光的折射及折射定律；光的全反射【解析】【解答】A、根據(jù)幾何關(guān)系得出折射角的大小為β=60°，則玻璃的折射率為

n=sinβsinα=3

故A錯誤；

BC、同一單色光，在不同的介質(zhì)中傳播頻率不變，但光線的傳播速度不同，故B錯誤；

D、光從光密介質(zhì)到光疏介質(zhì)，當(dāng)入射角?臨界角時，將會發(fā)生全反射，故D錯誤。

故答案為：C。

【分析】根據(jù)幾何關(guān)系求出折射角，再根據(jù)折射定律求出折射率；3．【答案】D【知識點】簡諧運動；簡諧運動的回復(fù)力和能量【解析】【解答】A、玻璃管只受到重力和浮力，所以它做簡諧運動的回復(fù)力等于重力和浮力的合力，故A正確；

B．在玻璃管振動過程中，浮力對玻璃管做功，所以它的機械能不守恒，故B錯誤；

C．由于玻璃管做簡諧運動，與彈簧振子的振動相似，結(jié)合簡諧運動的特點可知，其振動周期與振幅無關(guān)，故C錯誤；

D．由題圖乙可知，在t1~t2時間內(nèi)，位移減小，加速度減小，玻璃管向著平衡位置加速運動，所以速度增大，故D正確。

故答案為：AD。

【分析】分析玻璃管受力，得出做簡諧運動的回復(fù)力大小；

由外力浮力做功，故機械能不守恒；

玻璃管的振幅與周期無關(guān)；

由圖得出位移的變化，再得出加速度以及速度的變化情況。4．【答案】D【知識點】波長、波速與頻率的關(guān)系【解析】【解答】根據(jù)題意可知，t=34T時，在則此時質(zhì)點位于平衡位置；下一時刻，該質(zhì)點向上運動，原理平衡位置，根據(jù)題意，橫波沿x軸負(fù)方向傳播，根據(jù)同側(cè)法判斷可知，ABC不符合題意，D符合題意。故答案為：D。

【分析】通過x=54λ5．【答案】C【知識點】光的折射及折射定律【解析】【解答】作出光路圖

根據(jù)折射定律

n=sinθ1sinθ2

sinθ1=6．【答案】B【知識點】簡諧運動的表達式與圖象；波長、波速與頻率的關(guān)系【解析】【解答】由振動圖像可知周期4s，t=0時x1處質(zhì)點在平衡位置且向下振動，而x2處質(zhì)點在正的最大位移處。波沿x軸正方向傳播，其波形如圖所示，x2處質(zhì)點的平衡位置可能在A1則有x2?x1＝(n+解得波長為λ=244n+1m（n=0，1則波速為v＝λT=64n+1m/A．若波速為1m/s，則n=5B．若波速為23m/C．若波速為13m/s，則D．若波速為67m/s，則故答案為：B。

【分析】根據(jù)質(zhì)點的振動方向得出該波的傳播方向，從而得出該波的波長和x1和x2的關(guān)系，利用波傳播的速度和波長的關(guān)系得出該波傳播速度的表達式，從而得出此列波的傳播速率可能值。7．【答案】A【知識點】波的疊加【解析】【解答】ABC、原來A點處波峰與波峰相遇，B點處波谷與波谷相遇，振動加強，因此A、B、C連線的區(qū)域都是振動加強區(qū)域，讓其中一個振源比另一個振源振動晚半個周期起振，經(jīng)過足夠長時間后，A、B、C連線的區(qū)域都是振動減弱區(qū)域，由于兩波源的振幅相同，所以A點位移總是0，故A正確，BC錯誤；

D．D為波峰與波谷的交點，則D點是振動減弱點，讓其中一個振源比另一個振源振動晚半個周期起振，經(jīng)過足夠長時間后，D點是振動加強點，故D錯誤。

故答案為：A。

【分析】根據(jù)波峰與波峰相遇為振動加強點，波峰與波谷相遇為振動減弱點，根據(jù)此規(guī)律進行判斷，若晚振動半個周期，則原加強點變?yōu)闇p弱點。8．【答案】C【知識點】單擺及其回復(fù)力與周期；勻強電場【解析】【解答】A、在傾角為α的斜面頂端固定一擺長為L的單擺，則其等效重力加速度為

g'=gsinθ

故單擺在斜面上擺動的周期為

T=2πLgsinθ

故A錯誤；

B、單擺做簡諧運動，則回復(fù)力與偏離平衡位置位移成正比，則擺球經(jīng)過平衡位置時受到的回復(fù)力大小為0，故B錯誤；

C、加電場后，其等效重力加速度為

g'=gsinθ+Eqm

則等效重力加速度變大，周期變小，故C正確；

D、加磁場后，小球擺動的過程中洛倫茲力始終與速度垂直，不影響回復(fù)力，故D錯誤。9．【答案】C,D【知識點】光的干涉；光的全反射；干涉條紋和光的波長之間的關(guān)系【解析】【解答】A．根據(jù)雙縫干涉相鄰條紋間距公式

