河南省2023-2024学年高二下学期4月质量监测物理试卷（含答案）

河南省2023-2024学年高二下学期4月质量监测
物理
全卷满分100分，考试时间75分钟。
注意事项：
1．答题前，先将自己的姓名、准考证号填写在试卷和答题卡上，并将条形码粘贴在答题卡上的指定位置。
2．请按题号顺序在答题卡上各题目的答题区域内作答，写在试卷、草稿纸和答题卡上的非答题区域均无效。
3．选择题用2B铅笔在答题卡上把所选答案的标号涂黑；非选择题用黑色签字笔在答题卡上作答；字体工整，笔迹清楚。
4．考试结束后，请将试卷和答题卡一并上交。
5．本卷主要考查内容：选择性必修第一册第二~四章。
一、选择题：本题共7小题，每小题4分，共28分．在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的．
1．下列说法正确的是（ ）
A．检验工件平整度的操作中，如图甲所示，上面为标准件，下面为待检测工件，通过干涉条纹可推断出P为凸处、Q为凹处
B．图乙为光照射到圆盘上，在圆盘后得到的衍射图样
C．图丙光导纤维传递光信号的原理是利用光的全反射现象，必须满足外套的折射率比内芯的大
D．图丁的原理和照相机镜头表面涂上增透膜的原理是相同的
2．在匀质轻绳上有两个波源、，可上下振动产生绳波．质点B位于两波源连线的中点，如图所示．时两波源同时开始向上振动，振动方程分别为，则下列说法正确的是（ ）
A．B为振动减弱点 B．B的位移始终为零
C．质点B开始振动后2s内通过的路程为600cm D．质点B开始振动后2s内通过的路程为60cm
3．如图甲所示为共振的演示装置，实验时，让不同摆长的摆依次振动起来，得出单摆M的振幅与驱动力频率的关系图像如图乙所示，已知，则下列说法正确的是（ ）
A．M的固有频率为0.5Hz B．M的摆长约为2m
C．M的周期始终为2s D．摆长为0.5m的单摆振动时，M的振幅最大
4．如图所示，水面上漂浮一半径为的圆形荷叶，O点为荷叶的圆心，一只小蝌蚪从距水面的A点以速度竖直向下匀速运动，A点在O点的正下方，已知水的折射率为，则在小蝌蚪向下运动过程中，在水面之上看不到小蝌蚪的时间为（ ）
A． B． C． D．
5．如图所示为质点P的振动图像，可知（ ）
A．时质点P的振动方向沿y轴正方向 B．时质点P的加速度方向沿y轴正方向
C．时质点P的位移为 D．时质点P的位移为
6．一束光线从介质M通过介质N进入介质Q，其光路图如图所示．则光在介质M、N、Q中的传播速度（ ）
A． B． C． D．
7．一列简谐横波沿x轴正方向传播，时波形如图甲所示，图乙是波上某一质点的振动图像，下列说法正确的是（ ）
A．该波的波速大小为2m/s
B．该波能使固有频率为的物体发生共振
C．该波的振幅为38cm
D．在60s内，该波上的任意振动质点运动的路程均为3.8m
二、选择题：本题共3小题，每小题6分，共18分．在每小题给出的四个选项中，有多项符合题目要求．全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分．
8．如图所示，一列简谐横波沿x轴正方向传播，a、b为x轴上平衡位置相距为9m的两质点，a质点的振动方程为，b质点的振动方程为，则这列波的波速可能为（ ）
A．12m/s B．3m/s C．5m/s D．2.4m/s
9．双彩虹形成的示意图如图所示，一束白光L由左侧射入水滴，a、b是白光在水滴中经过两次折射和一次反射后的两条出射光线（a、b是单色光）．下列说法正确的是（ ）
A．a光在水滴中的波长大于b光在水滴中的波长
B．a光在水滴中的波长小于b光在水滴中的波长
C．改变白光L的入射角度，从水滴到空气，a光不可能发生全反射
D．改变白光L的入射角度，从水滴到空气，b光有可能发生全反射
10．一列简谐横波在时刻的波形如图中的实线所示，时刻的波形如图中虚线所示．若该波沿x轴负方向传播，则该波的传播速度可能是（ ）
A．3m/s B．6m/s C．4m/s D．15m/s
三、非选择题：本题共5小题，共54分．
11．（6分）某同学在利用单摆测量当地的重力加速度实验中，采用如图甲所示装置，将细线的上端固定在铁架台上，下端系一小钢球，就做成了单摆．
（1）用游标卡尺测量小球的直径，如图乙所示，小球直径为______mm；
（2）实验中下列做法正确的是______；
