2023-2024学年安徽省宿州市泗县第一中学高二（下）开学考试物理试卷（含解析）

这是一份2023-2024学年安徽省宿州市泗县第一中学高二（下）开学考试物理试卷（含解析），共14页。试卷主要包含了单选题，多选题，实验题，计算题等内容，欢迎下载使用。

1.现代生活中人类与电磁波结下了不解之缘，你认为下列陈述不符合事实的是( )
A. 赫兹首先用实验证实了电磁波的存在
B. 在真空中电磁波的传播速度等于真空中的光速
C. 空间有变化的电场(或磁场)存在，不一定能形成电磁波
D. 把手机放在抽成真空的玻璃盒中，手机接收不到电磁波信号，拨打该手机号码，手机不会响铃(或振动)
2.如图所示，圆环上带有大量的负电荷；当圆环沿顺时针方向转动时，a、b、c三枚小磁针都要发生转动，以下说法正确的是( )
A. a、b、c的S极都向纸里转
B. b的S极向纸外转，而a、c的S极向纸里转
C. b、c的S极都向纸里转，而a的S极向纸外转
D. b的S极向纸里转，而a、c的S极向纸外转
3.关于波的干涉和衍射现象，下列说法中正确的是( )
A. 波只要遇到障碍物就能够发生明显的衍射现象
B. 一切种类的波只要满足一定条件都能产生干涉和明显的衍射现象
C. 只要是两列波叠加，都能产生稳定的干涉图样
D. 对于发生稳定干涉现象的两列波，它们的频率和振幅一定相同
4.两个弹簧振子甲、乙沿水平方向放置，取向右为正方向，其振动图像如图所示，以下说法正确的是( )
A. 两弹簧振子具有相同的初相位
B. 甲的振幅比乙大，所以甲的能量比乙大
C. t=2s时甲具有正向最大速度，乙具有负向最大位移
D. 甲、乙两弹簧振子加速度最大值之比一定为2:1
5.一个质量为m=100g的小球从h=0.8m的高处自由下落，落到一个厚软垫上，若从小球接触软垫到小球陷至最低点经历了t=0.2s，则在这段时间内，软垫对小球的冲量大小为(取g=10m/s2)( )
A. 0.6N⋅sB. 0.4N⋅sC. 0.2N⋅sD. 0.1N⋅s
6.如图所示为摆长为1m的单摆分别在地球表面和某星球表面做受迫振动的共振曲线，已知该星球表面的重力加速度小于地球表面的重力加速度，地球表面的重力加速度g取10m/s2。下列说法正确的是
( )
A. 图线I是该星球上的单摆共振曲线
B. 由图可知：频率越大，单摆的振幅越大
C. 将一摆钟从地球移到该星球上，摆钟会变快
D. 该星球表面的重力加速度约为4m/s2
7.一列简谐横波沿x轴正方向传播，t=0时刻的波形如图中实线所示，t=0.1s时刻的波形如图中虚线所示。已知该波的周期大于0.1s，波源不在坐标原点O，P是传播介质中离坐标原点xp=2.5m处的一个质点。则以下说法中正确的是
( )
A. 质点P的振幅为0.05m
B. 波的频率为7.5Hz
C. 波的传播速度为10m/s
D. 在t=0.1s时刻与P相距5m处的质点一定沿y轴正方向运动
8.下图是研究光的双缝干涉的示意图，挡板上有两条狭缝S1、S2，由S1和S2发出的两列波到达屏上时会产生干涉条纹，已知入射激光的波长为λ，屏上的P点到两缝S1和S2的距离相等，如果把P处的亮条纹记作第0号亮纹，由P向上数，与0号亮纹相邻的亮纹为1号亮纹，与1号亮纹相邻的亮纹为2号亮纹，则P1处的亮纹恰好是20号亮纹。设直线S1P1的长度为γ1，S2P1的长度为γ2，则γ2−γ1等于( )
A. 5λB. 10λC. 20λD. 40λ
二、多选题：本大题共2小题，共10分。
9.如图甲所示，一单摆做小角度摆动，从某次摆球由左向右通过平衡位置开始计时，相对平衡位置的位移x随时间t变化的图像如图乙所示。不计空气阻力，重力加速度g取10 m/s2对于这个单摆的振动过程，下列说法正确的是( )
A. 单摆的摆长约为1.0 m
B. 单摆的位移x随时间t变化的关系式为x=8sinπtcm
C. 从t=0.5s到t=1.0s的过程中，摆球的重力势能逐渐增大
D. 从t=1.0s到t=1.5s的过程中，摆球所受回复力逐渐减小
10.图(a)为一列波在t=2s时的波形图，图(b)是平衡位置在x=2.5m处的质点的振动图像，P是平衡位置为x=lm的质点，下列说法正确的是( )
A. 波向x轴正方向传播B. 波速为0.5m/s
C. 0∼2s时间内，P运动的路程为8cmD. 0∼2s时间内，P向y轴负方向运动
三、实验题：本大题共1小题，共6分。
11.如图甲所示，某同学在“测定玻璃的折射率”的实验中，先将白纸平铺在木板上并用图钉固定，玻璃砖平放在白纸上，然后在白纸上确定玻璃砖的界面aa′和bb′，O为直线AO与aa′的交点。在直线OA上竖直地插上P1、P2两枚大头针。

