河北省衡水市枣强县2024-2025学年高二（下）期中物理试卷（含解析）

河北省衡水市枣强县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.粒子散射实验装置如图所示。关于该实验现象及得出的结论，下列说法正确的是( )
A. 该实验证实了汤姆孙的“枣糕模型”是正确的
B. 大多数粒子穿过金箔后，其运动方向受到较大的影响
C. 占原子质量绝大部分的带正电的物质集中在很小的空间范围内
D. 原子是一个球体，正电荷均匀分布在整个球体内，电子镶嵌在其中
2.如图所示是弹簧振子做简谐运动的振动图像。从时刻开始计时，下列说法正确的是( )
A. 弹簧振子的振动周期为 B. 秒内，弹簧振子运动的路程为
C. 时，振子的加速度最大 D. 时，振子的速度为
3.如图所示，“洗”是古代盥洗用的脸盆，多用青铜铸成，倒些清水在盆中，用手掌慢慢摩擦盆耳，盆就会发出嗡嗡声，到一定节奏时还会溅起层层水花。下列关于“洗”的说法正确的是( )
A. “洗”发出的声音在空气中传播时，介质振动方向与声音传播方向始终垂直
B. 手掌摩擦越快发出的声音越大，水花溅得越高
C. 盆内水花及盆体的振动频率可能大于手掌的摩擦频率
D. 当双手以某一特定频率摩擦时，盆耳发出的嗡嗡声特别响，水花溅得特别高，这是共振现象
4.如图四幅图中有关光的相关知识说法正确的是( )
A. 图甲中，位于水中气泡看上去特别明亮是由于光的折射
B. 图乙中，增加单缝的宽度，则屏上的中央亮条纹宽度也增加
C. 图丙中，若两板间的薄片向左移动少许，则干涉条纹的间距增大
D. 图丁中，通过眼镜看电脑显示屏，两镜片一明一暗是因为两侧镜片为透振方向不同的偏振片
5.如图所示为氢原子的能级图，下列说法正确的是( )
A. 一群氢原子从能级向低能级跃迁时，能产生种不同频率的光
B. 氢原子从半径较大的轨道跃迁到半径较小的轨道时，其能量增大
C. 氢原子可以吸收能量为的光子发生跃迁
D. 从氢原子的能级图可知，氢原子发射光子的频率是不连续的
6.一个圆环翡翠透明玻璃体内侧的半径为，外侧的半径为，现让一红色光束对准点与圆心同一水平线，以入射角射入翡翠，光束恰好切过圆环内侧从外侧的点射出，出射角为，下列说法正确的是( )
A. 出射角比入射角大
B. 翡翠对红色光折射率
C. 增大，红色光束一定会从翡翠内环射出
D. 换用紫色光束，以入射一定不会从翡翠内环射出
7.用如图甲所示的实验装置研究光电效应，电路中电源的正负极可以对调，用一定强度、频率为的激光照射阴极时，得到的光电流与光电管两端电压的关系图像如图乙所示。已知光电子的质量为，所带的电荷量为，普朗克常量为，下列说法不正确的是( )
A. 阴极的逸出功为 B. 光电子的最大初速度为
C. 阴极的截止频率为 D. 阴极单位时间内射出的光电子数为
二、多选题：本大题共3小题，共18分。
8.如图所示，在点用长为的细绳系着一小球可视为质点，点正下方点处有一固定的光滑钉子，。小球在点由静止释放，运动至右侧最高点点的时间为，、与竖直方向夹角均足够小，重力加速度为，不计空气阻力，则可能的值为( )
A.
B.
C.
D.
