河南省南陽市2023-2024學年高二下學期4月期中考試物理試題（解析版）

2024年春期高中二年級期中質量評估物理試題注意事項：1.答題前，考生務必將自己的姓名、準考證號填寫在答題卡上。2.選擇題答案使用2B鉛筆填涂，如需改動，用橡皮擦干凈后，再選涂其他答案標號；非選擇題答案使用0.5毫米的黑色中性（簽字）筆或碳素筆書寫，字體工整、筆跡清楚。3.請按照題號在各題的答題區(qū)域（黑色線框）內作答，超出答題區(qū)域書寫的答案無效。4.保持卡面清潔，不折疊，不破損。5.本試卷分試題卷和答題卷兩部分，滿分100分，考試時間75分鐘。第Ⅰ卷選擇題（共44分）一、單選題（本題共6小題，每小題4分，共24分。每小題只有一個選項符合題意）1.白光通過三棱鏡出現色散現象，是因為光通過三棱鏡時發(fā)生了（）A.折射 B.全反射 C.衍射 D.干涉【答案】A【解析】【詳解】白光通過三棱鏡出現色散現象，是因為光通過三棱鏡時發(fā)生折射造成的。故選A。2.關于機械波，下列說法正確的是（）A.靜止的測速雷達向車輛發(fā)射頻率已知的超聲波，測出反射波的頻率，就能得到車輛的速度B.當機械波發(fā)生反射時，其頻率不變，波長、波速均發(fā)生變化C.當兩列波發(fā)生干涉時，如果兩列波的波峰在某點相遇，則該處質點的位移始終最大D.波長不同的機械波通過寬度一定的狹縫時，波長越小衍射現象越明顯【答案】A【解析】【詳解】A．測速雷達向行進中的車輛發(fā)射頻率已知的超聲波，根據反射波的頻率變化判斷車速，這是利用了波的多普勒效應，故A正確；B．波發(fā)生反射是在同一種介質中，波的頻率、波長和波速均不變，故B錯誤；C．如果兩列波的波峰在某點相遇，振動總是加強，但質點的位移有時最大，有時為0，故C錯誤；D．波長不同的機械波通過寬度一定的狹縫時波長越長衍射越明顯，故D錯誤。故選A。3.在同一個地方，測得四個單擺的自由振動圖像分別如圖甲、乙、丙、丁所示?，F使其中一個單擺自由振動，帶動其他單擺振動，不計空氣阻力。下列說法正確的是（）A.若用甲來帶動，穩(wěn)定時丁比乙的振幅小B.若用丙來帶動，穩(wěn)定時甲的振動周期為3sC.4個單擺中，乙的擺長最長D.甲與丁的擺長不等【答案】B【解析】【詳解】CD.由圖可知甲、丁的周期相等為丙的周期為乙的周期由單擺周期公式可知丙的擺長最長，甲、丁的擺長相等，乙的擺長最小。故CD錯誤；A.若用甲來帶動，乙、丙、丁做受迫振動，因為甲、丁擺長相等，所以穩(wěn)定時丁由于共振，振幅最大。故A錯誤；B.若用丙來帶動，乙、甲、丁做受迫振動，穩(wěn)定時都為丙的頻率，所以穩(wěn)定時甲的振動周期為3s，故B正確。故選B。4.振源O的位移y隨時間t變化的關系式為，產生的簡諧橫波沿x軸正向傳播，則時的波形圖為（）A. B. C. D.【答案】A【解析】【詳解】由函數可知，0時刻，波源位移為0，速度方向沿-y方向。經過一個周期，形成一個波長且波源振動方向仍然沿-y方向。故選A。5.如圖所示，一束復色光從兩面平行的玻璃磚上表面O點射入，進入玻璃磚后分成兩束單色光a、b。下列說法正確的是（）A.a光的折射率小于b光的折射率 B.a光的波長大于b光的波長C.a光的頻率大于b光的頻率 D.a光在玻璃中的傳播速度大于b光【答案】C【解析】【詳解】ABC．光從空氣進入介質，兩束光入射角相等，光折射角更小，根據折射率可知玻璃對光折射率較大，則光頻率更高，由可知，玻璃中光的波長較小，玻璃中光的波長小于光的波長，故AB錯誤、C正確；D．由n玻璃對光折射率較大，玻璃中光的速度小于光的速度，故D錯誤。故選C。6.均勻介質中的兩個振源、的振動情況完全相同，產生波長均為12cm的簡諧波，已知、之間的距離為1m，則兩列波疊加后在、之間有幾個振動加強的區(qū)域（）A.8 B.9 C.16 D.17【答案】D【解析】【詳解】設距離波源S1的距離為x的位置振動加強，則（n=0、1、2、3……）則當n分別為0、1、2、3、4、5、6、7、8時，對應的x的值分別為：0.5m、0.44m、0.38m、0.32m、0.26m、0.20m、0.14m、0.08m和0.02m共9個加強點；由對稱性可知在兩波源連線的中點的S2一側也有8個振動加強點，則共有17個振動加強點。