安徽省亳州市涡阳县2023-2024学年高二下学期5月期中考试物理试题（含答案）

涡阳县2023-2024学年高二下学期5月期中考试
物理
考生注意：
1.本试卷分选择题和非选择题两部分。满分100分，考试时间75分钟。
2.答题前，考生务必用直径0.5毫米黑色墨水签字笔将密封线内项目填写清楚。
3.考生作答时，请将答案答在答题卡上。选择题每小题选出答案后，用2B铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑；非选择题请用直径0.5毫米黑色墨水签字笔在答题卡上各题的答题区域内作答，超出答题区域书写的答案无效，在试题卷、草稿纸上作答无效。
4.本卷命题范围：选择性必修第一册。
一、选择题（本题共10小题，共42分.在每小题给出的四个选项中，第1~8题中只有一项符合题目要求，每小题4分，第9~10题有多项符合题目要求，全部选对的得5分，选对但不全的得3分，有选错的得0分）
1.关于简谐运动和机械波，下列说法正确的是（ ）
A.物体做受迫振动达到稳定时的周期等于外界驱动力的周期与物体的固有周期之和
B.声波由空气进入水中时，波长变短
C.我们通过判断飞机发出声音的音调高低而得知飞机在靠近或远离，是利用多普勒效应
D.当波的波长小于障碍物的尺寸时就不能发生衍射
2.关于光的偏振、干涉与衍射、激光，下列说法正确的是（ ）
A.偏振是纵波特有的现象，光的偏振现象说明光是纵波
B.在双缝干涉现象里，亮条纹和暗条纹的宽度是不等的
C.自然界中某些天然物体也可以发出激光，激光不能发生衍射现象
D.泊松亮斑是衍射现象，用白光照射单缝时将得到彩色条纹
3.光导纤维的结构如图所示，其内芯和外套材料不同，光在内芯中传播，以下关于光导纤维的说法正确的是（ ）
A.内芯的折射率比外套的大，光传播时在内芯与外套的界面上发生全反射
B.内芯的折射率比外套的小，光传播时在内芯与外套的界面上发生全反射
C.内芯的折射率比外套的小，光传播时在内芯与外套的界面上发生折射
D.内芯的折射率与外套的相同，外套的材料有韧性，可以起保护作用
4.如图所示，一轻质弹簧下端系一质量为m的书写式激光笔，组成一弹簧振子，并将其悬挂于教室内一体机白板的前方，使弹簧振子沿竖直方向上下自由振动，白板以速率v水平向左匀速运动，激光笔在白板上留下书写印迹，图中相邻竖直虚线的间隔均为x0（未标出），印迹上P、Q两点的纵坐标分别为y0和-y0. 忽略一切阻力，重力加速度为g，则（ ）
A.该弹簧振子的振幅为2y0
B.该弹簧振子的振动周期为
C.激光笔在留下P、Q两点时所受的回复力相同
D.激光笔在留下PQ段印迹的过程中，弹簧的弹性势能增大了2mgy0
5.一列简谐横波以5m/s的波速沿x轴正方向传播. 已知时的波形如图所示，下列判断正确的是（ ）
A.该简谐横波的周期为1s
B.时刻b处质点向y轴正方向运动
C.a处质点在s时速度值最小
D.a处质点在s时加速度最大
6.如图用频率为f的单色光，垂直照射双缝，在光屏上O是中央亮条纹，P点是O上方第二条亮条纹中心，已知双缝间距为d，双缝到光屏的距离为L，光速为c，下列说法正确的是（ ）
A.该单色光的波长
B.