9.如图甲所示是一列简谐横波在时刻的波形图，如图乙所示是处的质点的振动图像，则下列说法正确的是( )
A. 该波的传播方向沿轴的正方向
B. 该波的传播速度为
C. 在时刻，质点的加速度为零
D. 质点的振动方程为
10.如图所示，两列简谐横波分别沿轴正方向和负方向传播，两波源分别位于和处，两列波的波速均为，波源的振幅均为。图为时刻两列波的图像，此刻平衡位置在和的、两质点刚开始振动，质点、两点的平衡位置处于和处。下列说法正确的是( )
A. 时，两列波在点相遇 B. 两列波在相遇后会发生干涉现象
C. 时，运动的路程为 D. 时，运动的路程为
三、实验题：本大题共2小题，共16分。
11.在“用插针法测定玻璃砖折射率”的实验中。
实验过程如图甲所示，下列说法正确的是______填正确答案标号。
A.为了减小作图误差，和的距离应尽可能取小些
B.如果光在界面的入射角大于临界角，光将不会进入玻璃砖
C.不论光以什么角度从界面射入，经一次折射后到达界面都能射出
小张同学确认所有操作步骤都正确后，根据测得的入射角和折射角的正弦值作出的图像如图乙所示，由图像可求得玻璃砖的折射率为______。
小杨同学在画界面时，不小心将界面画的比玻璃砖宽了一些，其余操作均正确，如图丙所示，则他测得的折射率______填“大于”“小于”或“等于”真实值。
12.某物理兴趣小组的同学利用如图甲所示的装置做“用双缝干涉测量光的波长”实验，如图乙所示是红光产生的干涉条纹。
下列说法正确的是______填正确答案标号。
A.实验中必须用拨杆来调整单缝和双缝，使单缝和双缝相互平行
B.实验中还需测出单缝到光屏的距离
C.将单缝向双缝移动一小段距离后，其他条件不变，干涉条纹间距将变大
D.若将红色滤光片换成绿色滤光片，则相邻两亮条纹中心的距离将减小
转动测量头的手轮，先将测量头的分划板中心刻线与条纹的中心对齐，此时手轮上的示数如图丙所示， ______。然后同方向转动测量头，使分划板中心刻线与条纹中心对齐，此时手轮上的示数如图丁所示。则相邻两亮条纹的间距 ______。
已知双缝到光屏的距离，双缝间距，相邻两亮条纹中心间距为，可得波长的表达式 ______用题中字母表示，求得所测红光波长约为______。
四、计算题：本大题共3小题，共38分。
13.厚度可忽略的球形罐体的半径为，球心为，罐体内装了一半的某种透明液体，液体上方是空气，其截面如图所示。一细束单色光从罐体上的点沿方向射入，折射光线恰好从方向射出，点在罐体上且点到液面的距离为，与法线的夹角，光在真空中的传播速度为。求：
液体的折射率；
单色光从点传播到点所用的时间。
14.如图所示中实线是一列简谐横波在某一时刻的波形曲线。经过后，其波形如图中虚线所示。
若该波是沿轴负方向传播的，求该波的周期；
若该波的周期大于，求该波的波速；
若该波的波速大小为，求该波的传播方向。
15.光纤通信有传输容量大，传输衰减小、抗干扰性强及保密性强等多方面的优点。现有一可用于光纤通信的圆柱体长玻璃丝，其外界为真空，左端面打磨为半球形。如图所示为该玻璃丝的截面示意图，其左端半圆的圆心为，半径为，直线部分。单色光线从与等高的点入射，当入射角为时，折射光线恰好在点发生全反射。已知，光在真空中传播速度为。
求该单色光线入射角；
若光线从半球面上沿半径入射，入射方向与平行，求光线从入射点传播到界面所用的时间。
答案和解析
1.【答案】
【解析】该实验证实了汤姆孙的“枣糕模型”是错误的，提出了原子的核式结构模型，故A错误；
大多数粒子穿过金箔后，其运动方向没有受到较大的影响，故B错误；
占原子质量绝大部分的带正电的物质集中在很小的空间范围内，故C正确；
原子是一个球体，正电荷均匀分布在整个球体内，电子镶嵌在其中，这是汤姆生提出的原子模型，被该实验否定了，故D错误。
