陕西省西安八十五中2024-2025学年高二（下）期中物理试卷（含解析）

陕西省西安八十五中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。
1.一辆救护车鸣着警笛朝我们驶来，我们会听到警笛声从低沉的“嗡嗡”声逐渐变得尖锐刺耳，关于这种现象，下列说法正确的是( )
A. 这种音调的变化是由于警笛发出的声音频率发生变化
B. 这种音调的变化是由于我们听到的声音频率发生变化
C. 只有波源运动才能产生这种现象
D. 只有观察者运动不能产生这种现象
2.抽制高强度纤维细丝可用激光监控其粗细，如图所示，激光束越过细丝时产生的条纹和它通过遮光板的同样宽度的窄缝规律相同。观察光束经过细丝后在光屏上所产生的条纹即可判断细丝粗细的变化，下列叙述中正确的是( )
A. 这里应用的是光的偏振现象 B. 这里应用的是光的干涉现象
C. 如果屏上条纹变宽，表明抽制的丝变粗 D. 如果屏上条纹变宽，表明抽制的丝变细
3.某地某天的气温变化趋势如图甲所示，细颗粒物等的污染程度为中度，出现了大范围的雾霾。在：和：的空气分子速率分布曲线如图乙所示，横坐标表示分子速率，纵坐标表示各速率区间的分子数占总分子数的百分比。下列说法正确的是( )
A. 细颗粒物在大气中的漂移是布朗运动
B. ：时的空气分子平均速率比：时的小
C. 图乙中实线表示：时的空气分子速率分布曲线
D. 单位时间内空气分子对细颗粒物的平均撞击次数，：时比：时多
4.为了提升汽车行驶过程中的平顺性和稳定性，在汽车车身和底座间装有弹簧和减震器来减缓振动。如图所示，图甲为某汽车正匀速通过某路口的连续等间距的减速带，图乙为该车车身的振幅和车速的关系图像，图像最高点对应的速度为。已知两相邻减速带间的距离为，该车车身的固有频率为，该车经过该减速带过程中，下列说法正确的是( )
A. 该车经过减速带时车身上下振动的频率随车速增大而减小
B. 该车经过减速带时车身上下振动的频率恒为
C. 图乙中
D. 不同车辆经过该减速带时一定相同
5.某运动员在花样游泳比赛中用手拍皮球，水波向四周散开，这个场景可以简化为如图所示，波源起振方向向下，垂直于水平介质平面做简谐运动，所激发的横波在均匀介质中向四周传播，时，离点的质点开始振动；时，离点的质点开始振动，此时质点第次刚开始振动时记为第次回到平衡位置。下列说法正确的是( )
A. 该波周期为
B. 该波传播速度为
C. 时，质点的振动方向向下
D. 该波遇到尺寸为的障碍物会发生明显衍射现象
6.相同的弹簧和不同质量的小球组成甲、乙两个水平弹簧振子，它们做简谐运动的振动图像如图所示，为其中一个交点图中未画出，下列说法正确的有( )
A. 甲在内振动能量增大
B. 甲振子振动能量一定比乙振子振动能量大
C. 在交点对应的时刻甲小球的回复力和乙小球的回复力可能不相同
D. 甲、乙的周期之比为：
7.如图所示，弹簧振子做简谐运动，点和点为最大位移处，从某次通过点开始计时，经过后振子第一次以与点相同的速度通过点图中未画出，再经过振子紧接着又通过点，已知物体在内所走过的总路程为，则下列说法正确的是( )
A. 振子做简谐运动的周期可能是 B. 振子做简谐运动的周期可能是
C. 振子做简谐运动的振幅可能是 D. 振子做简谐运动的振幅可能是
二、多选题：本大题共3小题，共18分。
8.如图，绝热气缸竖直放置，质量为的活塞将一定质量的理想气体封闭在气缸内。现在通过电热丝缓慢加热气缸内的气体，不计一切摩擦，大气压强恒定，活塞始终未从气缸中滑出，经过一段时间，关于气缸内的气体，下列说法正确的是( )
A. 气体的压强减小 B. 气体的体积增大
C. 气体的内能增大 D. 气体分子的平均动能不变
9.图甲为中国京剧中的水袖舞表演，水袖的波浪可视为简谐横波。图乙为该横波在时刻的波形图，、为该波上两个质点，此时位于平衡位置，位于波峰，且比先振动。图丙为波上某质点的振动图像。则( )
A. 该波的传播速度为 B. 图丙可能为质点的振动图像
C. 时，质点的速度最大 D. 质点运动的路程为
10.如图所示，为一半径为的圆弧，为圆弧的圆心，构成正方形，图中阴影部分为某种透明材料的横截面。在圆心处放一激光发射器，发射器能够发出细光束垂直照射在圆弧上，并且光束能够以一定的角速度从开始逆时针转过，激光在真空中的波长，在材料中的波长，光在真空中的速度大小为，不考虑光线的多次反射。若透明材料对该激光的折射率为，光束在旋转过程中，、截面上没有光线直接射出部分的总长度为，则( )