C.OP之间的距离为
D.若换用频率更大的单色光照射双缝，O点上方第二条亮条纹中心在P点上方
7.一列简谐横波沿x轴传播，图甲为该波在时刻的波形图，M是平衡位置为m处的质点，图乙为质点M的振动图像，则（ ）
甲 乙
A.时刻质点M沿y轴正方向振动，该波沿x轴正方向传播
B.波的振幅为28cm，波长m
C.波的周期为1.8s，波的传播速度为12m/s
D.时刻，处的质点偏离平衡位置的位移大小为cm
8.一列简谐横波沿x轴传播，速度大小为5m/s，在时刻的波形图如图中实线所示，经0.2s后的波形如图中虚线所示，下列说法错误的是（ ）
A.经0.2s波传播的距离为1m，波沿x轴正方向传播
B.质点P在时刻沿y轴正方向运动
C.m处的质点的位移表达式为cm
D.从时刻开始质点P经1.6s通过的路程为152cm
9.如图所示，质量为m、半径为R的四分之一光滑圆弧轨道小车静置于光滑水平面上，一质量也为m的小球以水平初速度v0冲上小车，到达某一高度后，小球又返回小车的左端，不计空气阻力，则（ ）
A.上述过程小球和小车组成的系统水平方向动量守恒
B.球返回到车左端时，车向右运动的位移最大
C.无论小球初速度v0多大，小球都会从小车左侧离开
D.小球返回到小车左端后将向左做平抛运动
10.如图是半圆形透明介质的横截面，O为圆心，M、N为圆弧上两点.一束红色光线和另一束绿色光线，以相同的角度同时从O点入射，其透射光线从M，N两点射出，已知真空中光速m/s，，，下列说法正确的是（ ）
A.两束光穿过半圆形透明介质所需时间相等
B.OM是红光，ON是绿光
C.半圆形透明介质对OM光的折射率为
D.OM光在该半圆形透明介质中传播的速度大小为m/s
二、实验题（本题共2小题，共15分）
11.（7分）如图所示为某同学做“用单摆测重力加速度”的实验装置.
（1）实验前根据单摆周期公式推导出重力加速度的表达式，四位同学对表达式有不同的观点.
同学甲认为，T一定时，g与l成正比.
同学乙认为，l一定时，g与T2成正比.
同学丙认为，l变化时，T2是不变的.
同学丁认为，变化时，l与T2比值是定值.
其中观点正确的是 （选填“甲”“乙”“丙”或“丁”）.
（2）实验时摆线与悬点连接处用铁架夹住摆线，用米尺测得摆线长度和摆球直径，用秒表测得100次全振动时间.下表是某次记录的一组数据，请填空（均保留三位有效数字）.
次数 摆线长度（cm） 摆球直径（cm） 100次全振动时间（s） 摆长L（cm） 重力加速度g（m/s2）
1 99.00 2.00 200.0
（3）若该同学实验时使用的摆线具有一定的弹性，则所测得的重力加速度数值 （填“偏大”或“偏小”）.
12.（8分）某同学用双缝干涉测量某种单色光的波长，其实验装置如图甲所示.
甲 乙
（1）下列说法正确的是 .（填选项前的字母）
A.调节光源高度使光束沿遮光筒轴线照在屏中心时，应放上单缝和双缝
B.测量某条干涉亮纹位置时，应使测微目镜分划板中心刻线与该亮纹的中心对齐
C.为了减小测量误差，可用测微目镜测出n条亮纹中心间的距离a，求出相邻两条亮纹间距
（2）做实验时，该同学先将测量头的分划板中心刻度线与某亮纹中心对齐，将该亮纹定为第一条亮纹，此时手轮上的刻度如图乙所示，读数为 mm.
（3）该同学接着转动手轮，当分划板中心刻度线与第6条亮纹中心对齐时，读数是14.690mm，已知装置中双缝间距为0.2mm，双缝到屏的距离是1.0m，则测得此单色光的波长为 m（保留两位有效数字）.
（4）在其他条件不变的情况下，仅将光换成波长较长的光做实验，则光屏上相邻两亮条纹的中心间距 （选填“变大”“变小”或“不变”）.
三、计算题（本题共3小题，共计43分.解答时应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，只写出最后答案的不能得分，有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位）
13.（13分）某射灯封装在半球形玻璃砖中，图甲为半球形玻璃砖的一个截面，其半径为R，MON是其圆形发光面的直径，其圆心位于半球的球心O.已知从O点发出的单色光在半球形玻璃中的传播时间为t，真空中的光速为c.
