安徽师范大学附属中学2023-2024学年高二下学期5月测试物理试题（含答案）

安徽师范大学附属中学2023-2024学年高二下学期5月测试
物理试题
2024.5.15
一、单选题（每题4分，计32分）
1．关于质点的简谐运动，以下说法正确的是（ ）
A．简谐运动的平衡位置就是所受合力为零的位置
B．做简谐运动的质点先后通过同一点时，回复力、速度、加速度都是相同的
C．对弹簧振子而言，振动速度增加时，加速度一定减小
D．做简谐运动的质点，当振动位移为负值时，速度不一定为负值，但加速度一定为负值
2．1842年，奥地利物理学家多普勒带着女儿在铁道旁散步时，发现波源与观察者互相靠近或者互相远离时，接收到的波的频率都会发生变化，并且做出了解释。人们把这种现象叫做多普勒效应，多普勒效应在科学技术中有广泛的应用，装有多普勒测速仪的监视器可以安装在公路上方，向行进中的车辆发射频率已知的超声波，同时测量反射波的频率，根据反射波频率变化的多少就能知道车辆的速度。在测速的同时把车辆牌号拍摄下来，并把测得的速度自动打印在照片上。下列说法正确的是（ ）
A．当车辆驶向监视器时，监视器发射的超声波频率变大
B．当车辆驶向监视器时，监视器接收到的超声波频率比发射出时小
C．车速越大，监视器接收到的超声波频率比发射出时大得越多
D．超声波能发生多普勒效应，光波也能发生多普勒效应
3．如图所示，一束复色光照射到水中的球形气泡以后，经折射后分成a、b两束单色光，下列说法正确的是（ ）
A．在真空中，a光的传播速度大于b光的传播速度
B．a光能发生偏振现象，b光不能发生偏振现象
C．a、b两束光分别通过同一双缝干涉装置，b光的条纹间距更大
D．a、b两束光分别通过同一单缝衍射装置，a光的中央亮条纹较宽
4．在水面下同一深处有两个点光源P、Q，能发出不同颜色的光．当它们发光时，在水面上看到Р光照亮的水面区域大于Q光，以下说法正确的是（ ）
A．P光的频率大于Q光
B．P光在水中传播的波长大于Q光在水中传播的波长
C．P光在水中的传播速度小于Q光
D．光从水中射向空气，增大入射角时Р光比Q光先发生全反射
5．甲、乙两列简谐横波在同一种均匀介质中分别沿x轴正方向和负方向传播，时刻的波形图如图所示。当两列波均传播到坐标原点后，坐标原点处质点的振幅为（ ）
A． B． C． D．
6．1834年，洛埃利用单面镜同样得到了杨氏干涉结果（称洛埃镜实验）。实验基本装置如图所示，单色光源S发出的光直接照在光屏上，同时S发出的光还通过平面镜反射在光屏上。从平面镜反射的光相当于S在平面镜中的虚像发出的，这样就形成了两个相干光源。设光源S到平面镜所在平面的距离和到光屏的距离分别为a和L，光的波长为。如果仅改变以下条件，关于光屏上相邻两条亮纹间距的描述正确的是（ ）
A．平面镜水平向左移动少许，将变小
B．平面镜竖直向下移动少许，将变小
C．光屏向左移动少许，将变大
D．点光源S由红色换成绿色，将变大
7．如图甲所示，在均匀介质中，坐标系xOy位于水平面内，O处的波源自平衡位置起垂直xOy平面振动后，产生的简谐横波在xOy平面内传播，实线圆、虚线圆分别表示时刻相邻的波峰和波谷，且此时刻平面内只有一圈波谷，图乙为图甲中质点A的振动图像，z轴垂直于xOy水平面，且正方向为竖直向上，则下列说法不正确的是（ ）
A．此机械波的波长是
B．此机械波的传播速度为
C．时，机械波恰好传至B处
D．在至这段时间内，C质点运动的路程为
