河南省郑州一中2024-2025学年高二（下）期中物理试卷（含解析）

河南省郑州一中2024-2025学年高二（下）期中物理试卷
一、单选题：本大题共7小题，共28分。
1.生活中很多现象蕴含了物理知识，下列说法正确的是( )
A. 医生利用彩超测病人血管内的血流速度是利用了超声波的多普勒效应
B. 在屋外看不见屋内的人，却能听见屋内人说话，这是声波的折射现象
C. 火车进站时站台上的人听见火车的音调会变高，这是声波的干涉现象
D. 音叉周围有些区域声音较强，有些区域较弱，这是声波的衍射现象
2.下列关于“用油膜法估测油酸分子的大小”实验的说法，错误的是( )
A. 实验时若爽身粉撒得太厚，则所测分子直径会偏大
B. 用注射器向量筒里滴滴油酸酒精溶液，并读出这些溶液的体积，则每滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积
C. 油酸酒精溶液中酒精对油酸起到了稀释作用
D. 油酸酒精溶液体积浓度为，一滴溶液的体积为，其形成的油膜面积为，则估测出油酸分子的直径为
3.图中为在水面上振动的波源，、为在小面上的两块挡板，其中板可以上下移动，两板中间有一狭缝，此时测得处水没有振动。为使处水也能发生振动，下列方法可行的是( )
A. 向上移动使狭缝的距离减小
B. 向下移动使狭缝的距离增大
C. 使波源的频率增大
D. 增大波源的振幅
4.与传统热光源相比，冷光灯工作时产生的热量极少。某种冷光灯灯泡后面放置的反光镜的表面镀上一层氟化镁薄膜，该膜可以消除反光镜不镀膜时表面反射回来的红外线热效应最显著，红外线在氟化镁中传播时的波长为，下列说法正确的是( )
A. 该冷光灯的原理是光的干涉 B. 该冷光灯的原理是光的全反射
C. 氟化镁薄膜的最小厚度应为 D. 氟化镁薄膜的厚度应为的偶数倍
5.如图所示为以、为波源的两列机械波在某时刻叠加的示意图，波峰和波谷分别用实线和虚线表示，已知、的振幅均为。下列说法正确的是( )
A. 处质点做简谐运动，振幅为
B. 处质点此刻的位移大小为
C. 若想观察到稳定的干涉现象，可将周期调小
D. 只要和的周期相等，处质点就做振幅为的简谐运动
6.将一根长软绳的一端拴在门把上，用手握住另一端并上下摆动，使绳波向左轴负方向传播。图中实线为时刻的波形图，虚线为时的波形图。已知该波的周期，、两个质点对应的平衡位置坐标分别为、，则下列说法正确的是( )
A. 该波的周期为，波速为
B. 时，质点沿轴正方向运动
C. 时间内，质点经过的路程为
D. 时，质点到达波峰位置
7.质量为的滑块沿倾角为、长度为的光滑斜面顶端静止滑下。斜面质量为，并静置于光滑水平面上，重力加速度为。滑块可看成质点，则滑块滑到斜面底端所用的时间为( )
A. B.
C. D.
二、多选题：本大题共3小题，共18分。
8.如图，某同学测量玻璃砖的折射率时，用相互平行的两束不同单色光、，由空气射入平行玻璃砖，再由平行玻璃砖射入空气，下列图像可能正确的是( )