（1）求玻璃对该单色光的折射率n；
（2）为确保发光面发出的光第一次到达半球面时都不发生全反射，求该发光面的最大面积S.
14.（14分）如图所示，以原点Q为界在x轴上有两段不同材料的绳子，波源S1和S2分别置于m和m处，同时产生两列简谐横波甲和乙，分别沿x轴正方向和x轴负方向传播. 时刻，m和m处的质点刚好开始振动，某时刻两列波恰好同时到达原点处的质点O，若从开始到s时间内P点经过的路程为3cm，求：
（1）甲、乙两波的频率之比；
（2）乙波在右侧绳子中的传播速度大小；
（3）从到s，原点处的质点O经过的路程.
15.（16分）如图所示，用不可伸长的轻绳将小球A悬挂于O点，轻绳的长度为L. 现将轻绳拉至水平并刚好伸直，将小球A由静止释放，当小球A运动至最低点时，与静止在水平面上的物块B发生弹性正碰，碰撞后物块B无能量损失地滑上斜面C，到达的最高点未超出斜面. 已知小球A的质量为m，物块B的质量为2m，斜面C的质量也为2m，A、B均可视为质点，重力加速度大小为g，水平面与斜面均光滑，斜面底端与水平面之间由小圆弧平滑衔接，不计空气阻力. 求：
（1）碰撞后瞬间，绳子对小球A的拉力大小；
（2）物块B在斜面C上面上升的最大高度；
（3）物块B返回水平面时的速度大小.
涡阳县2023-2024学年高二下学期5月期中考试物理
参考答案、提示及评分细则
1.C 做受迫振动的物体的周期等于驱动力的周期，与固有周期无关，A错误；声波由空气进入水中，频率和周期不变，波速变大，故波长变长，B错误；利用多普勒效应可以判断波源在靠近或远离，C正确；波的波长小于障碍物尺寸时，衍射现象不明显，但仍能发生衍射，D错误.
2.D 光的振动方向与传播方向相垂直，故光的偏振现象说明光是横波，选项A错误；在双缝干涉现象里，亮条纹和暗条纹的宽度是相等的，选项B错误；激光是用人工方法激发的一种特殊的光，激光是一种电磁波，只要是波就能发生衍射现象，选项C错误；泊松亮斑是光绕过障碍物继续传播的现象，是衍射现象，用白光照射单缝，将得到彩色的衍射条纹，选项D正确.
3.A 内芯折射率大，在界面发生全反射，故A正确，B、C、D错误.
4.D 白板做匀速运动，振子振动的周期等于白板运动位移2x0所用的时间，则周期，振幅为，A、B错误；加速度是矢量，激光笔在留下P、Q两点时加速度大小相等，方向相反，回复力大小相同，方向相反，C错误；在激光笔留下PQ段印迹的过程中，由机械能守恒可知，重力势能减小2mgy0，故弹性势能增加了2mgy0，D正确.
5.B 由图像知半个波长为5m，即波长为10m，，选项A错误；时刻b处质点向y轴正1方向振动，选项B正确；在s时刻，即过了半个周期时间，a处质点又回到原来的平衡位置，此时速度4最大，加速度最小，选项C、D错误.
6.C 根据波速、波长关系，，故A错误；P点是O点上方第二条亮条纹中心，故B错误；双缝干涉两条相邻亮条纹中心间距，OP之间的距离为，故C正确；若换用频率更大（波长更短）的单色光照射双缝，O点上方第二条亮条纹中心在P点下方，故D错误.
7.D 根据M点的振动图像可知，时刻质点M沿y轴正方向振动，则该波沿轴负方向传播，选项A错误；该波的振幅为cm，波长m，选项B错误；周期s，由可得该波的传播速度m/s，选项C错误；波动图像的方程为（cm），时刻，处的质点偏离平衡位置的位移大小为cm，选项D正确.