?x=Ldλ

可知，在其他條件不變的情況下，相干光的波長越長，條紋間距越大，由題圖可知

?xa<?xb

則

λa＜λb

故A錯誤；

B．同種介質(zhì)對頻率越大的光折射率越大，又由λa＜λb，可知

νa>νb

所以

na＞nb

故B錯誤；

C．由νa>νb可知，a光為紫光，故C正確；

D．由

n=1sinC

n10．【答案】A,C【知識點】光的全反射【解析】【解答】AB．作出光路，如圖所示

根據(jù)幾何關(guān)系有

sinθ=22RR

解得

θ=45°

根據(jù)

n=sinθsinα

解得

α=30°

根據(jù)幾何關(guān)系可知

β=15°

則有

∠BDC=45°

即綠光在AC面上的入射角恰好等于45°，綠光的臨界角

n=1sinC

解得

C=45°

可知，綠光束在AC面上一定發(fā)生全反射，故A正確，B錯誤；

CD．若入射光束為紅色光束，紅光在半圓柱體中的折射率小于綠光，當(dāng)紅光從P點入射時，折射角α增大，根據(jù)上述光路結(jié)合幾何關(guān)系可知，紅光在AC界面上的入射角小于綠光在AC界面上的入射角45°，而紅光發(fā)生全反射的臨界角大于綠光的臨界角，即紅光在AC【知識點】光的折射及折射定律【解析】【解答】AB．由題可知sin可知臨界角為45o，因此從D點發(fā)出的光，豎直向上從M點射出的光線恰好是出射光線的邊緣，同時C點也恰好是出射光線的邊緣，如圖所示，因此光線只能從MC段射出，根據(jù)幾何關(guān)系可知，M恰好為AC的中點，因此在AAC．由于頻率越高，折射率越大，當(dāng)光源發(fā)出的光的頻率變小，折射率也會變小，導(dǎo)致臨界角會增大，這時M點上方也會有光線出射，因此出射光線區(qū)域的面積將增大，C符合題意，D不符合題意。故答案為：AC。

【分析】結(jié)合光線的入射角和介質(zhì)的折射率，利用折射定律求解折射角，大致畫出光的傳播路徑，利用幾何關(guān)系求解距離即可。12．【答案】A,C【知識點】機械波及其形成和傳播；橫波的圖象；波長、波速與頻率的關(guān)系【解析】【解答】A．由圖a、b可看出，該波的波長、周期分別為λ＝10m，T＝4s，則根據(jù)波速公式

v=λT=2.5m/s

A、B間距為一個波長，則該波從A點傳播到B點，所需時間為

t＝T＝4s

故A正確；

B．由選項A可知，則該波從A點傳播到B點，所需時間為4s，則在t＝6s時，B點運動了2s，則B處質(zhì)點位于波谷，故B錯誤；

C．波從AE波面?zhèn)鞑サ紺的距離為

x=OC?OA=(105?10)m

則波從AE波面?zhèn)鞑サ紺的時間為

t=xv≈4.9s

則t＝8s時，C處質(zhì)點動了3.1s，此時質(zhì)點速度方向向上，C正確；

D．波從AE波面?zhèn)鞑サ紻的距離為

x=OD?OA=(102?10)m

則波從AE波面?zhèn)鞑サ紻的時間為

t≈1.7s

則t＝10s時，D處質(zhì)點動了8.3s，則此時質(zhì)點位于z軸上方，回復(fù)力方向向下，故D錯誤。

故答案為：AC。

【分析】根據(jù)圖像求出波長與周期從而求出速度大小，得出A、13．【答案】（1）全反射（2）l【知識點】測定玻璃的折射率【解析】【解答】（1）激光沿AO方向入射時光屏上未出現(xiàn)光斑的原因，是因為入射角大于了臨界角而發(fā)生了全反射；

（2）在圖中標(biāo)出折射角和入射角如圖所示：

由幾何關(guān)系可得

sinθ1=O'COC=l3l14．【答案】（1）11.1；15.6；0.75（2）d（3）變?。?）減少【知識點】刻度尺、游標(biāo)卡尺及螺旋測微器的使用；用雙縫干涉測光波的波長【解析】【解答】（1）游標(biāo)卡尺讀數(shù)分別為

xA=11mm+1×0.1mm=11.1mm

xB=15mm+6×0.1mm=15.6mm

相鄰兩條紋間距

Δx=xB?xA6=0.75mm

（2）根據(jù)

