海南省海口市2022-2023学年高二下学期期中考试物理试题（含解析）

海口市2022-2023学年高二下学期期中考试
物理试题
注意事项：
1．答卷前，考生务必将自己的姓名、准考证号填写在答题卡上。
2．回答选择题时，选出每小题答案后，用铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑。如需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其他答案标号。回答非选择题时，将答案写在答题卡上，写在本试卷上无效。
3．考试结束后，本试卷由考生自己保留，将答题卡交回。
一、单项选择题（本题共8小题，每小题3分，共24分。在每个小题给出的四个选项中，只有一个选项符合题意）
1. 如图所示，（a）→（b）→（c）→（d）过程是交流发电机发电的示意图，下列说法正确的是（　　）
A. 当线圈转到图（a）位置时，线圈平面与磁感线垂直，磁通量变化率最大
B. 从图（b）开始计时，线圈中电流i随时间t变化的关系是
C. 当线圈转到图（c）位置时，感应电流最小，且感应电流方向将要改变
D. 当线圈转到图（d）位置时，感应电动势最小，ab边感应电流方向为b→a
2. 某质点做简谐运动，其位移随时间变化的关系式为，则（　　）
A. 质点的振幅为
B. 质点的振动周期为
C. 时，质点到达距平衡位置最远处
D. 质点前内的位移为
3. 图甲为水平放置的弹簧振子，图乙为该弹簧振子的频闪照片。拍摄时底片沿着垂直于小球振动的方向从下向上匀速运动。图乙中M为时刻拍摄的小球的像，N为时刻拍摄的小球的像，不计阻力。下列说法正确的是（　　）
A. 小球在、时刻加速度方向相同
B. 增大底片匀速运动的速度，同样尺寸的底片上拍摄小球像的个数减少
C. 小球从时刻运动至平衡位置的时间大于从时刻运动至平衡位置的时间
D. 从时刻到时刻的过程中，弹簧的弹性势能逐渐减小，小球的动能逐渐增大
4. 如用所示，将一块平板玻璃放置在另一平板玻璃上，一端夹入两张纸片，从而在两玻璃表面间形成一个劈形空气薄膜，当紫光从上方入射后，从上往下看到明暗相间的等距条纹，下列说法中正确的是（　　）
A. 条纹是光的衍射形成的
B. 若抽去一张纸片，条纹变疏
C. 把紫光换成红光，条纹变密
D. 条纹是两玻璃上表面的反射光叠加形成的
5. 2020年伊始出现了罕见的新型冠状病毒，感染患者在医院进行治疗时，需要打吊瓶。如图所示，该病人正在输b吊瓶中的液体，输了一半时他的左手动了一下，这个动作拉扯到了输液管，使b吊瓶晃动了起来，紧接着待输的a、c吊瓶（液体均满瓶）也跟者晃动起来，假设悬挂三个瓶的细绳长度相同，b、c两吊瓶大小相同，a吊瓶比b、c小一些，则（　　）
A. b、c两吊瓶发生共振
B. a、b、c三个吊瓶均做自由振动
C. b、c两吊瓶的振幅相同
D. a、b、c三个吊瓶的振动周期相同
6. 如图甲所示，单匝矩形线框在匀强磁场B中，绕与磁场B垂直的轴速转动。已知线框电阻R，转动周期T，穿过线框的磁通量与时间t的关系图，如图乙所示。则下列说法错误的是（　　）
A. 时刻，线框平面所受安培力为零
B. 感应电流的有效值为
C. 到过程中，线框导线截面流过的电荷量为
D. 线框转动一周，线框中产生的热量为
7. 如图所示的电路中，电源的电动势E和内阻r一定，A、B为平行板电容器的两块正对金属板，为光敏电阻，电阻随光强的增大而减小。当的滑动触头P在a端时，闭合开关S，此时电流表A和电压表V的示数分别为和。以下说法正确的是（　　）
A. 若仅将的滑动触头P向b端移动，则不变，增大
B. 若仅增大A、B板间距离，则电容器所带电荷量增大
C. 若仅用更强的光照射，则增大，减小，电容器所带电荷量减少
D. 若仅用更强的光照射，则变化量的绝对值与变化量的绝对值的比值变小
8. 第四届中国质量获奖者——福耀集团，其生产的汽车玻璃以超高的品质取得了世界八大汽车厂商的认证。参加社会实践的某高中学生利用所学的光学知识测出了一款汽车玻璃样品的折射率。如图所示，该学生将一束光线以入射角从空气射向厚度h=2cm的平行板玻璃，测出下界面出射光线的出射点与上界面入射光线的法线之间的距离d=1cm。则此玻璃的折射率n为（　　）