A. B.
C. D.
9.质量为，半径为的半球静止地放置在光滑水平地面上，其表面也是光滑的。半球顶端放有一质量为的小滑块可视为质点，开始时两物体均处于静止状态。小滑块在外界的微小扰动下从静止开始自由下滑，小滑块的位置用其和球心连线与竖直方向夹角表示。已知重力加速度为。下列说法正确的是( )
A. 若半球在外力作用下始终保持静止，半球对小滑块支持力等于滑块重力一半时对应角度的余弦值
B. 若半球在外力作用下始终保持静止，半球对小滑块支持力等于滑块重力一半时对应角度的余弦值
C. 若无外力作用，小滑块和半球组成的系统动量守恒
D. 若无外力作用，测得小滑块脱离半球时，则
10.如图甲所示，光滑绝缘水平面上有甲、乙两个带电小球，时，带正电荷的甲球以初速度向右运动，乙球静止。它们仅在静电力的作用下沿同一直线运动整个运动过程中没有接触，甲、乙两球运动的图像分别如图乙中两曲线所示。下列说法正确的是( )
A. 小球乙一定带正电荷 B. 甲、乙两球的质量之比为：
C. 时刻两球的电势能之和最大 D. 时刻两球间距离与时相同
三、实验题：本大题共2小题，共14分。
11.如图甲所示，利用双缝干涉测定光的波长的实验中，双缝的间距为，双缝到光屏的距离为，实验时，接通电源使光源正常发光，调整光路，使得从目镜中可以观察到干涉条纹。
某种红光照射双缝得到的干涉条纹如图乙所示，若将红光改为绿光，则条纹间距将______填“变大”、“不变”或“变小”。
为减小误差，该实验并未直接测量相邻亮条纹间的距离，而是先测量个亮条纹的间距，再求出。下列实验采用了类似方法的有______双选，填标号。
A.“用油膜法估测油酸分子的大小”实验中滴油酸酒精溶液体积的测量
B.“用单摆测量重力加速度”实验中单摆周期的测量
C.“探究两个互成角度的力的合成规律”实验中合力的测量
如果把光源内灯泡换成激光光源，该实验照样可以完成，这时可以去掉的部件是______双选，填标号。
A.滤光片
B.单缝
C.双缝
D.遮光筒
12.某实验小组做用“单摆测量重力加速度”的实验。
需要记录的数据有：小钢球的直径、摆长、次全振动的总时间。
用游标卡尺测量小钢球的直径，游标卡尺的示数如图甲所示，则直径为______。
如图乙所示，某同学测量数据作出图线，根据图线可知该同学认为摆长为______。填正确答案标号
A.摆线的长度
B.摆线的长度与小球半径之和
C.摆线的长度与小球直径之和
请根据图乙表示出重力加速度 ______。用、和表示
如果根据图像测得的偏小，可能的原因是______。填正确答案标号
A.开始计时时，停表过迟按下
B.结束计时时，停表过迟按下
C.实验时误将次全振动时间记为次全振动时间
四、计算题：本大题共3小题，共40分。
13.汽车的重力一般支撑在固定于轴承上的若干弹簧上，弹簧套在减震器上，可以改善汽车行驶的舒适性。如图，将质量为的薄板固定在弹簧上形成竖直方向的弹簧振子，在薄板的上方放置的物块，使、一起振动，弹簧原长，重力加速度。
若振幅为，周期为，且时，位于振动的最低点，以向上为正方向，写出的振动方程；
若弹簧的劲度系数为，欲使在振动中始终与接触，求的振幅最大值。
14.如图所示为圆柱形陶瓷鱼缸的截面图，水深为，在鱼缸底部的正中央点有一点光源，会观察到水面有一亮斑，其在水面的半径为。
求水的折射率；
已知鱼缸的高度为，鱼缸口的直径为，青蛙可在鱼缸底部活动，且不计青蛙大小。若将鱼缸充满水，求与鱼缸中无水相比青蛙能看到的视野的张角增大了多少结果可以用三角函数表示，若，则可表示为。
15.如图所示，静置在光滑的水平面上的、为两个完全相同的圆弧槽，圆弧槽的半径为，两槽的最低点均与水平面相切，初始时两槽的最低点均位于点，槽固定在水平面上。现将质量为的小球可视为质点从槽上端点的正上方处由静止释放，小球从点落入槽内，一段时间后从点滑上槽，槽的质量为，重力加速度大小为，不计一切摩擦，忽略空气阻力。
小球第一次从槽最低点滑出时，求小球到点的距离；
小球经过槽上端点时，求槽对的弹力大小；
判断小球能否第三次经过槽的上端点，若不能，请说明理由，若能，请求出小球第三次经过点时的速度大小。
答案和解析
1.【答案】
【解析】、医生利用彩超测病人血管内的血流速度，是因为当声源血液中的红细胞与接收者超声探头之间有相对运动时，接收到的超声波频率会发生变化，这正是超声波的多普勒效应，故A正确；