A. B. C. D.
三、实验题：本大题共2小题，共15分。
11.在“油膜法估测油酸分子的大小”实验中：
若实验过程中发现，撒入的爽身粉过多，导致油酸分子未形成单分子层，则计算得到的油酸分子直径将______选填“偏大”或“偏小”或“不变”。
若实验中使用的油酸酒精溶液是经久置的，则计算得到的油酸分子直径将______选填“偏大”或“偏小”或“不变”。
某次实验中将的纯油酸配制成的油酸酒精溶液，用注射器测得溶液为滴，再滴入滴这样的溶液到准备好的浅盘中，描出的油膜轮廓如图所示，每格边长是，根据以上信息，可估算出油酸分子的直径约为______保留位有效数字。
12.“用双缝干涉测光的波长”的实验装置如图所示。
下列说法中正确的是______。
A.滤光片应置于单缝与双缝之间
B.保持双缝位置不变，减小单缝到双缝的距离，干涉条纹间距不变
C.保持双缝位置不变，减小双缝到屏的距离，干涉条纹间距变大
将测量头的分划板中心刻线与某亮纹中心对齐，将该亮纹定为第条亮纹，记下此时手轮上的示数，然后同方向转动测量头，使分划板中心刻线与第条亮纹中心对齐，记下此时手轮上的示数。则两相邻亮条纹中心间的距离为______，已知双缝间距为，测得双缝到屏的距离为，则所测光的波长为______用所给物理量的符号表示。
四、计算题：本大题共3小题，共39分。
13.弹簧振子以点为平衡位置，在、两点间做简谐运动，在时刻，振子从、间的点以速度向点运动；在时刻，振子速度第一次变为；在时刻，振子速度第二次变为。
求弹簧振子的振动周期；
若、之间的距离为，求振子在内通过的路程；
若、之间的距离为，从点以速度向点运动开始计时，写出弹簧振子的简谐运动方程。
14.图甲为后备箱气压杆的示意图，气压杆内部的高压气体被活塞密封在汽缸中。在后备箱打开或关闭过程中，气压杆内部的气体体积发生变化。箱盖打开静止在某位置时，活塞到汽缸底部的距离为，活塞的横截面积为。箱盖作用于连杆上的沿杆方向的力为，如图乙所示。已知大气压强为，重力加速度为。不计活塞与容器壁的摩擦及连杆和活塞的质量，忽略气体温度的变化。
求此时被封闭气体的压强；
活塞到容器底部的距离为时，求此时气体的压强；
由于漏出部分气体，当活塞到容器底部的距离为时，此时沿杆方向作用力变为，求漏出的气体与剩余气体的质量比。
15.如图甲所示，真空中的半圆形透明介质，折射率为，半径为，圆心为，其对称轴为，一束单色光沿平行于对称轴的方向射到圆弧面上。光线到对称轴的距离为，经两次折射后由右侧直径面离开介质。已知该光线的入射角和出射角相等，真空中的光速为。求：
该光在透明介质的入射面上的折射角和出射面上的折射角；
单色光在介质中传播的时间；
如图乙所示，将透明介质截取下半部分，用黑纸覆盖。用该单色光平行于横截面，与界面成角入射，若只考虑首次入射到圆弧上的光，求圆弧上有光射出的弧长。取
答案和解析
1.【答案】
【解析】、根据多普勒效应的定义和特点，可知声调的变化是由于波源和接收者发生相对运动而使接收者接收的频率发生变化造成的，波源发出的频率没有发生变化，即警笛发出的声音频率没有发生变化，我们听到的声音频率发生变化，故A错误，B正确；
、当波源和接收者发生相对运动时，接收者接收的频率将发生变化，当波源不动，接收者相当于波源远离或靠近，会产生这种现象，故CD错误。
故选：。