A. B. C. D.
二、多项选择题（本题共5小题，每小题4分，共20分。在每个小题给出的四个选项中，有多个选项符合题意，全部选对的得4分，选对而不全的得2分，错选或不选的得0分。）
9. 半径为R的均质透明半圆柱体的横截面示意图如图所示。一绿色细光束平行于直径AC从P点射向半圆柱体，进入半圆柱体后，经PC面反射，到达AC面。P点到直径AC的距离为，透明半圆柱体对绿光的折射率为，仅考虑第一次到达AC面的光线。则下列说法正确的是（　　）
A. 绿光束AC面上一定发生全反射
B. 绿光束在AC面上一定不会发生全反射
C. 若入射光束为红色光束，则到达AC面的光一定不会发生全反射
D. 若入射光束为红色光束，则到达AC面的光一定发生全反射
10. 甲、乙两列简谐横波在同一均匀介质中传播，甲波沿x轴正方向传播，乙波沿x轴负方向传播，时刻两列波恰好在坐标原点相遇，波形图如图所示。则（　　）
A. 处的质点起振时向y轴负向运动
B. 甲、乙两列波具有相干性
C. x坐标为的点振幅为
D. 两个相邻振动加强点间的距离为
11. 如图所示，在第十四届中国航展上空，歼-20穿云破雾、呈现了驾“七彩祥云”壮观景象。因为飞机的发动机喷出高温尾流会使得飞机周围的空气经过机翼后膨胀降温，在飞机表面形成一层水雾。阳光照射到水雾上，由于不同颜色的光折射率不同，就会形成七彩光芒。如下右图所示，将原理简化并作出光路图。已知a光与界面的夹角为。b光的折射率为，b光与法线的夹角为，光在空气中的传播速度为c，水雾半球的半径为R。（　　）
A. a光在水雾半球中的传播时间为
B. a光光子的能量比b光光子的能量小
C. 若两种光从水中射向空气，a光的临界角较小
D. 若a光是蓝色光的话，b光可能是紫色光
12. 如图所示，S1、S2是两个相干波源，它们振动同步且振幅不同。实线和虚线分别表示在某一时刻它们所发出的波的波峰和波谷。与S1、S2共面的 a、b、c、d 四点中，b、d位于S1与S2的连线的垂直平分线上。关于a、b、c、d四点的振动情况，下列说法正确的是（　　）
A. 质点a振动最弱，质点b、c振动最强，质点d振动介于最强与最弱之间
B. 质点a振动最弱，质点b、c、d振动最强
C. 该时刻质点a的位移为0， 质点b、c、d的位移均为最大
D. 再过后的时刻，a、b、c三个质点都将处于各自的平衡位置
13. 一列简谐横波在时的波形图如图甲所示，P是介质中的质点，图乙是质点P的振动图像，已知该波在介质中的传播速度为，则（　　）
A. 该波沿x轴负方向传播
B. 再经过，质点P运动的路程为
C. 时质点P离开平衡位置的位移
D. 质点P的平衡位置坐标为
三、实验题（本题共2小题，14题10分，15题8分，共18分。把答案写在答题卡中指定的答题处）
14. 一同学在半径为的光滑圆弧面内做测定重力加速度的实验（如图1所示）。他用一个直径为质量分布均匀的光滑实心球。操作步骤如下：①将小球从槽中接近最低处（虚线）静止释放；②测量多次全振动的时间并准确求出周期；③将圆弧面半径和周期代入单摆周期公式求出重力加速度。
（1）他在以上操作中有一个步骤需要改正，若不改正，测量所得的重力加速度的值与真实值相比会______（选填“偏大”、“不变”或“偏小”）。
（2）如图2是一组同学选择几个半径r不同均匀光滑实心球进行了正确实验，他们将测出的周期与小球的半径r关系画出了如图2所示的图线，请你根据该图写出确定重力加速度的表达式________。
15. 如图为某同学组装完成的简易多用电表的电路图。图中E是电池；、、、和是固定电阻，是可变电阻；虚线方框内为换挡开关，A端和B端分别与两表笔相连。该多用电表有5个挡位，5个挡位分别为直流电压挡和挡。直流电流和挡，欧姆挡。
（1）测量时，接线柱B接是________（填“红”或“黑”）表笔；电路中与的比值________（填“大于”“小于”或“等于”）；
（2）若电池E的电动势为，当把开关B端接到位置3，短接A、B表笔进行欧姆调零后，用该挡测量一个未知电阻阻值，指针偏转到电流表G满偏刻度的处，则该电阻的阻值为________。电池E使用时间较长，电池的电动势变小、内阻变大；重新调零后，实验要求若被测电阻阻值等于中值电阻时，测量的相对误差不能超过，则电池电动势降低为________（结果保留三位有效数字）时必须更换电池。
