2023-2024学年江西省南昌市第十中学高二（下）期中考试物理试卷（含答案）

2023-2024学年江西省南昌市第十中学高二（下）期中考试物理试卷
一、单选题：本大题共7小题，共28分。
1.关于光的干涉、光的衍射、光的偏振实验，下列描述错误的是( )
A. 甲图为单缝衍射图样，乙图为双缝干涉图样
B. 改用波长较长的入射光实验，甲图中条纹间距变大
C. 色彩斑谰的肥皂泡，五颜六色的油膜的形成原理与丙图相同
D. 用照相机拍摄水下景物时，使用偏振镜可以减少水面反射光的干扰应用了丁图的原理
2.下列现象中，不能用分子动理论来解释的是( )
A. 白糖放入杯中，杯中的水会变甜
B. 大风吹起时，地上的尘土飞扬
C. 一滴红墨水滴入一杯水中，过一会杯中的水变成了红色
D. 把两块纯净的铅块用力压紧，两块铅合在了一起
3.如图所示为彩虹形成的原理示意图，一束白光水平射入球形的水滴，经过两次折射和一次反射后进入人的眼睛，由于不同色光在水滴的折射率不同，人在地面上逆着光线看过去就看到了按红橙黄绿青蓝紫顺序排列的彩带，其中为光线入射角，出射光线与水平面的夹角称为彩虹角，下列说法正确的是( )
A. 红光在水中的折射率大于紫光在水中的折射率
B. 红光在水中的波长小于紫光在水中的波长
C. 紫光在点可能发生全反射现象
D. 红光的彩虹角大于紫光的彩虹角
4.现代医学科技手段应用了丰富的物理学知识，在高质量医院建设和守护人民群众生命健康安全中发挥了重要的作用。下列说法正确的是( )
A. “彩超”检查心脏、大脑和眼底血管的病变主要是利用光的折射原理
B. 纤维式内窥镜主要利用光的全反射原理检查人体胃、肠、气管等脏器的内部
C. 医学上可以用激光做“光刀”来切开皮肤、切除肿瘤，这主要利用激光散射性好的特性
D. 医用电子直线加速器是放射治疗器械的一种，通过匀强磁场对电子起到加速作用
5.用电脑软件模拟两个相同分子在仅受相互间分子力作用下的运动。将两个质量均为的、分子从轴上的和处由静止释放，如图甲所示。其中分子的速度随位置的变化关系如图乙所示。取无限远处势能为零，下列说法正确的是
A. ，间距离为时分子力为零
B. ，间距离为时分子力为零
C. 释放时、系统的分子势能为
D. A、间分子势能最小值为
6.某透明玻璃砖的截面图为一半圆形，如图所示。现先后将、两种不同的单色光垂直直径照射到该玻璃砖整个左侧面上，弧面上有光射出的区域分别占的和。不考虑光在玻璃砖中的多次反射，下列说法正确的是( )
A. 、两束光的折射率之比为
B. 、两束光的折射率之比为
C. 在该玻璃砖中，光的传播速度大于光的传播速度
D. 分别用、两种光在同一双缝干涉实验装置上做实验，光产生的干涉条纹间距大于光产生的干涉条纹间距
7.利用如图所示的实验装置可以测定液体中的光速。该装置是由两块平板玻璃组成的劈形，其中倾角很小，其间形成空气薄膜空气可视为真空，光速为，光从平板玻璃上方垂直入射后，从上往下看到干涉条纹，测得相邻条纹间距为若在两块平板玻璃之间充满透明液体，然后用同种单色光垂直照射玻璃板，测得相邻条纹间距为。则光在该液体中的传播速度为( )
A. B. C. D.
二、多选题：本大题共3小题，共18分。
8.下列说法正确的是( )
A. 甲图因光干涉形成的泊松亮斑
B. 乙图因光衍射形成的泊松亮斑
C. 丙图是气体分子速率分布图，由图可知代表的温度小于代表的温度，但图像与坐标轴包围的面积等于图像与坐标轴包围的面积
D. 丁图是分子间作用力示意图，在处引力和斥力等大，分子力为零，分子间势能最大
9.如图所示为济南市某日的天气预报，下列说法正确的是( )
A. 当空气质量显示为霾时，空气中细颗粒物如的分子在空气中做无规则的布朗运动
B. 从上午点到下午点，空气分子中速率较大的分子所占总分子比例逐渐变大
C. 若温度降为，水蒸气液化为露珠的过程中分子间引力减小，斥力增大
D. 若温度降为，水蒸气液化为露珠的过程中分子势能一直增大
10.如图所示为科学家用某种透明均匀介质设计的“光环”，圆心为，半径分别为和部分是超薄光线发射板，发射板右侧各个位置均能发射出水平向右的光线，发射板左侧为光线接收器通过控制发射光线的位置，从位置发射出一细单色光束，发现该光束在“光环”中的路径恰好构成一个正方形，且没有从“光环”射出光在真空中的速度为下列说法正确的是( )
A. 只有从位置发射的细光束才能发生全反射
B. 该光束在“光环”中走过的路程为
C. “光环”对该光束的折射率可能是
D. 该光束在“光环”中运行的时间可能是
三、实验题：本大题共2小题，共20分。
11.可发出红、黄、绿三色光的多层警示灯，被广泛应用于数控机床、电子机械自动化生产线等工业领域。某同学想采用如图甲所示的实验装置测定三种色光的波长：