A．摆球要选择质量大些、体积小些的钢球
B．摆线要选择弹性大些的，并且尽可能短一些
C．为了使摆的周期大一些，以方便测量，开始时拉开摆球，使摆线相距平衡位置有较大的角度
D．将摆球拉到合适位置，释放摆球，当摆球振动稳定后，从平衡位置开始计时，记下摆球做50次全振动所用的时间，则单摆周期
（3）实验中改变摆长L获得多组实验数据，正确操作后作出的图像为图丙中图线②．某同学误将悬点到小球下端的距离记为摆长L，其他实验步骤均正确，作出的图线应当是图丙中______（填“①”“③”或“④”）利用该图线求得的重力加速度______（填“大于”“等于”或“小于”）利用图线②求得的重力加速度．
12．（9分）现有白光光源、透红光的滤光片、单缝、双缝、毛玻璃等光学元件，把它们放在如图所示的光具座上组装成双缝干涉实验装置，用以测量红光的波长．
（1）在光具座上放置的光学元件依次为：①光源、②透红光的滤光片、③______、④______、⑤遮光筒、⑥毛玻璃；
（2）实验中在光屏上观察到的现象是下列选项中的______；
A． B． C． D．
（3）利用图中装置研究双缝干涉现象时，下列说法中正确的是（ ）______：
A．去掉透红光的滤光片，其他条件不变，干涉现象消失
B．将透红光的滤光片换成透蓝光的滤光片，其他条件不变，干涉条纹间距变窄
C．将单缝向双缝移动一小段距离后，其他条件不变，干涉条纹间距变宽
D．换一个两缝之间距离更大的双缝，其他条件不变，干涉条纹间距变窄
（4）将测量头的分划板中心刻线与某条亮条纹中心对齐，将该亮条纹定为第1条亮条纹，此时手轮上的示数如图甲所示．然后同方向转动测量头，使分划板中心刻线与第6条亮条纹中心对齐，记下此时图乙中手轮上的示数为______mm；
（5）已知双缝间距d为0.20mm，测得双缝到屏的距离l为0.700m，求得所测红光波长为______mm．
13．（12分）如图所示，质量为m的小球悬挂在一劲度系数为k的轻质弹簧下端，在竖直向下的恒力的作用下处于静止状态，然后撤去恒力F，重力加速度为g，小球在运动过程中弹簧始终在弹性限度内，已知劲度系数为k的轻质弹簧形变量为x时的弹性势能为，不计空气阻力．求：
（1）小球运动到最高点时弹簧的形变量的大小；
（2）小球在运动过程中的最大速度．
14．（13分）如图所示，一位于原点O的质点从时刻开始振动，产生的简谐横波沿着x轴正方向传播，时刻传至P点，若，求：
（1）这列波的波速；
（2）当C点第二次在波峰时，O点通过的路程．
15．（14分）宇航员王亚平在太空实验授课中，进行了水球光学实验．某同学在观看太空水球光学实验后，找到一块横截面为环形、折射率为的玻璃砖模拟光的传播，如图所示，玻璃砖的内径为R、外径为2R．一束单色光在截面上的A点以入射角i射入玻璃砖，恰好在玻璃砖内壁的B点发生全反射（图中B点未画出），光在真空中传播的速度为c，求：
（1）入射角i的正弦；
（2）该单色光从A点传播到B点所用时间（结果可以带根号）．
参考答案、提示及评分细则
题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
答案 B C A B C D B AD BC AD
一、选择题：本题共7小题，每小题4分，共28分．在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的．
1．【答案】B
【解析】薄膜干涉是等厚干涉，即明条纹处空气膜的厚度相同，从弯曲的条纹可知，P处检查平面左边处的空气膜厚度与后面的空气膜厚度相等，知P处凹陷，而Q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Q处凸起，故A错误；图乙为光射到圆盘得到的衍射图样，若用光照射不透明圆盘时，后面会出现一亮斑，这亮斑被称为泊松亮斑，故B正确；光导纤维传递光信号的原理是利用光的全反射现象，内芯的折射率必须比外套的大，故C错误；立体电影是光的偏振，镜头表面涂上增透膜是利用光的干涉，它们的原理不相同，故D错误．
2．【答案】C
【解析】B为振动加强点，选项A错误；B在振动过程中有波峰和波谷，选项B错误；根据题意，由振动方程可知，波源产生波的周期为，两波源振动步调相同，点为振动加强点，振幅为，则内质点通过的路程为，选项C正确、D错误．
3．【答案】A