16. 如图为双缝干涉的实验示意图，光源发出的光经滤光片成为单色光，然后通过单缝和双缝，在光屏上出现明暗相间的条纹。
（1）关于该实验，下列说法正确的是________（填正确答案标号）。
A．增大单缝到双缝的距离，干涉条纹间距变窄
B．将蓝色滤光片换成红色滤光片，干涉条纹间距变窄
C．换一个两缝之间距离较大的双缝，干涉条纹间距变窄
D．去掉滤光片后，将观察到彩色的干涉条纹
（2）在利用双缝干涉测量光的波长的实验中，需要从标尺上读出某条亮纹的位置。图乙中所示（标尺0刻度被遮）的读数是________。
（3）若缝与缝间相距d，双缝到屏间的距离为L，相邻两个亮条纹中心的距离为，某同学在两个亮条纹之间测量，测出以下结果，其他数据为：，，测量的情况如图所示。由此可计算出该光的波长为________m（保留两位有效数字）。
四、解答题（本题共3小题，16题10分、17题12分、18题14分，共38分。把答案写在答题卡中指定的答题处，要求写出必要的文字说明、方程式和演算步骤。）
17. 一列沿着x轴正方向传播的简谐横波，波长，平衡位置在x轴的两质点A、B的坐标分别为、，波传到B点开始计时，A、B的振动图像如图甲所示。
（1）在图乙中画出时刻的波形图；
（2）求该波的传播速度。
18. 近年来，对具有负折射率人工材料的光学性质及应用的研究备受关注，该材料折射率为负值（n<0）。如图甲所示，光从真空射入负折射率材料时，入射角和折射角的大小关系仍然遵从折射定律，但折射角取负值，即折射光线和入射光线位于界面法线同侧，如图乙所示，在真空中对称放置两个完全相同的负折射率材料制作的直角三棱镜A、B，顶角为θ，A、B两棱镜斜面相互平行放置，两斜面间的距离为d。一束包含有两种频率光的激光，从A棱镜上的P点垂直入射，它们在棱镜中的折射率分别为，，在B棱镜下方有一平行于下表面的光屏。
（1）为使两种频率的光都能从棱镜A斜面射出，求θ的取值范围；
（2）若θ=30°，求激光通过两棱镜后，打在光屏上的两点间的距离。
19. 如图所示，质量为、倾角为的斜面体（斜面光滑且足够长）放在粗糙的水平地面上，底部与地面的动摩擦因数为，斜面顶端与劲度系数为自然长度为的轻质弹簧相连，弹簧的另一端连接着质量为的物块。压缩弹簧使其长度为时将物块由静止开始释放，且物块在以后的运动中，斜面体始终处于静止状态，重力加速度为。
（1）选物块的平衡位置为坐标原点，沿斜面向下为正方向建立坐标轴，用x表示物块相对于平衡位置的位移，证明物块做简谐运动；
（2）求弹簧的最大伸长量；
（3）爱钻研的小明同学思考能否将重力势能和弹性势能这两个势能等效地看成一个势能。试帮助小明论述是否可以引进“等效势能”。若可以，以小滑块运动的平衡位置为坐标原点O，平行斜面向上建立一维坐标系，求出“等效势能”的表达式（规定坐标原点为“等效势能”的零点）；若不可以，请说明理由。
（4）为使斜面始终处于静止状态，动摩擦因数应满足什么条件（假设滑动摩擦力等于最大静摩擦力）？
海口市2022-2023学年高二下学期期中考试
物理试题
注意事项：
1．答卷前，考生务必将自己的姓名、准考证号填写在答题卡上。
2．回答选择题时，选出每小题答案后，用铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑。如需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其他答案标号。回答非选择题时，将答案写在答题卡上，写在本试卷上无效。
3．考试结束后，本试卷由考生自己保留，将答题卡交回。
一、单项选择题（本题共8小题，每小题3分，共24分。在每个小题给出的四个选项中，只有一个选项符合题意）
1. 如图所示，（a）→（b）→（c）→（d）过程是交流发电机发电的示意图，下列说法正确的是（　　）
A. 当线圈转到图（a）位置时，线圈平面与磁感线垂直，磁通量变化率最大
B. 从图（b）开始计时，线圈中电流i随时间t变化的关系是