Δx=Ldλ

解得

λ=d15．【答案】解：剪斷細(xì)線前，對A、B整體，由力的平衡條件可知，彈簧對A的彈力F滿足F=2mg此時彈簧的伸長量為Δx=剪斷細(xì)線后，A做簡諧運動，其平衡位置在彈簧的伸長量為Δx=最低點即剛剪斷細(xì)線時的位置，離平衡位置的距離為mgk，由簡諧運動的對稱性可知，當(dāng)A運動到最高點時離平衡位置的距離也為mgk，所以最高點的位置恰好在彈簧的原長處，此時彈簧對木箱作用力為零，所以此時木箱對地面的壓力為【知識點】簡諧運動；簡諧運動的回復(fù)力和能量【解析】【分析】（1）剪斷細(xì)線前，對A、B整體，受力分析，得出彈簧伸長量；剪斷細(xì)線后，A做簡諧運動，得出振幅，由簡諧運動的對稱性進行判斷，得出結(jié)論。16．【答案】（1）解：質(zhì)點M在t=0時y=由y=A可得φ=經(jīng)0.1s，質(zhì)點M第一次回到平衡位置，則0解得T=0M點的振動方程y=20（2）解：根據(jù)數(shù)學(xué)知識得y=A由題意知10=20則波長為λ=1波速為v=（3）解：由t=1則質(zhì)點M在1.2s內(nèi)走過的路程s=5×4A=4m【知識點】機械波及其形成和傳播；橫波的圖象；波長、波速與頻率的關(guān)系【解析】【分析】（1）M在t=0時刻得出此時的豎直位移，再根據(jù)y=Asin(ωt+φ)得出初相位，再根據(jù)題意求出周期，求出角速度大小，得出振動方程；

（2）根據(jù)y=Asinωx=Asin17．【答案】（1）解：設(shè)第一次折射的入射角和折射角分別為i1和r1，第二次折射的入射角和折射角分別為i2和r2，由于光線到對稱軸的距離為32R由幾何知識知i解得r則透明介質(zhì)的折射率n=（2）解：光在介質(zhì)中傳播速度v=光在介質(zhì)中傳播距離L=由L=vt可得t=（3）解：光線從O點照射到透明介質(zhì)，光線照射到圓弧的C點，如圖則n=解得α=30°設(shè)從D點入射的光線經(jīng)折射后到達E點時，剛好發(fā)生全反射，則sin解得β=35°由幾何知識解得r=35°則圓弧AB上有光射出的是EC，弧長為L=【知識點】光的全反射；光的直線傳播；光的折射及折射定律【解析】【分析】（1）根據(jù)光在透明介質(zhì)中的光路圖以及折射定律得出透明介質(zhì)的折射率；

（2）根據(jù)光在介質(zhì)中傳播的速度和光速的關(guān)系以及光在介質(zhì)中傳播的距離和傳播時間的關(guān)系得出單色光在介質(zhì)中傳播的時間t；；

（3）結(jié)合光發(fā)生全反射臨界角的正弦值和折射率的關(guān)系以及折射定律得出圓弧AB上有光射出的弧長。18．【答案】（1）解：若光束經(jīng)折射后恰好與B相切，畫出光路圖如下圖所示根據(jù)幾何關(guān)系可知sin根據(jù)折射率定義式得n解得sin由幾何關(guān)系得d=R（2）解：根據(jù)折射率和速度關(guān)系n1c=根據(jù)幾何關(guān)系得光在A、B之間傳播距離x=光在A、B之間空氣中傳播的時間t=（3）解：根據(jù)題意、對稱性以及光路可逆畫出光路圖如下圖所示C、D是光線在A與空氣、空氣與B的分界面的入射點，θ1、θ2是A與空氣分界面上的入射角和折射角，θ3θ在三角形COD中，根據(jù)正弦定程得R由于光束在A、B中任意界面發(fā)生折射時入射角和折射角均小于5°，有sinθ2則θ根據(jù)折射定律有nB的折射率n【知識點】光的折射及折射定律；光的全反射【解析】【分析】（1）畫出光路圖，根據(jù)幾何關(guān)系求出入射角，再根據(jù)折射定律求出折射角正弦值；結(jié)合幾何關(guān)系求出d；

（2）根據(jù)折射率和速度關(guān)系雷士，再結(jié)合幾何關(guān)系求出A、B之間傳播距離，從而求出傳