B、在屋外看不见屋内的人，却能听见屋内人说话，这是因为声波的波长较长，容易发生衍射，能绕过障碍物传播，而光的波长较短，不容易发生衍射，所以看不到屋内的人，故B错误；
C、火车进站时站台上的人听见火车的音调会变高，是因为火车与观察者之间距离减小，根据多普勒效应，观察者接收到的声波频率升高，所以音调变高，不是声波的干涉现象，故C错误；
D、音叉周围有些区域声音较强，有些区域较弱，这是声波的干涉现象。音叉的两个叉股振动频率相同，产生的两列声波相互干涉，在某些区域相互加强，声音较强，在某些区域相互减弱，声音较弱，故D错误。
故选：。
2.【答案】
【解析】实验过程中，若撒的痱子粉太厚，则油酸溶液在水面上形成的油膜面积偏小，由可知测量的油酸分子的直径偏大，故A正确；
B.用注射器向量筒里滴滴油酸酒精溶液，并读出这些溶液的体积，则每滴油酸酒精溶液的体积，并非纯油酸的体积，故B错误；
C.油酸酒精溶液中酒精对油酸起到了稀释作用，故C正确；
D.油酸酒精溶液体积浓度为，一滴溶液的体积为，其形成的油膜面积为，则估测出油酸分子的直径为，故D正确。
本题选错误的，故选：。
3.【答案】
【解析】根据波的明显衍射条件：阻碍的尺寸比波长小，或相差不大；开始时处水没有振动，可知水波不能通过狭缝发生明显衍射，要使处水也能发生振动，则需要水波通过狭缝时发生明显衍射，即使得水波波长比狭缝尺寸大或者差不多，其方法可以减小狭缝宽度，或者增加波的波长，减小波的频率，即若向上移动使狭缝的距离减小，或者使波源的频率减小，而与波源振幅无关。故A正确，BCD错误；
故选：。
4.【答案】
【解析】、冷光灯灯泡后面反光镜表面镀氟化镁薄膜，利用的是光的干涉原理。通过薄膜的两个表面反射的光相互干涉，使红外线因干涉相消而被消除，从而减少反射回来的红外线，达到减少热量产生的目的，故A正确，B错误；
、为了使红外线在薄膜的前后两个表面的反射光产生干涉减弱的效果，薄膜前后两个表面的反射光的光程差应为的奇数倍，即
当时，可得氟化镁薄膜的最小厚度应为
故CD错误。
故选：。
5.【答案】
【解析】由题图可知，的波长大于的波长，根据频率可知，波源的频率小于波源的频率，由于两波源的频率不同，所以处质点不能做稳定的简谐运动，振幅不为，故A错误；
B.处的质点此时刻处于两列波的波谷与波谷相遇的点，由波的叠加知识可知，此时刻该处质点的位移大小为，故B正确；
C.在同一介质中，不同的机械波的波速相等，根据，由图知波源的波长小，所以波源的频率较大，即两列波的频率不同，两列波无法发生稳定的干涉现象，若想观察到稳定的干涉现象，则两波频率要相同，可将频率调小，即周期要变大，故C错误；
D.将的周期调至和的相等，此时两列波的频率相同，会产生稳定的干涉现象，但处的质点其不一定处于振动加强点位置，即处的质点不一定做振幅为的简谐运动，故D错误。
故选：。
6.【答案】
【解析】、由题图可知，该波的波长，振幅。因，故在内波传播的距离小于一个波长，从两时刻的波形图可以看出，在时间内，波传播的距离，故传播时间，解得周期，则波速为，故A错误；
B、绳波向左传播，由同侧法可知，时刻质点沿轴负方向运动，则经过，可知质点沿轴负方向运动，故B错误；
C、因，故时间内，质点经过的路程为，故C错误；
D、经过，实线波形向轴负方向平移，处的波形刚好传到质点，此时质点到达波峰，故D正确。
故选：。
7.【答案】
【解析】设滑块滑到底端时的水平速度和竖直速度为和，即滑块的合速度为，斜面的合速度为。由于滑块与斜面组成的系统在水平方向的合力为零，则系统水平方向的动量守恒，以向右为正方向，有：
结合两者的水平位移关系有：
对滑块，在竖直方向的位移：
对两物体的系统，由机械能守恒定律有：
联立可得滑块滑到斜面底端所用的时间为：，故ACD错误，B正确。
故选：。
8.【答案】
【解析】根据折射规律作图，如图所示。
经过平行玻璃砖折射后，出射光线与入射光线平行且向左偏移，光折射率较大时有可能出射光线与光重合，故AD错误，BC正确。
故选：。
9.【答案】
【解析】、由动能定理得
小滑块做圆周运动，由沿半径方向的合力提供向心力，则有
联立解得，故A错误，B正确；
C、若无外力作用，小滑块和半球组成的系统水平方向不受外力，而竖直方向合外力不为零，所以系统动量不守恒，在水平方向上动量守恒，故C错误；
D、设小滑块脱离半球时，半球速度大小为，小滑块相对半球速度大小为。取水平向右为正方向，根据水平方向动量守恒有
根据系统机械能守恒有