C. 当线圈转到图（c）位置时，感应电流最小，且感应电流方向将要改变
D. 当线圈转到图（d）位置时，感应电动势最小，ab边感应电流方向为b→a
【答案】C
【解析】
【详解】A．当线圈转到图（a）位置时，线圈平面与磁感线垂直，磁通量最大，但是此时是中性面，产生的感应电流为零，即磁通量的变化率为0，选项A错误；
B．从图（b）开始计时，b图是与中性面垂直的平面，此时线圈中产 生的感应电流最大，故线圈中电流i随时间t变化的关系是，选项B错误；
C．当线圈转到图（c）位置时，此时也是线圈的中性面的位置，此时感应电流最小，且感应电流方向将要改变，选项C正确；
D．当线圈转到图（d）位置时，线圈的两边切割磁感线的速度最大，故感应电动势最大，由右手定则可知，ab边感应电流方向为b→a，选项D错误。
故选C。
2. 某质点做简谐运动，其位移随时间变化的关系式为，则（　　）
A. 质点的振幅为
B. 质点的振动周期为
C. 时，质点到达距平衡位置最远处
D. 质点前内的位移为
【答案】D
【解析】
【详解】AB．根据位移随时间变化的关系式
可知质点振幅为
质点的振动周期为
故AB错误；
C．时，质点的位移为
可知此时质点刚好到达平衡位置，故C错误；
D．时，质点的位移为
时，质点的位移为
则质点前内的位移为
故D正确。
故选D
3. 图甲为水平放置的弹簧振子，图乙为该弹簧振子的频闪照片。拍摄时底片沿着垂直于小球振动的方向从下向上匀速运动。图乙中M为时刻拍摄的小球的像，N为时刻拍摄的小球的像，不计阻力。下列说法正确的是（　　）
A. 小球在、时刻的加速度方向相同
B. 增大底片匀速运动的速度，同样尺寸的底片上拍摄小球像的个数减少
C. 小球从时刻运动至平衡位置的时间大于从时刻运动至平衡位置的时间
D. 从时刻到时刻的过程中，弹簧的弹性势能逐渐减小，小球的动能逐渐增大
【答案】B
【解析】
【详解】A．小球做简谐振动，加速度方向指向平衡位置，由图可知小球在、时刻的加速度方向相反，A错误；
B．小球做简谐振动的周期不变，增大增大底片匀速运动的速度，则底片运动的时间减少，拍摄小球像的个数减少，B正确；
C．由图可知，点为振幅最大处向平衡位置振动，则小球从时刻运动至平衡位置的时间为,小球在位置先向最大振幅处振动，再向平衡位置运动，从时刻运动至平衡位置的时间大于,所以小球从时刻运动至平衡位置的时间小于从时刻运动至平衡位置的时间，C错误；
D．从时刻到时刻的过程中，弹簧弹力对小球先做正功后做负功，弹簧的弹性势能先减小后增大，小球的动能先增大后减小，D错误。
故选B。
4. 如用所示，将一块平板玻璃放置在另一平板玻璃上，一端夹入两张纸片，从而在两玻璃表面间形成一个劈形空气薄膜，当紫光从上方入射后，从上往下看到明暗相间的等距条纹，下列说法中正确的是（　　）
A. 条纹是光的衍射形成的
B. 若抽去一张纸片，条纹变疏
C. 把紫光换成红光，条纹变密
D. 条纹是两玻璃上表面的反射光叠加形成的
【答案】B
【解析】
【详解】A．此为薄膜干涉现象，条纹是光的干涉形成的，故A错误；
B．若抽去一张纸片，同一位置的两反射光的光程差减小，观察到的条纹变疏，故B正确；
C．把紫光换成红光，波长变大，根据
则条纹变疏，故C错误；
D．干涉条纹是光在空气劈尖膜的前后两表面反射形成的两列光波叠加形成的，故D错误。
故选B。
5. 2020年伊始出现了罕见的新型冠状病毒，感染患者在医院进行治疗时，需要打吊瓶。如图所示，该病人正在输b吊瓶中的液体，输了一半时他的左手动了一下，这个动作拉扯到了输液管，使b吊瓶晃动了起来，紧接着待输的a、c吊瓶（液体均满瓶）也跟者晃动起来，假设悬挂三个瓶的细绳长度相同，b、c两吊瓶大小相同，a吊瓶比b、c小一些，则（　　）
A. b、c两吊瓶发生共振
B. a、b、c三个吊瓶均做自由振动
C. b、c两吊瓶的振幅相同
D. a、b、c三个吊瓶的振动周期相同
【答案】D
【解析】
【详解】A．b、c吊瓶的重心位置不同，因此有效摆长不同，所以不会发生共振，故A错误；
B．只有b做自由振动，a、c均做受迫振动，故B错误；
C．b、c摆长不同，则两吊瓶的振幅不同，故C错误；