故選D。二、多選題（本題共4小題，每小題5分，共20分。在每小題給出的四個選項中有多個選項符合題意，全部選對得5分，選對但不全得3分，有選錯或不選得0分）7.某同學在研究機械波的形成與傳播規(guī)律時，將一根粗細均勻的彈性繩右端固定在墻上，手握著繩子左端S點上下振動，產生向右傳播的繩波，某時刻的波形如圖所示。下列說法中正確的是（）A.此時質點P向上運動 B.S點的起振方向向上C.S點此時速度為0 D.S點已經振動一個周期【答案】BD【解析】【詳解】同側法可知P向下運動。波最右端質點此時向上振動，可知所以質點起振方向向上。S位于平衡位置，速度最大。一個完整波形說明已經振動一個周期。故選BD。8.如圖所示，小球（視為質點）在B、C兩點間做簡諧運動，O點是它振動的平衡位置。若從小球經過O點開始計時，在時刻小球第一次經過O、B兩點間的M點（圖中未畫出），在時刻小球第二次經過M點，則下列說法正確的是（）A.彈簧振子的周期可能為B.彈簧振子的周期可能為1.28C.在時刻，小球可能第三次經過M點D.O、M兩點間的距離可能為5cm【答案】AC【解析】【詳解】AB．第一種情況：若從O點開始向右第一次經過M點，由題意有從M點到B點運動時間為那么從O點到B點運動時間為周期為第二種情況：若從O點開始先向左運動再向右第一次經過M點，由題意有從M點到B點運動時間為那么得周期故A正確，B錯誤；C．若是第一種情況，那么在時，小球第三次經過M點，故C正確；D．越靠近O點運動速度越大，由上分析知，若是第一種情況，O、M兩點間的距離大于為5cm。若是第二種情況，O、M兩點間的距離大于為5cm，故D錯誤。故選AC。9.一列沿x軸方向傳播的簡諧橫波在時刻的部分波形如圖所示，M、Q為波上兩個質點，其中Q比M晚回到平衡位置，則下列說法正確的是（）A.該波的波長為32cmB.該波沿x軸正方向傳播C.從該時刻起，再經，質點M通過的總路程為35cmD.該波的周期為【答案】BD【解析】【詳解】A.由波形圖可知可得該波的波長為λ=24m選項A錯誤；B.Q比M晚回到平衡位置，可知Q沿y軸正向振動，M沿y軸負向振動，則該波沿x軸正方向傳播，選項B正確；CD.由題意可知波速為可得周期從該時刻起，質點M經過回到平衡位置，再經，即從平衡位置向下振動，此時質點M正由波峰向下振動（還沒有回到原來的位置），則質點M通過的總路程大于35cm，選項C錯誤，D正確。故選BD。10.如圖所示，是一透明材料制成的圓柱體的縱截面圖，一束黃光從圓柱體圓面上的中心O點折射入光導纖維，恰好在側面上的A點發(fā)生全反射，已知圓柱體對黃光的折射率為n，圓柱體長度為L，光在真空中的傳播速度為c。則下列說法正確的是（）A.此單色光在圓柱體中的傳播時間為B.入射角的正弦值C.減小入射角，此單色光在圓柱體中傳播的時間變短D.換用紅光以相同的入射角從O點射入圓柱體，紅光會從A點右側折射出圓柱體【答案】BC【解析】【詳解】A．黃光在圓柱體中的傳播速度此光束在圓柱體中傳播的距離可得此單色光在圓柱體中傳播時間為故A錯誤；B．根據折射定律可得根據臨界角公式可得解得故B正確；C．若減小入射角，可知光束射到側面上時的入射角變大，光在圓柱體中的傳播路徑變短，此單色光在圓柱體中傳播時間變短，故C正確；D．換用紅光以相同的入射角從O點射入圓柱體，因紅光的折射率更小，角度變小，但臨界角更大，紅光將從A點左側折射出圓柱體，故D錯誤。故選BC。第Ⅱ卷非選擇題（共56分）三、填空題（本題共2小題，共14分。把答案填在答題卡上對應位置）11.某同學用如圖甲所示的單擺來測量當地的重力加速度，多次改變細線的長度L（懸點到小球上方的距離），做出L與單擺周期的平方之間的關系圖像如圖乙所示。（1）該同學用游標卡尺測得小球直徑如圖丙所示，則小球的直徑為d=______cm。（2）對乙圖，若圖線斜率為k，則當地的重力加速度大小為______（用k來表示），圖像橫軸的截距為______（用k、d表示）。【答案】（1）0.820（2）①.②.【解析】【小問1詳解】根據游標卡尺的讀數規(guī)律，該讀數為【小問2詳解】[1]擺長等于細線長與小球半徑之和，則有根據周期公式有解得幾何圖像有解得[2]結合上述，令縱坐標等于0，解得橫坐標截距為12.某實驗小組在“用雙縫干涉測量光的波長”的實驗中，用圖甲所示裝置測量某種單色光的波長。