打开多层示警灯的绿光灯，将遮光筒对准光源放置。在光源和双缝之间还必须放置一个___________选填“滤光片”、“单缝”，其目的是为了保证经双缝得到的两列光是___________相干非相干光；
已知双缝之间的距离为，双缝到屏的距离为，绿光的干涉图样如下图乙所示，分划板中心刻度线在位置时螺旋测微器的读数为，在位置时读数如图丙所示，为___________，则该绿光的波长为___________计算结果保留三位有效数字
该同学又进行了几组实验，通过照相底片记录了干涉图样，分别测定了红光、黄光的波长红光、黄光。下图中是实验中记录下的三种色光的干涉图样，但被不小心弄混了，经判断绿光产生的干涉图样是图___________选填、、。
12.某学校开展研究性学习，某研究小组的同学根据所学的光学知识，设计了一个测量液体折射率的仪器，如图所示。在一个圆盘上，过其圆心作两条互相垂直的直径、，在半径上垂直盘面插下两枚大头针、，并保持、位置不变，每次测量时让圆盘的下半部分竖直进入液体中，而且总使得液面与直径相平，作为界面的法线，而后在图中右上方区域观察、的像，并在圆周上插上大头针，使正好挡住、的像，同学们通过计算，预先在圆周部分刻好了折射率的值，这样只要根据所插的位置，就可直接读出液体折射率的值，则：
若，与的夹角为，则处所对应的折射率的值为__________；光在该液体中速度为__________真空中光速为。
图中、两位置中__________填“”或“”所对应的折射率的值大。
作的延长线交圆周于，处所对应的折射率值应为__________。
甲乙两介质折射率分别为和，且大于。光在甲乙介质传播，当光由__________填“甲传向乙”或“乙传向甲”可能发生全反射。
四、计算题：本大题共3小题，共34分。
13.如图所示，为了粗略测量海边某椰子树的高度，潜水员下潜到海中在距离海岸水平距离，深度处，恰好能通过海边上的点看到岸上椰子树的树顶。已知椰子树与点的水平距离，海水的折射率，光在空气中的传播速度。求：
椰子树的高度；
光由树顶传至潜水员眼睛处所用的时间。
14.如图，透明材料的圆柱体底部中心点处有一束光以入射角射入，已知圆柱体的底面半径为，高度为，光在真空中的速度为。
若圆柱体折射率为，入射角，求光线从圆柱体底部传播到顶部的时间；
若任意改变入射角，圆柱体侧面始终没有光线射出，求折射率的取值范围。
15.假日期间，小聪与家人去售楼部收房，小聪想检查阳台窗户的双层玻璃的厚度是否达标合同里每层玻璃的厚度。小聪查阅资料得知该窗户由中间夹一层惰性气体的两平行且厚度相同的玻璃组成，他用一激光笔垂直窗户玻璃入射，用记号笔分别记下窗户两侧入射点和出射点的位置、，如图所示，再让激光笔对准点以入射角入射，记下窗户另一侧出射点的位置，测得和的距离分别为、。玻璃和惰性气体对激光的折射率分别为。
若玻璃的厚度恰好达标，求激光通过第一层玻璃的出射点和入射点沿玻璃方向的偏移结果可保留根号；
请通过计算判断该窗户的双层玻璃的厚度是否为合同中的。
参考答案
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10.
11.单缝；相干；；；。
12.；；
；
；
甲传向乙
13. ；
【详解】根据
可得
代入数据解得
设光在海水中传播的速度为，在空气中传播所用的时间为，在海水中传播所用的时间为，根据
解得
又由
得
光由树顶传至潜水员眼睛处所用的时间

14.解：光路如图所示，根据折射定律
图
代入数据解得：
根据全反射临界角公式有：，可得临界角小于，即光在左边界发生全反射
根据几何关系，光在圆柱体中的路程
由
得传播时间
解得
如图所示，当逐渐增大，图中也将不断增大，而光线在侧面的入射角将不断减小。
当趋近于时，光线射到侧面处时的入射角也将达到最小，假设此时刚好发生全反射，如图所示
图
因此可得
由几何关系可知
根据全反射临界角公式有：
联合以上各式解得：
所以当时任意改变入射角，圆柱体侧面始终没有光线射出。
答：若圆柱体折射率为，入射角，光线从圆柱体底部传播到顶部的时间为；
若任意改变入射角，圆柱体侧面始终没有光线射出，折射率的取值范围为。
15.激光通过窗户玻璃的光路图如图所示
根据光的折射定律有
解得
设激光在第一层玻璃中的偏移量为 ，根据几何关系有
解得
若玻璃的厚度恰好达标，则由光路的可逆性可知，激光在第二层玻璃中的偏移量
窗户的厚度 ，可知惰性气体的厚度 ，激光在惰性气体中的偏移量
激光的总偏移量
因为 ，所以双层玻璃的厚度不是合同中的

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