D．振动周期等于驱动力周期，因此三个吊瓶周期相同，故D正确。
故选D。
6. 如图甲所示，单匝矩形线框在匀强磁场B中，绕与磁场B垂直的轴速转动。已知线框电阻R，转动周期T，穿过线框的磁通量与时间t的关系图，如图乙所示。则下列说法错误的是（　　）
A. 时刻，线框平面所受安培力为零
B. 感应电流的有效值为
C. 到过程中，线框导线截面流过的电荷量为
D. 线框转动一周，线框中产生的热量为
【答案】C
【解析】
【详解】A．时刻，回路磁通量为零，感应电动势最大，感应电流最大，切割磁感线的两边所受安培力大小相同，方向相反，线框平面所受安培力为零。A正确；
B．角速度
感应电动势最大值
感应电流最大值
有效值
B正确；
C．到过程中，线框导线截面流过的电荷量为
C错误；
D．根据功能关系可知，线框转一周外力所做的功等于线框消耗的电能，即
D正确；
故选C。
7. 如图所示的电路中，电源的电动势E和内阻r一定，A、B为平行板电容器的两块正对金属板，为光敏电阻，电阻随光强的增大而减小。当的滑动触头P在a端时，闭合开关S，此时电流表A和电压表V的示数分别为和。以下说法正确的是（　　）
A. 若仅将的滑动触头P向b端移动，则不变，增大
B. 若仅增大A、B板间距离，则电容器所带电荷量增大
C. 若仅用更强的光照射，则增大，减小，电容器所带电荷量减少
D. 若仅用更强的光照射，则变化量的绝对值与变化量的绝对值的比值变小
【答案】C
【解析】
【详解】A．若仅将的滑动触头P向b端移动，所在支路有电容器，是被断路的，则、均保持不变；故A错误；
B．根据
，
若仅增大A、B板间距离，电容器电容减小，由于电容器两端电压不变，则电容器所带电荷量减小，故B错误；
C．若仅用更强的光照射，阻值随光照强度的增大而减小，总电阻减小，根据闭合电路欧姆定律可知，电路总电流增大，路端电压减小，即增大，减小；则定值电阻两端电压增大，电容器两端的电压减小，根据
可知电容器电荷量减少，故C正确；
D．根据闭合电路欧姆定律可得
可得
则变化量的绝对值与变化量的绝对值的比值等于电源的内电阻，保持不变，故D错误。
故选C。
8. 第四届中国质量获奖者——福耀集团，其生产的汽车玻璃以超高的品质取得了世界八大汽车厂商的认证。参加社会实践的某高中学生利用所学的光学知识测出了一款汽车玻璃样品的折射率。如图所示，该学生将一束光线以入射角从空气射向厚度h=2cm的平行板玻璃，测出下界面出射光线的出射点与上界面入射光线的法线之间的距离d=1cm。则此玻璃的折射率n为（　　）
A. B. C. D.
【答案】C
【解析】
【详解】根据几何关系可知
因此该玻璃的折射率
故选C。
二、多项选择题（本题共5小题，每小题4分，共20分。在每个小题给出的四个选项中，有多个选项符合题意，全部选对的得4分，选对而不全的得2分，错选或不选的得0分。）
9. 半径为R的均质透明半圆柱体的横截面示意图如图所示。一绿色细光束平行于直径AC从P点射向半圆柱体，进入半圆柱体后，经PC面反射，到达AC面。P点到直径AC的距离为，透明半圆柱体对绿光的折射率为，仅考虑第一次到达AC面的光线。则下列说法正确的是（　　）
A. 绿光束在AC面上一定发生全反射
B. 绿光束在AC面上一定不会发生全反射
C. 若入射光束为红色光束，则到达AC面的光一定不会发生全反射
D. 若入射光束为红色光束，则到达AC面的光一定发生全反射
【答案】AC
【解析】
【详解】AB．作出光路，如图所示
令在P点入射角为，折射角为，根据几何关系有
解得
根据
解得
则有
则有
即绿光在AC面上的入射角恰好等于，绿光的临界角
解得
可知，绿光束AC面上一定发生全反射，A正确，B错误；
CD．若入射光束为红色光束，根据光谱对应的规律可知，红光在半圆柱体中的折射率小于绿光，即当红光从P点入射时，折射角增大，根据上述光路结合几何关系可知，红光在AC界面上的入射角小于绿光在AC界面上的入射角，而红光发生全反射的临界角大于绿光的临界角，即红光在AC界面上的入射角小于其临界角，结合上述可知，若入射光束为红色光束，则到达AC面的光一定不会发生全反射，C正确，D错误。
故选AC。