8．光刻机是生产大规模集成电路的核心设备。一个光刻机的物镜投影原理简化图如图所示，三角形ABC为一个等腰直角三棱镜，半球形玻璃砖的半径为R，球心为O，为玻璃砖的对称轴。间距为的两条平行光线，从左侧垂直AB边射入三棱镜，经AC边反射后进入半球形玻璃砖，最后汇聚在硅片上M点。已知半球形玻璃砖的折射率为，反射光线关于轴线对称。则OM两点间距离为（ ）
A．R B． C． D．
二、多选题（每题4分，计16分。漏选得2分，错选不选0分）
9．如图所示为一列沿x轴正方向传播的简谐横波，实线为时刻的波形图，虚线为时的波形图，已知波的周期，则（ ）
A．在时，Q点到达平衡位置且向下运动
B．在时，Q点到达平衡位置且向上运动
C．经过，P点通过的路程为
D．经过，P点通过的路程为
10．如图所示，等边三角形ABC为某透明玻璃三棱镜的截面图，边长等于L，在截面上一束足够强的细光束从AB边中点与AB边成角由真空射入三棱镜，从BC边射出的光线与BC的夹角为，已知光在真空中的速度为c，则（ ）
A．玻璃的折射率为 B．玻璃的折射率为
C．光在三棱镜中的传播路程为 D．光在三棱镜中的传播时间为
11．利用薄膜干涉原理可以测量金属丝的直径。将矩形的平行薄玻璃板AB放在水平标准工件的上面，右侧垫有粗细均匀的直金属丝，在标准工件与玻璃板之间形成一个楔形空气膜，其截面如图所示。用波长为的光，垂直标准工件方向射向玻璃板，在玻璃板上方形成平行条纹，测出相邻亮条纹中心间的距离为，金属丝与标准工件的接触点D到楔形顶端C点的距离为L，以下说法正确的是（ ）
A．条纹方向平行于CD B．金属丝的直径
C．当金属丝向右移动少许时，变大 D．在同一位置换用更细的金属丝时，变小
12．如图甲所示，光滑绝缘水平面上有宽度为2L的条形磁场，磁场方向竖直向下，磁感应强度随时间按图乙所示规律变化，、均为已知量，理想边界有磁场。质量为m、电阻为R的匀质长方形单匝线框，其长为2L、宽为L，初始时有一半在磁场中。时刻由静止释放线框，时刻ab边刚好进入磁场，ab边离开磁场时，线框的速度大小为ab边刚进入磁场时的。下列说法正确的是（ ）
A．在内，线框中产生逆时针方向的电流
B．时刻，cd边受到的安培力为
C．在内，安培力对线框做功为
D．时刻以后，bc边产生的焦耳热为
三、实验题（每空2分，计20分）
13（12分）．某同学在“用单摆测重力加速度”的实验中进行了如下的操作：
（1）用游标上有10个小格的游标卡尺测量摆球直径如图甲所示，摆球直径d为__________，把摆球用细线悬挂在铁架台上，测量摆线长，得到摆长L表达式为__________；
（2）用停表测量单摆的周期，当单摆摆动稳定且到达最低点时开始计时并记为，单摆每经过最低点记一次数，当数到时停表的示数如图乙所示，该单摆的周期__________s（结果保留三位有效数字）；
（3）①测量出多组周期T、摆长L数值后，画出图象如图丙，造成图线不过坐标原点的原因可能是__________（从下面选项中选择填）
A．摆球的振幅过小 B．将计为摆长L
C．将计为摆长L D．摆球质量过大
②根据图像得出的g测量值__________（选填“偏大”、“偏小”或“不受影响”）。
（4）在测量过程中，下列操作合理的是__________。
A．先测好摆长，再将单摆悬挂到铁架台上
B．释放单摆时，摆角尽量大些，以便观察
C．单摆摆动稳定后，摆球经过平衡位置时开始计时
D．摆动过程中，若逐渐形成了圆锥摆，可以继续测量，不影响单摆周期
14（8分）．如图甲所示，用插针法测定玻璃砖折射率：
（1）在该实验中，光线是由空气射入玻璃砖，根据测得的入射角和折射角的正弦值画出的图线如图乙所示，从图线可知玻璃砖的折射率为__________；