（1）為了增加從目鏡中觀察到的條紋個數，可。A.將光源和凸透鏡向濾光片靠近B.使用間距稍大些的雙縫C.將毛玻璃屏向靠近雙縫的方向移動D.將毛玻璃屏向遠離雙縫的方向移動（2）光屏上出現的明暗相間條紋如圖所示，光屏上P、、處是亮條紋，、處是暗條紋，P到、的距離相等。某同學突發(fā)奇想，如果在遮光筒內裝滿水，其他條件不變，則光屏上。A.明暗相間的條紋間距變窄 B.P處可能出現暗條紋C.不再出現明暗相間的條紋 D.原處的亮條紋向P點靠近（3）當測量頭中的分劃板中心刻線對齊某條紋的中心時，手輪上的示數如圖乙所示，該讀數為____mm。（4）1801年，托馬斯·楊用雙縫干涉實驗研究了光波的性質。1834年，洛埃利用平面鏡同樣得到了楊氏干涉的結果（稱洛埃鏡實驗），洛埃鏡實驗的基本裝置如圖所示，S為單色光源，M為一平面鏡，S發(fā)出的光直接照在光屏上，同時S發(fā)出的光還通過平面鏡反射到光屏上，這樣形成了兩個相干光源。設光源S到平面鏡的垂直距離和到光屏的垂直距離分別為a和L，光的波長為，在光屏上形成干涉條紋。則相鄰兩條亮紋（或暗紋）中心間距離____。【答案】（1）BC（2）AD（3）9.761##9.762##9.763##9.764（4）【解析】【小問1詳解】為了增加從目鏡中觀察到的條紋個數，可減小條紋間距，根據條紋間距表達式可知A．將光源和凸透鏡向濾光片靠近不影響條紋間距，選項A錯誤；B．使用間距稍大些的雙縫，即d增加，則條紋間距減小，選項B正確；CD．將毛玻璃屏向靠近雙縫的方向移動，則l減小，條紋間距減小，選項C正確，D錯誤；故選BC。小問2詳解】如果在遮光筒內裝滿水，光所通過的介質的折射率變大，則光在水中傳播時波長變短，其他條件不變，在屏上仍會出現明暗相間的條紋，P點到雙縫的距離之差仍為零，則P點仍是亮條紋，根據可知波長變短，相鄰亮條紋的間距的間距變小，原P1處的第一級亮條紋會向P點靠近，明暗相間的條紋間距會變窄。故BD錯誤，AD正確。故選AD?！拘?詳解】手輪上的示數9.5mm+0.01mm×26.2=9.762mm【小問4詳解】光源S發(fā)出的光通過平面鏡反射到光屏上，可看作是由光源S經平面鏡所成的虛像發(fā)出的光直線傳播到光屏上，這樣光源S和其虛像可看作是雙縫干涉的雙縫，光源S和其虛像之間的距離（即等效為雙縫的間距）為d=2a，光源到屏的距離（即雙縫到屏的距離）為L，根據雙縫干涉的相鄰亮條紋間距公式可得四、計算題（本題共3小題，共42分。解答應寫出必要的文字說明、方程式和重要的演算步驟，只寫出最后答案的不能得分。有數值計算的題，答案中必須明確寫出數值和單位）13.如圖所示，一列簡諧橫波沿x軸正向傳播，波速為，振幅為5cm，P、Q是平衡位置相距為1m的兩個質點，在時，P通過平衡位置沿y軸正方向運動，Q位于其平衡位置下方最大位移處，求：（1）該波的周期；（2）若波長大于1m，質點P在3s內通過的路程?！敬鸢浮浚?）（n=0，1，2……）；（2）【解析】【詳解】（1）波沿x軸正方向傳播，有（n=0，1，2……）解得s（n=0，1，2……）（2）若λ＞1m，則n=0T0=1sλ0=4m3s內的路程是S0=3×4×0.05=0.6m14.如圖所示為一等腰直角棱鏡的截面圖，一細光束從直角邊AB上的D點以角度入射，已知棱鏡的折射率為，邊AB的長為L，AD的距離為，光在真空中的傳播速度為c，（可能使用的數據，）問：（1）光束從棱鏡射出時的入射角；（2）光束在棱鏡中的傳播時間。（不考慮光在棱鏡中的多次反射）【答案】（1）；（2）【解析】【詳解】（1）光路圖如圖所示由折射定律可得玻璃折射率為可得根據幾何關系可得可得全反射定律因此全反射臨界角因此在E點發(fā)生全反射（2）光在玻璃中的傳播速度光從傳播到所需的時間根據幾何關系可得在中可得解得15.如圖所示，水平地面上放置著用輕質彈簧豎直連接的A、B物塊（兩端栓接），其中A的質量為m，彈簧的勁度系數為k。壓縮彈簧后釋放，A開始做簡諧運動，到達最高點時彈簧恰好為原長，此時，質量為m的物塊C以豎直向下的速度與A發(fā)生碰撞后粘在一起做簡諧運動（碰撞時間極短），當它們運動到最高點時，物塊B恰好對地面無壓力。已知彈簧彈性勢能的表達式為（其中x為彈簧的形變量），質量為m的彈簧振