10. 甲、乙两列简谐横波在同一均匀介质中传播，甲波沿x轴正方向传播，乙波沿x轴负方向传播，时刻两列波恰好在坐标原点相遇，波形图如图所示。则（　　）
A. 处的质点起振时向y轴负向运动
B. 甲、乙两列波具有相干性
C. x坐标为的点振幅为
D. 两个相邻振动加强点间的距离为
【答案】BCD
【解析】
【详解】A．处的质点起振是由甲波引起的，由图像可知甲波在坐标原点起振时向y轴正向运动，则处的质点起振时向y轴正向运动，故A错误；
B．甲、乙两列简谐横波在同一均匀介质中传播，可知传播速度相等，由图像可知两波波长相等，则甲、乙两列波具有相同的频率，甲、乙两列波具有相干性，故B正确；
C．由于甲、乙两列波的波速相等，由图像可知，当甲波波峰传到x坐标为处时，乙波波谷也刚好传到x坐标为处，故x坐标为的点为振动减弱点，其振幅为
故C正确；
D．由于甲乙两波波长相等，波速相等，又同时传播到坐标原点，设乙波波源坐标为，则甲波波源坐标为，设两波源间的两点分别为相邻的振动加强点，坐标分别为、，则有
可知两个相邻振动加强点间的距离为
故D正确。
故选BCD。
11. 如图所示，在第十四届中国航展上空，歼-20穿云破雾、呈现了驾“七彩祥云”的壮观景象。因为飞机的发动机喷出高温尾流会使得飞机周围的空气经过机翼后膨胀降温，在飞机表面形成一层水雾。阳光照射到水雾上，由于不同颜色的光折射率不同，就会形成七彩光芒。如下右图所示，将原理简化并作出光路图。已知a光与界面的夹角为。b光的折射率为，b光与法线的夹角为，光在空气中的传播速度为c，水雾半球的半径为R。（　　）
A. a光在水雾半球中的传播时间为
B. a光光子的能量比b光光子的能量小
C. 若两种光从水中射向空气，a光的临界角较小
D. 若a光是蓝色光的话，b光可能是紫色光
【答案】AC
【解析】
【详解】A．设入射角为，由折射定律可知，对b光
解得
对于a光，由折射定律可知
设a光在水雾半球中传播的速度为，可得
则a光在水雾半球中的传播时间
故A正确；
BD．由于水雾对a光的折射率大于对b光的折射率，可知a光的频率大于b光的频率，则a光光子的能量比b光光子的能量大，若a光是蓝色光的话，b光不可能是紫色光，故BD错误；
C．根据全反射临界角公式
由于水雾对a光的折射率大于对b光的折射率，可知a光发生全反射的临界角小于b光发生全反射的临界角，故C正确。
故选AC。
12. 如图所示，S1、S2是两个相干波源，它们振动同步且振幅不同。实线和虚线分别表示在某一时刻它们所发出的波的波峰和波谷。与S1、S2共面的 a、b、c、d 四点中，b、d位于S1与S2的连线的垂直平分线上。关于a、b、c、d四点的振动情况，下列说法正确的是（　　）
A. 质点a振动最弱，质点b、c振动最强，质点d振动介于最强与最弱之间
B. 质点a振动最弱，质点b、c、d振动最强
C. 该时刻质点a的位移为0， 质点b、c、d的位移均为最大
D. 再过后的时刻，a、b、c三个质点都将处于各自的平衡位置
【答案】BD
【解析】
【详解】AB．此时b质点处是两列波波峰与波峰叠加的地方，c质点处是波谷与波谷叠加的地方，振动是最强的。d处在振动加强的区域，振动也是最强的。即b、c、d质点振动都最强。a处是波峰与波谷相遇处振动最弱，故A错误，B正确；
C．a处是波峰与波谷相遇处，但因为两波振幅不同，故位移不为0；此时b质点处是两列波波峰与波峰叠加的地方，c质点处是波谷与波谷叠加的地方，其位移最大；d处在振动加强的区域，但即不是在波峰与波峰叠加的区域，也不是在波谷与波谷叠加的区域，此时位移不是最大。故C错误；
D．图示时刻a在波峰与波谷相遇处，b在波峰，c在波谷，再过后的时刻a、b、c三个质点都将处于各自的平衡位置，故D正确；
故选BD。
13. 一列简谐横波在时的波形图如图甲所示，P是介质中的质点，图乙是质点P的振动图像，已知该波在介质中的传播速度为，则（　　）
A. 该波沿x轴负方向传播
B. 再经过，质点P运动的路程为
C. 时质点P离开平衡位置的位移
D. 质点P的平衡位置坐标为
【答案】BD
【解析】
【详解】A．由乙图可知时，P点振动方向向上，根据波形平移法可知，该波沿x轴正方向传播，故A错误；