8.C 由图可知该波波长m，经0.2s波传播的距离，经0.2s波传播的距离为，根据波形的平移规则可知，这列波应沿x轴正方向传播，选项A正确；根据波的传播方向与波动规律可知，时刻质点P沿y轴正方向运动，选项B正确；由得，，m处的质点的位移表达式为cm，选项C错误；从时刻经1.6s时，由于，所以质点通过的路程等于152cm，选项D正确.
9.AC 系统在水平方向上所受合外力为0，则系统在水平方向上动量守恒，故A正确；受力分析可知，圆弧轨道所受合力一直向右，即一直加速向右，向右没有最大位移，故B错误；v0足够大使小球飞离小车时，二者水平分速度相等，故最终不会从右侧离开小车，故C正确；设小球离开小车时，小球的速度为v1，小车的速度为v2，选取向右为正方向，整个过程中动量守恒得，由机械能守恒得，联立解得，，即小球与小车分离后二者交换速度，所以小球与小车分离后做自由落体运动，故D错误.
10.BD 由可知，从M点射出的光的折射率较小，从N点射出的光的折射率较大，根据折射率与光速的关系可知，从M点射出的光的速度较大. 两束光穿过透明介质的路程相等，速度不同，所需时间不相同，选项A错误；根据绿光折射率大于红光可知，OM是红光，ON是绿光，选项B正确；由折射定律可知，透明介质对OM光束的折射率为，选项C错误；OM光束在该透明介质中传播的速度为m/s，选项D正确.
11.（1）丁（2分） （2）100cm（1分） 9.86m/s2（2分） （3）偏小（2分）
解析：（1）根据，得，g是当地重力加速度，与T、l无关，所以甲、乙同学错误；摆长l变化时，T2会随之变化，丙同学错误；l变化时，l与T2比值是定值，丁同学正确.
（2）摆长L等于摆线长度加摆球半径100cm，由单摆公式，重力加速度m/s2.
（3）若摆线具有弹性，则摆动时会变长，则所得单摆周期偏大，故重力加速度数值偏小.
12.（1）BC（2分）（2）2.190（2.188~2.192都正确）（2分）（3）5.0×10-7（2分）（4）变大（2分）
解析：（1）调节光源高度使光束沿遮光筒轴线照在屏中心时，不需放单缝和双缝，故A错误；测量某条干涉亮纹位置时，应使测微目镜分划板中心刻线与该亮纹的中心对齐，故B正确；n条亮纹之间有n-1个间距，相邻条纹的间距为，故C正确.
（2）手轮上的刻度读数为2mm+0.190mm=2.190mm（2.188~2.192mm都正确）.
（3）相邻两条亮纹间距为，解得.
（4）根据，在其他条件不变的情况下，光的波长增大，相邻两亮条纹的中心间距变大.
13.解：（1）光在玻璃中的传播速度为（2分）
从O点发出的光在玻璃中的传播时间为（2分）
联立解得玻璃对该单色光的折射率（2分）
（2）图甲中当由发光面边缘Mh和N发出的光与MON面垂直时，入射角最大，入射角最大的两束入射光线的光路图如答图所示.
如果这两束光线不发生全反射，则其他光线均不会发生全反射，故临界条件为（2分）
设发光面的半径为r，由几何关系可知（1分）
发光面的最大面积为（2分）
联立解得该发光面的最大面积（2分）
14.解：（1）两列波同时传到O点，由得出（1分）
由（2分）
又（1分）
联立得（1分）
（2）由题可得，（2分）
（1分）
（2分）
（3），经过1s两列波均刚好到达O点（1分）
且两列波在O点叠加，故O点做振幅为4cm的振动，周期不变，故（3分）
15.解：（1）根据机械能守恒（2分）
得（1分）
A与B碰撞过程动量守恒和能量守恒，则（2分）
（1分）
得，（1分）
碰后对A球得（1分）
（2）当B沿斜面到达最大高度时，BC共速，则（1分）
（2分）
得（1分）
（3）当B再次返回水平面时，B和C等价于弹性碰撞，由动量守恒和动能守恒
（1分）
（2分）
解得（1分）