【解析】由图乙可知，振幅最大时对应的频率为，由共振条件可知，的固有频率接近，选项A正确；由单摆的周期公式得，代入数据解得，选项B错误；固有周期不是实际周期，的周期不一定是，选项C错误；由于的固有周期为，则由以上分析可知当摆长约为的单摆振动时，的振幅最大，选项D错误．
4．【答案】B
【解析】，在小蝌蚪竖直向下运动过程中，如图所示，小蝌蚪从点到点过程中，在水面之上看不到小蝴蚪，，则在水面之上看不到小蝌蚪的时间为，选项B正确．
5．【答案】C
【解析】时质点的振动方向沿轴负方向，选项A错误；时质点的加速度方向沿轴负方向，选项B错误；由图可知，质点的周期为时质点的位移为，选项C正确、D错误．
6．【答案】D
【解析】根据结合图像得，根据，可知，故选D．
7．【答案】B
【解析】由图甲可得，该波的波长，由图乙可得，质点振动的周期，故该波的波速，A错误；该波的频率，所以该波能使固有频率为的物体发生共振，B正确；由图乙可得，波源的振幅为，C错误；是周期的10倍，则在内，该水波上的任意振动点运动的路程，D错误．
二、选择题：本题共3小题，每小题6分，共18分．在每小题给出的四个选项中，有多项符合题目要求．全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分．
8．【答案】AD
【解析】由题意可得：时在波峰，在平衡位置且向下运动，可得：，则，当时，，选项A正确；当时，，选项D正确．
9．【答案】BC
【解析】光的偏折程度大，水滴对光的折射率大于对光的折射率，即光在水滴中的波长小于光在水滴中的波长，选项A错误、B正确；从水滴到空气，两束光均不可能发生全反射，选项C正确、D错误．
10．【答案】AD
【解析】波沿轴负方向传播，则，则该波的传播速度为，当，选项A正确；当，选项D正确．
三、非选择题：本题共5小题，共54分．
11．【答案】（1）14.5 （2）AD （3）③ 等于
【解析】（1）游标卡尺读数为；
（2）为减小空气阻力对实验的影响，摆球要选择质量大些、体积小些的球，A正确；为防止单摆运动中摆长发生变化，为减小实验误差，应选择弹性小的细线做摆线，摆线应适当长些，B错误；单摆在摆角小于10°时的运动是简谐运动，为减小周期测量的误差，应从摆球经过平衡位置时开始计时且测出摆球做多次全振动的时间，求出平均值作为单摆的周期，C错误，D正确；
（3）摆长是线长加小球半径，由单摆周期公式，可知，若为摆长加小球直径，则应为，则重力加速度，由图丙可知，图线③是正确的，图线③与图线②平行，它们的斜率相等，利用图线③求得的重力加速度等于利用图线②求得的重力加速度．
12．【答案】（1）单缝 双缝 （2）A （3）BD （4）13.870 （5）
【解析】（1）由图可知，③为单缝，④为双缝；（2）双缝干涉图样是明暗相间的等间距条纹，则A正确；（3）去掉滤光片，其他条件不变，会形成白光的彩色干涉条纹，故A错误；将滤光片由红色的换成蓝色的，则波长变短，由可知其他条件不变时，干涉条纹间距变窄，故B正确；将单缝向双缝移动一小段距离后，其他条件不变时，干涉条纹间距不变，故C错误；换一个两缝之间距离更大的双缝，则变大，在其他条件不变时，干涉条纹间距变窄，故D正确；（4）图乙螺旋测微器的读数为；（5）图甲的读数为，则，由得．
13．【答案】（1） （2）
【解析】（1）小球处于静止状态时弹簧的伸长量为，则：
撤去瞬间对小球由牛顿第二定律可得：
小球运动到最高点时弹簧的形变量的大小，加速度大小为，根据对称性可得：
在最高点对小球由牛顿第二定律可得：
解得：
（2）小球在平衡位置时弹簧的伸长量为，则：
小球从最低点到平衡位置，由能量守恒可得：
解得：
14．【答案】（1） （2）
【解析】（1）
解得，
解得，
（由，也可得该小题全分）
（2）点刚开始的振动方向向上，由于各个质点刚开始的振动方向都和点刚开始的振动方向相同，所以各个质点刚开始向上振动．
波从点传播到点所用时间为
点从开始振动到第二次到达波峰的时间为
由于质点在一个周期通过的路程为四个振幅，所以当点第二次在波峰时，点通过的路程为
15．【答案】（1） （2）
【解析】（1）在中，，如图所示，设玻璃砖的折射率为，根据题意可得
根据折射定律可得：
在中，根据正弦定理可得：
解得
（2）
在中，根据正弦定理可得：
该单色光从点传播到点所用时间为
解得：