B．由乙图可知，周期为，由
可知再经过，质点P运动的路程为
故B正确；
C．由乙图可知P点振动方程为
则时质点P离开平衡位置的位移为
故C错误；
D．波长为
由图甲可知，时，波动方程为
设质点P的平衡位置坐标为，则有
解得
故D正确。
故选BD。
三、实验题（本题共2小题，14题10分，15题8分，共18分。把答案写在答题卡中指定的答题处）
14. 一同学在半径为的光滑圆弧面内做测定重力加速度的实验（如图1所示）。他用一个直径为质量分布均匀的光滑实心球。操作步骤如下：①将小球从槽中接近最低处（虚线）静止释放；②测量多次全振动的时间并准确求出周期；③将圆弧面半径和周期代入单摆周期公式求出重力加速度。
（1）他在以上操作中有一个步骤需要改正，若不改正，测量所得的重力加速度的值与真实值相比会______（选填“偏大”、“不变”或“偏小”）。
（2）如图2是一组同学选择几个半径r不同的均匀光滑实心球进行了正确实验，他们将测出的周期与小球的半径r关系画出了如图2所示的图线，请你根据该图写出确定重力加速度的表达式________。
【答案】 ①. 偏大 ②. g=
【解析】
【详解】（1）[1] 步骤③中，实际摆长是悬点到球心的距离，故计算摆长时应该用圆弧面半径R减去球的半径r；根据单摆周期公式，实际摆球摆动过程中，摆长测量值偏大，故重力加速度的测量值也偏大；
（2）[2] 根据单摆周期公式，有
变形得到：
图像是关系图是直线，结合表达式可知其斜率表示-g，故斜率的绝对值表示g；
结合图像，重力加速度等于斜率绝对值，为
15. 如图为某同学组装完成的简易多用电表的电路图。图中E是电池；、、、和是固定电阻，是可变电阻；虚线方框内为换挡开关，A端和B端分别与两表笔相连。该多用电表有5个挡位，5个挡位分别为直流电压挡和挡。直流电流和挡，欧姆挡。
（1）测量时，接线柱B接的是________（填“红”或“黑”）表笔；电路中与的比值________（填“大于”“小于”或“等于”）；
（2）若电池E的电动势为，当把开关B端接到位置3，短接A、B表笔进行欧姆调零后，用该挡测量一个未知电阻阻值，指针偏转到电流表G满偏刻度的处，则该电阻的阻值为________。电池E使用时间较长，电池的电动势变小、内阻变大；重新调零后，实验要求若被测电阻阻值等于中值电阻时，测量的相对误差不能超过，则电池电动势降低为________（结果保留三位有效数字）时必须更换电池。
【答案】 ①. 红 ②. 小于 ③. 500 ④. 1.43
【解析】
【详解】（1）[1]由图可知，B端接3时与电源负极连接，则接线柱B接的是红表笔；
[2]由图可知，B端接4时，为直流电压挡；B端接5时，为直流电压挡；则有
可得
，
则有
（2）[3]当把开关B端接到位置3，由题意和电路图可知，电路最大电流为；短接A、B表笔，进行欧姆调零，则有
解得
用该挡测量一个未知电阻阻值，指针偏转到电流表G满偏刻度的处，有
联立解得
[4]当电动势变小，内阻变大时，重新进行欧姆调零，其满偏电流保持不变，根据闭合电路欧姆定律可得
若被测电阻阻值等于中值电阻时，则有
根据题意由
解得
此时
联立解得
则电池电动势降低为时必须更换电池。
16. 如图为双缝干涉的实验示意图，光源发出的光经滤光片成为单色光，然后通过单缝和双缝，在光屏上出现明暗相间的条纹。
（1）关于该实验，下列说法正确的是________（填正确答案标号）。
A．增大单缝到双缝的距离，干涉条纹间距变窄
B．将蓝色滤光片换成红色滤光片，干涉条纹间距变窄
C．换一个两缝之间距离较大的双缝，干涉条纹间距变窄
D．去掉滤光片后，将观察到彩色的干涉条纹
（2）在利用双缝干涉测量光的波长的实验中，需要从标尺上读出某条亮纹的位置。图乙中所示（标尺0刻度被遮）的读数是________。
（3）若缝与缝间相距d，双缝到屏间的距离为L，相邻两个亮条纹中心的距离为，某同学在两个亮条纹之间测量，测出以下结果，其他数据为：，，测量的情况如图所示。由此可计算出该光的波长为________m（保留两位有效数字）。
【答案】 ①. CD##DC ②. 1.80 ③.