2.【答案】
【解析】当障碍物的尺寸与波的波长相当，或小于波的波长，会发生明显的衍射，该装置的原理是运用光的衍射现象，如果屏上条纹变宽，则金属丝变细，故D正确，ABC错误。
故选：。
3.【答案】
【解析】细颗粒物在大气中的漂移是因为气流的作用，不属于布朗运动，故A错误；
B.由图甲可知，：时的气温高于：时的气温，所以：时空气分子的平均速率比：时大，故B错误；
C.由图乙可知实线对应的速率大的分子占的比例越大，对应的气体分子温度较高，所以图乙中实线表示：时的空气分子速率分布曲线，故C正确；
D.：时的气温高于：时的气温，空气分子的平均动能较大，单位时间内空气分子对细颗粒物的平均撞击次数较多，故D错误。
故选：。
4.【答案】
【解析】当轿车以速度通过减速带时，车身上下振动的周期为
则车身上下振动的频率为
故AB错误。
C.当车身振动频率等于车身的固有频率时，发生共振现象，车身振幅最大，由知，
故C正确。
D.不同车辆经过该减速带时不一定相同，因为不同车辆车身的固有频率不一定相同，故D错误。
故选：。
5.【答案】
【解析】波源起振方向向下，时，离点的质点开始振动方向与波源方向相同，起振方向向下，时，质点第次刚开始振动时记为第次回到平衡位置，根据简谐运动规律，可得此时质点的振动方向也向上，故C错误；
A.当波传到点时，点第三次回到平衡位置，可知
可得
故A错误；
B.由题意，可知波由点传到点经历，解得波速
故B错误；
D.该列波的波长为
容易发生明显的衍射现象的条件是当障碍物的尺寸与波长相比，相差不大或比波长更小，可知该波遇到尺寸为的障碍物会发生明显衍射现象，故D正确。
故选：。
6.【答案】
【解析】做简谐运动的弹簧和小球组成的振子机械能守恒，故A错误；
B.弹簧振子振动能量是弹簧的弹性势能和小球的动能之和，在最大位移处，小球的动能为，所以弹簧振子振动能量等于最大弹性势能，由图可知，甲、乙振子的振幅分别和，则甲振子振动能量比乙振子振动能量大，故B正确；
C.在交点 对应的时刻两个弹簧振子在同一个位置，弹簧伸长量相同，根据
可知，交点对应的时刻二者回复力相同，故C错误；
D.如图可知，甲的周期为
乙的周期为
则甲、乙的周期之比为
故D错误。
故选：。
7.【答案】
【解析】根据简谐运动的特点可知，、两点关于平衡位置对称，题目中叙述的过程有两种情况：
是，则第二个一定是，根据简谐振动的周期性与对称性可知振子运动的时间为半个周期，则，所以，振子运动的时间是半个周期，则，所以。
是，则第二个一定是，根据简谐振动的周期性与对称性可知振子运动的时间为一个半周期，则，所以，振子运动的时间是一个半周期，则，所以。
故ABD错误，C正确。
故选：。
8.【答案】
【解析】、因大气压强恒定，所以气缸内的气体在被缓慢加热过程中做等压变化，根据盖吕萨克定律可知，气体的体积增大，故A错误，B正确；
、因气缸内气体体积增大，根据盖吕萨克定律可知，不变，所以气体温度升高，内能增大，气体分子的平均动能增大，故C正确，D错误；
故选：。
9.【答案】
【解析】、由乙图知，波长为。由丙图知，周期为，则波速为，故A正确；
B、依题意，质点比质点先振动，则波向轴负方向传播，在时刻质点处于平衡位置，根据波形平移法，可知质点此时向轴负方向振动，而丙图中质点在时刻向轴正方向振动，所以丙图不可能是质点的振动图像，故B错误；