（2）该实验小组选取了操作正确的实验记录，在白纸上画出光线的径迹，以入射点O为圆心作圆，与入射光线、折射光线的延长线分别交于A、B点，再过A、B点作法线的垂线，垂足分别为C、D点，如图丙所示，则玻璃的折射率__________（用图中线段的字母表示）；
（3）在用插针法测定玻璃砖折射率的实验中，甲、乙二位同学在纸上画出的界面。、与玻璃砖位置的关系分别如图丁中①、②所示，其中甲同学用的是矩形玻璃砖，乙同学用的是梯形玻璃砖。他们的其他操作均正确，且均以、为界面画光路图，则甲同学测得的折射率与真实值相比__________（填“偏大”“偏小”或“不变”）；乙同学测得的折射率与真实值相比__________（填“偏大”“偏小”或“不变”）。
四、计算题
15（10分）．如图所示，M、O、N为均匀介质中某一直线上的三个质点，其中O点为简谐横波的波源，起振方向向上，振动周期为，离平衡位置的最大距离为，O、N两质点平衡位置之间的距离为．从波传播到N点开始计时，此时O恰好位于波谷，时，质点M第一次到达波峰，已知波长。
（1）求该波波长；
（2）写出质点M振动后的位移随时间变化的关系式。
16（10分）．光纤通讯已成为现代主要的有线通信方式。现有一长为，直径为的长直光纤，一束单色平行光从该光纤一端沿光纤方向射入，延时在光纤另一端接收到该光束。求：
（1）光纤的折射率；
（2）如图所示该光纤绕圆柱转弯，若平行射入该光纤的光在转弯处均能发生全反射，求该圆柱体半径R的最小值。
17（12分）．如图所示，间距的两光滑金属导轨相互平行放置，水平导轨与倾斜导轨之间用绝缘材料平滑连接。倾斜轨道的倾角，在倾斜轨道上端有一单刀双掷开关S，可连接，的电源或的未充电的电容器。在倾斜导轨区域和直导轨CDGH矩形区域存在着相同的磁场，方向竖直向上，在水平导轨的右端连接了的电阻。已知，，将开关S与1相连，一质量的金属导体棒ab恰好能静止在高的倾斜导轨上。不计其他一切电阻和阻力，取。求：
（1）磁感应强度B的大小；
（2）将开关S掷向2后，ab棒滑到MN处的速度v；
（3）ab棒通过CDGH磁场区域过程中上产生的焦耳热。
5.15 物理答案
一、单选题（每题4分，计32分）
1．C 2．D 3．D 4．B 5．A 6．B 7．C 8．C
二、多选题（每题4分，计16分。漏选得2分，错选不选0分）
9．BC 10．ACD 11．BC 12．BC
三、实验题（每空2分，计20分）
13（12分）．（1）2.07 （2）
（3）①B；②不受影响； （4）C
14（8分）．1.5 AC/BD 偏小 不变
四、计算题
15（10分）．
（1）由波从O向N传播，在时，N在平衡位置向上振动（起振状态），O处于波谷，
故，；又有，，所以，，；
（2）质点M做简谐振动的振幅，周期；
由波源起振方向向上可得：质点M从起振到第一次到达波峰的时间间隔；
故质点M从开始振动，起振方向向上；
所以质点M振动后的位移随时间变化的关系式：；
16（10分）．
（1）光在长直光纤中传输，解得，
光纤的折射率，解得。
（2）如图所示，当光纤中最下面的光线发生全反射，则平行光在弯曲处全部发生全反射，
由几何关系可知，
又，解得。
17．
（1）导体棒ab恰好能静止在倾斜导轨上，根据受力分析有，
根据闭合回路欧姆定律有，代入数据解得。
（2）将开关S掷向2后，对ab棒根据牛顿第二定律有，
又，解得，
根据匀变速运动规律有，则ab棒滑到MN处的速度。
（3）设ab棒出GH边界时的速度为，
根据动量定理有，
又，解得，
根据能量守恒有。