故选：。
2.【答案】
【解析】、振子的周期是振子完成一个周期性变化所用的时间，由图直接读出其周期；故A错误；
B、由图可知振子的振幅为，经过，振子的路程，故B正确；
C、由图乙知在时刻，振子的位移为零，正通过平衡位置，所以振子的加速度也为零，故C错误；
D、在时刻，振子的位移为零，正通过平衡位置，速度最大，故D错误。
故选：。
3.【答案】
【解析】、“洗”发出的声音在空气中传播时，属于纵波，介质振动方向与声音传播方向平行，而不是垂直，故A错误；
、只有双手摩擦的频率越接近盆体和水花固有振动频率时，盆耳发出的嗡嗡声才会特别响，水花才会溅得特别高，这是共振现象的体现，故B错误，D正确；
C、盆内水花和盆体均做受迫振动，频率与驱动力的频率相等，故C错误。
故选：。
4.【答案】
【解析】位于水中的气泡看上去特别明亮，是因为光从水中射向气泡中的空气中时，属于光从光密介质射向了光疏介质，在界面处发生了全反射，故A错误；
B.光在通过单缝时会发生衍射现象，而发生明显衍射现象的条件是：缝的宽度或孔径的尺寸、障碍物的大小跟光的波长接近或比光的波长更小，因此，图乙中，若增加单缝的宽度，则衍射现象越不明显，屏上的中央亮条纹将变窄变暗，故B错误；
C.图丙中，若两板间的薄片向左移动少许，则空气薄膜的倾角增加，长度减小，而膜的最厚处厚度不变，根据两列反射光波的路程差等于光波半波长的偶数倍时为明条纹，可知明条纹的数量不变，空气膜长度减小，所以明暗条纹变密集，则条纹间距变窄，故C错误；
D.通过眼镜看电脑显示屏，两镜片一明一暗是因为两侧镜片为透振方向不同的偏振片，故D正确。
故选：。
5.【答案】
【解析】一群氢原子从能级向低能级跃迁时，能产生种不同频率的光，故A错误；
氢原子从半径较大的轨道跃迁到半径较小的轨道时，会向外辐射能量，其能量减小，故B错误；
没有两个能级之间的能量差为，则氢原子不可以吸收能量为的光子发生跃迁，故C错误；
从氢原子的能级图可知，氢原子发射光子的频率是不连续的，故D正确。
故选：。
6.【答案】
【解析】、由几何关系可知从点入射的折射角等于从点出射的入射角，根据折射定律可知出射角与入射角相等，故A错误；
B、根据几何关系可知点入射的折射角满足，根据折射定律有，解得，故B正确；
C、调大，紫色光束的折射角增大，一定不会从翡翠内环射出，故C错误；
D、红色光的频率小，折射率小，根据可知，折射角变大，不会从翡翠内环射出，故D错误。
故选：。
7.【答案】
【解析】、根据爱因斯坦光电效应方程得
由动能定理得
解得阴极的逸出功与光电子的最大初速度分别为
故AB正确；
C、逸出功与截止频率的关系为
解得阴极的截止频率为
故C错误；
D、光电效应产生是瞬时的，设单位时间内射出的光电子数为，根据电流的定义得
解得阴极单位时间内射出的光电子数为
故D正确。
因为本题是选不正确的，故选：。
8.【答案】
【解析】依据单摆周期计算公式
结合题意有，小球摆动过程的摆长为时，其周期为
小球摆长为时，其周期为
小球在点由静止释放，摆动的周期为
小球在点由静止释放，第一次运动至右侧最高点点的时间为
小球在点由静止释放，运动至右侧最高点点的时间为
当时
当时
故BD错误，AC正确。
故选：。
9.【答案】
【解析】、由振动图可知处的质点，在时的振动方向为：轴正方向，结合波形图即可知该波的传播方向为：轴负方向，故A错误；
B、根据波形图可知波长为：，振幅，结合振动图可知周期为：，综合可得波速：，解得：，故B错误；
C、由振动的周期性，可知质点在时的振动情况，与时的振动情况相同，结合波形图和周期，即可知时质点的加速度为，即时刻质点的加速度为，故C正确；
D、由周期可得，结合振幅，根据选项分析可知：时刻质点的振动方向为：轴负方向，位移为，