【解析】
【详解】（1）[1]
ABC．根据双缝干涉相邻条纹间距公式
增大单缝到双缝的距离，干涉条纹间距不变；将蓝色滤光片换成红色滤光片，波长变大，干涉条纹间距变宽；换一个两缝之间距离较大的双缝，干涉条纹间距变窄，故AB错误，C正确；
D．去掉滤光片后，由于不同颜色光的波长不相同，将观察到彩色的干涉条纹，故D正确。
故选CD。
（2）[2]20游标卡尺的精确值为，由图乙可知，游标尺第16格与主尺刻度线对齐，则读数为
（3）[3]由图可知
根据
可得该光的波长为
四、解答题（本题共3小题，16题10分、17题12分、18题14分，共38分。把答案写在答题卡中指定的答题处，要求写出必要的文字说明、方程式和演算步骤。）
17. 一列沿着x轴正方向传播的简谐横波，波长，平衡位置在x轴的两质点A、B的坐标分别为、，波传到B点开始计时，A、B的振动图像如图甲所示。
（1）在图乙中画出时刻的波形图；
（2）求该波的传播速度。
【答案】（1）；（2）
【解析】
【详解】（1）根据振动图像可知，时刻，质点A位于波谷，质点B位于平衡位置向上振动，作出的波形图如图所示
（2）波沿x轴正方向传播，时，质点B开始沿y轴正方向振动，结合振动图像可知机械波的周期
由于波长，则有
，
解得
18. 近年来，对具有负折射率人工材料的光学性质及应用的研究备受关注，该材料折射率为负值（n<0）。如图甲所示，光从真空射入负折射率材料时，入射角和折射角的大小关系仍然遵从折射定律，但折射角取负值，即折射光线和入射光线位于界面法线同侧，如图乙所示，在真空中对称放置两个完全相同的负折射率材料制作的直角三棱镜A、B，顶角为θ，A、B两棱镜斜面相互平行放置，两斜面间的距离为d。一束包含有两种频率光的激光，从A棱镜上的P点垂直入射，它们在棱镜中的折射率分别为，，在B棱镜下方有一平行于下表面的光屏。
（1）为使两种频率的光都能从棱镜A斜面射出，求θ的取值范围；
（2）若θ=30°，求激光通过两棱镜后，打在光屏上的两点间的距离。
【答案】（1）；（2）
【解析】
【详解】（1）分析可知两光线的入射角等于棱镜的顶角，若两光线能从棱镜A斜面射出，应小于两光线最小的临界角，由
得
所以的取值范围为
（2）两束光传播的光路图如图所示，由折射定律可知
由几何关系可知
得
19. 如图所示，质量为、倾角为的斜面体（斜面光滑且足够长）放在粗糙的水平地面上，底部与地面的动摩擦因数为，斜面顶端与劲度系数为自然长度为的轻质弹簧相连，弹簧的另一端连接着质量为的物块。压缩弹簧使其长度为时将物块由静止开始释放，且物块在以后的运动中，斜面体始终处于静止状态，重力加速度为。
（1）选物块的平衡位置为坐标原点，沿斜面向下为正方向建立坐标轴，用x表示物块相对于平衡位置的位移，证明物块做简谐运动；
（2）求弹簧的最大伸长量；
（3）爱钻研的小明同学思考能否将重力势能和弹性势能这两个势能等效地看成一个势能。试帮助小明论述是否可以引进“等效势能”。若可以，以小滑块运动的平衡位置为坐标原点O，平行斜面向上建立一维坐标系，求出“等效势能”的表达式（规定坐标原点为“等效势能”的零点）；若不可以，请说明理由。
（4）为使斜面始终处于静止状态，动摩擦因数应满足什么条件（假设滑动摩擦力等于最大静摩擦力）？
【答案】（1）见解析；（2）；（3）见解析；（4）
【解析】
【详解】（1）设物块在斜面上平衡时，弹簧伸长量为，根据平衡条件有
解得
选物块的平衡位置为坐标原点，沿斜面向下为正方向建立坐标轴，用表示物块相对于平衡位置的位移，则弹簧伸长量为，物块所受合力为
联立可得
可知物块做简谐运动。
（2）由题可知，物块做简谐振动的振幅为
由对称性可知，最大伸长量为
（3）可以引入，因为重力和弹簧弹力合力做功和路径无关。由（1）可知
作出图像如下图所示
由图像的物理意义可知，小滑块从O点运动到任意点的过程中，力做负功，且做功的数值等于图中带阴影三角形的面积，即有
设“等效势能”为，由功能关系得
由于规定坐标原点为“等效势能”的零点，即
联立可得
（4）以斜面、物块和弹簧为系统，当物块处于最高点时，物块的加速度最大，且沿斜面向下，大小为
此时系统失重最大，地面对斜面的支持力最小，且地面对斜面的摩擦力最大；根据牛顿第二定律可得
可得
又
联立可得动摩擦因数应满足