脱离前，小滑块相对半球做圆周运动，在脱离瞬间，只受重力作用，以半球此瞬间为惯性系为参考系，小滑块向心力满足
联立解得，故D正确。
故选：。
10.【答案】
【解析】由题图可知，甲球做减速运动的同时乙球做正向的加速运动，说明两球相互排斥，所以两球带有同种电荷，小球乙一定带正电荷，故A正确；
B.以水平向右为正方向，两球作用过程动量守恒
得
故B错误；
C.根据题图可知，时刻，两球共速，此时两球距离最近，系统克服电场力做功最多，电势能最大，故C正确；
D.图像与横轴围成面积差代表相对位移横轴下方为负位移，因为时刻两球面积差不相同，所以时刻两球间距离与时不相同，故D错误。
故选：。
11.【答案】变小； ； 。
【解析】根据双缝干涉条纹间距干涉可知，若把红色滤光片换成绿色滤光片，入射光的波长变短，则屏上的亮条纹宽度会变小；
实验中，测量相邻亮条纹间的距离时，先测量个亮条纹的间距，再根据条纹宽度和条纹间隔数求出，采用了“累积法”的思想，可以有效的减小误差；
“用油膜法估测油酸分子的大小”实验中滴油酸酒精溶液体积的测量，“用单摆测量重力加速度”实验中单摆周期的测量都是采用了“累积法”的思想；
“探究两个互成角度的力的合成规律”实验中合力的测量采用了“等效替代法”的思想，故AB正确，C错误。
故选：。
双缝干涉测定光的波长的实验中，滤光片的作用是获得单色光，单缝作用是获得线光源；激光的单色性好、相干性好，是相干光；把光源内灯泡换成激光光源，这时可以去掉的部件是滤光片和单缝，故AB正确，CD错误。
故选：。
故答案为：变小；；。
12.【答案】； ； ；
【解析】标卡尺的主尺读数为，游标尺上第个刻度和主尺上某一刻度对齐，所以游标尺的读为
所以最终读数为
根据单摆的周期公式，得
当时，应该等于，图像，因此所测摆长比实际长了，故C正确，AB错误。
故选：。
根据图乙可知，，又，解得。
开始计时时，停表过迟按下，周期的测量值偏小，导致重力加速度的测量值偏大，故A错误；
B.结束计时时，停表过迟按下，周期的测量值偏大，导致重力加速度的测量值偏小，故B正确；
C.实验时误将次全振动时间记为次全振动时间，周期的测量值偏大，导致重力加速度测量值偏小，故C正确。
故选：。
故答案为：；；；
13.【答案】的振动方程为；
的振幅最大值为
【解析】简谐运动的位移表达式为
且
时，位于振动的最低点，以向上为正方向，则：
故的振动方程为：
、处于平衡位置时、有：
代入数据解得：
刚好脱离时，有
对有，表明、仅受重力作用，此刻弹簧的弹力为零，弹簧处于原长，
则
答：的振动方程为；
的振幅最大值为。
14.【答案】水的折射率为；
已知鱼缸的高度为，鱼缸口的直径为，青蛙可在鱼缸底部活动，且不计青蛙大小。若将鱼缸充满水，与鱼缸中无水相比青蛙能看到的视野的张角增大了
【解析】由题意可知，能看见光亮的圆锥体，是因为从光源发出的光在水面处发生了全反射，光路图如图甲所示
由几何关系可得：
根据折射定律可得：
联立可得：
鱼缸灌满水后，青蛙在鱼缸底部活动时，能够看到的最大张角的光路图如图乙所示
由几何关系可得：
根据折射定律可得：
联立解得：
青蛙能看到的张角增大的角度为：
答：水的折射率为；
已知鱼缸的高度为，鱼缸口的直径为，青蛙可在鱼缸底部活动，且不计青蛙大小。若将鱼缸充满水，与鱼缸中无水相比青蛙能看到的视野的张角增大了。
15.【答案】小球第一次从槽最低点滑出时，小球到点的距离为；
小球经过槽上端点时，槽对的弹力大小为；
小球不能第三次经过槽的上端点
【解析】小球沿槽圆弧下滑的过程中，取水平向右为正方向，根据小球和槽水平方向平均动量守恒有
两边同时乘以时间，则得
根据几何关系有
解得，即小球第一次从槽最低点滑出时，小球到点的距离为。
设小球第一次到达槽最低点时的速度大小为，此时槽的速度大小为，取水平向右为正方向，根据小球和槽水平方向动量守恒有
根据机械能守恒定律有
小球从点到点的过程，由机械能守恒定律有
小球在点时，根据牛顿第二定律有
解得槽对的弹力大小为
设小球第三次经过槽最低点时的速度为，此时槽的速度为，取水平向右为正方向，根据小球和槽水平方向动量守恒有
根据机械能守恒定律有
解得
因为
所以小球不能第三次经过槽的上端点。
答：小球第一次从槽最低点滑出时，小球到点的距离为；
小球经过槽上端点时，槽对的弹力大小为；
小球不能第三次经过槽的上端点。
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