可得质点的振动方程为：，故D正确。
故选：。
10.【答案】
【解析】、两列波间隔距离为：，故相遇时间为：，故A错误；
B、两列波波速和波长相同，根据可得，两列波频率相同，相位差恒定，故两列波在相遇后会发生干涉现象，故B正确；
C、根据项两列波到达点的时间为，两列波同时到达点，且引起质点振动的方向均为轴负向，故点为振动加强点，故点振幅为；
根据，可得质点振动时间，故运动的路程为，故C正确；
D、根据图像可得，当左边波波谷到达点时，右边波的波峰到达点，故点为振动减弱点，故点处于平衡位置，故D错误。
故选：。
11.【答案】； ； 小于
【解析】两点确定一条直线，在确定一条直线时，两点间的距离应该适当的大一些，所以和的距离应适当取大些，这样做出的折射光线的方向更加准确，故A错误；
B.发生全反射的条件是光从光密介质射向光疏介质，因此，即使光在界面的入射角大于临界角，光也不会发生全反射，而一定会折射进入玻璃，故B错误；
C.光在的入射角为，根据折射定律有
由几何关系可得，界面的入射角等于，因此无论光以什么角度从射入，经以此折射后到达界面时的入射角都会小于全反射的临界角，所以光都能从界面射出，故C正确。
故选：。
根据折射定律可得玻璃砖的折射率为
如图所示，小杨同学测定折射率时，实验所得的折射光线为，而实际的折射光线为。
可知实验所得的折射角偏大，则由折射率可知，小杨同学测得的折射率与真实值相比偏小。
故答案为：；；小于。
12.【答案】； 、； 、
【解析】、为了使干涉条纹与竖直方向平行，实验中必须用拨杆来调整单缝和双缝，使单缝和双缝相互平行，故A正确；
B、单缝的作用是产生相位相同的相干光源，并不需要测单缝到屏的距离，故B错误；
C、根据双缝干涉条纹间距公式可知，条纹间距与单缝和双缝之间的距离无关，也不需要测出单缝到光屏的距离，故C错误；
D、根据双缝干涉条纹间距公式可知，若将红色滤光片换成绿色滤光片，则相邻两亮条纹中心的距离将减小，故D正确。
故选：。
螺旋测微器的精度为，但可动刻度必须估读，所以图乙的示数为：
图丁的示数为：
相邻亮条纹之间的距离：
根据双缝干涉条纹间距公式：变形后得波长：
故答案为：；、；、。
13.【解析】设与法线的夹角为，根据几何关系可知
根据折射定律有
解得
单色光在液体中的传播速度
点到点的距离
则
解得
答：液体的折射率为；
单色光从点传播到点所用的时间为。
14.【解析】由波的传播方向为轴负方向，可知从实线波形传播成虚线波形的时间与周期的关系满足：，
波的周期为：，其中，，；
由波形图可知波长为；
若波的传播方向为轴负方向：，其中，，，又，可知：，，波速为：，解得：；
若波的传播方向为轴正方向，可知从实线波形传播成虚线波形的时间与周期的关系满足：，，，，
解得：，又，可知：，，波速为：，解得：；
结合中周期的表达式，可知若波的传播方向为轴负方向，波速表达式：，，，，
若波的传播方向为轴正方向，波速表达式：，，，，
由题意可知，若，舍去；
若，解得：，即波沿轴负方向；
答：该波的周期为：，其中，，；
若波的传播方向为轴负方向，该波的波速为；若波的传播方向为轴正方向，该波的波速为；
该波的传播方向为轴负方向。
15.【解析】作出光的折射光路图如下
由题可知，
由几何知识可得
故有，
由全反射条件可得半球面的折射率
所以
解得
即
由题意作出相关光路图如下
由几何知识可得，光在半球面内通过的路程
光在半球内传播的速度
所以光线从入射点传播到界面所用的时间
答：该单色光线入射角为；
若光线从半球面上沿半径入射，入射方向与平行，光线从入射点传播到界面所用的时间为。
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