C、因，故时，质点处于波谷，速度为零，故C错误；
D、因，则质点运动的路程为，故D正确。
故选：。
10.【答案】
【解析】设激光在材料中的传播速度为，频率为，由波长、频率和传播速度之间的关系有，
又根据光在介质中的速度满足：
联立解得
故A正确，B错误；
设激光发生全反射时的临界角为，根据光的全反射条件，则有
解得临界角
刚好不从、直接射出的光线如图所示
、截面上没有光线直接射出部分的总长度
解得、截面上没有光线直接射出部分的总长度为
故C正确，D错误。
故选：。
11.【答案】偏大；偏小；
【解析】若实验过程中发现，撒入的爽身粉过多，导致油酸分子未形成单分子层，则油膜面积的测量值偏小，根据则计算得到的油酸分子直径将偏大；
若实验中使用的油酸酒精溶液是经久置的，在溶液中的油酸浓度会偏大，实际计算时仍按原来的浓度计算，则计算得到的油酸分子直径将偏小；
一滴油酸酒精溶液中含纯油酸的体积为
油膜的面积为
分子直径
故答案为：偏大；偏小；
12.【答案】； ；。
【解析】滤光片应置于透镜与单缝之间，故A错误；
B.根据双缝干涉条纹间距公式可知，条纹间距与单缝到双缝之间的距离无关，保持双缝位置不变，减小单缝到双缝的距离，干涉条纹间距不变，故B正确；
C.根据双缝干涉条纹间距公式可知，保持双缝位置不变，减小双缝到屏的距离，干涉条纹间距变小，故C错误。
故选：。
两相邻亮条纹中心间的距离为
根据双缝干涉条纹间距公式
所测光的波长为。
故答案为：；；。
13.【解析】取一点，让点与点关于点对称，由题意可知，弹簧振子从点到第一次回到点的时间为，从第一次回到点到第一次到达点的时间也为，根据简谐运动的对称性可知，弹簧振子的振动周期为：
；
由题意可知，、之间的距离为，所以弹簧振子的振幅为：，则弹簧振子在内通过的路程为：
；
由题意可知，，
则，计算可得，由于，，计算可得，
由，当时，将代入，可得，所以弹簧振子的简谐运动方程为：。
答：弹簧振子的振动周期为；
若、之间的距离为，振子在内通过的路程为；
弹簧振子的简谐运动方程为。
14.【解析】对活塞受力分析，由平衡条件
解得
对封闭气体研究，活塞由到处的过程中，由玻意耳定律得
解得
设漏出气体的体积为
解得
答：此时被封闭气体的压强为；
活塞到容器底部的距离为时，此时气体的压强为；
由于漏出部分气体，当活塞到容器底部的距离为时，此时沿杆方向作用力变为，漏出的气体与剩余气体的质量比为：。
15.【解析】根据几何关系有
解得
令由于该光线的入射角和出射角相等，则光在透明介质的入射面上有
解得
光路可逆原理可知，光在出射面上的入射角也为，根据几何关系，光在介质中传播的距离为
根据折射率与光速的关系有
则单色光在介质中传播的时间
解得
若光恰好发生全反射，则有
解得
令此时在面上的折射角为，则有
解得
根据几何关系可知，圆弧上有光射出的圆弧对应的圆心角为
则对应的圆弧为
答：该光在透明介质的入射面上的折射角为，出射面上的折射角为；
单色光在介质中传播的时间为；
如图乙所示，将透明介质截取下半部分，用黑纸覆盖。用该单色光平行于横截面，与界面成角入射，若只考虑首次入射到圆弧上的光，圆弧上有光射出的弧长为。
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