(1)该同学接下来要完成的必要步骤有_______。
A.插上大头针P3，使P3挡住P1和P2的像
B.插上大头针P3，使P3仅挡住P2的像
C.插上大头针P4，使P4挡住P3和P1、P2的像
D.插上大头针P4，使P4仅挡住P3
(2)过P3、P4作直线交bb′于O′，过O′作垂直于bb′的直线NN′，连接OO′，测量图甲中角α和β的大小。则玻璃砖的折射率n=_______。
(3)如图乙所示，该同学在实验中将玻璃砖界面aa′和bb′的间距画得过窄。若其他操作正确，则折射率的测量值_______(选填“大于”“小于”或“等于”)准确值。
四、计算题：本大题共4小题，共52分。
12.寒假期间物理学习小组6名学生登上某山峰后，为粗略测出山顶处的重力加速度，他们用细线拴好石块P系在树枝上以O点为悬点做成一个简易单摆，如图所示。然后用随身携带的钢卷尺、电子手表进行了测量。同学们首先测出悬点O到石块最上方的结点A距离为L，作为摆长，然后将石块拉开一个小角度，由静止释放，使石块在竖直平面内摆动(系石块的树枝始终静止)，用电子手表测出单摆完成n次全振动所用的时间t。
(1)利用测量数据计算山顶处重力加速度的表达式g=_____；
(2)若振动周期测量正确，但由于难以确定石块重心，只是测出悬点O到石块最上方的结点A的距离，并把OA距离当做摆长，这样计算出来的山顶处重力加速度值比真实值_____(选填“偏大”“偏小”或“相等”)。
(3)该小组6名同学又进入实验室进行精准测量，在组装单摆时，应在下列器材中选用______较为合适。
A.长度为1.1m左右的麻绳 B.长度为1.1m左右的细线
C.直径为2cm左右的塑料球 D.直径为2cm左右的铁球
(4)某同学用如图所示游标卡尺来测量球的直径，该游标卡尺精度为0.02mm，该球的直径为D=_____cm。
13.一水平弹簧振子做简谐运动的位移与时间的关系如图。
(1)该简谐运动的周期和振幅分别是多少；
(2)写出该简谐运动的表达式；
(3)求t=0.25×10−2s时振子的位移。
14.如图，直角三角形ABD为一棱镜的横截面，∠A=90∘，∠B=30∘，AD边的长度为a。一细束光线垂直于AD边从AD边中点E进入棱镜，然后平行于底边从AB边射出。光在空气中的传播速度为c。(结果可用根号表示)
(1)画出光在棱镜中的传播路径图；
(2)求棱镜材料的折射率；
(3)光在校镜中的传播时间。
15.如图所示，一轻质弹簧两端各连着滑块A和B，滑块A的质量为m0，滑块B的质量2m0，两滑块都置于光滑的水平面上，今有质量为m0的子弹以水平速度v0射入A中不再穿出，
(1)子弹打入滑块A的过程中，子弹对滑块A的冲量大小；
(2)滑块B的最大速度；
(3)弹簧的最大弹性势能及子弹、滑块A、滑块B和弹簧组成的系统损失的机械能。
答案和解析
1.【答案】D
【解析】D
【详解】A.麦克斯韦首先预言电磁波，而赫兹用实验证实了电磁波的存在，故A正确，不符合题意；
B.在真空中电磁波的传播速度等于真空中的光速，故B正确，不符合题意；
C.均匀变化的电场只能产生恒定的磁场，将不能再产生电磁波，故C正确，符合题意；
D.电磁波在真空中也能传播，把手机放在抽成真空的玻璃盒中，手机能接收到电磁波的信号，故D错误，符合题意。
故选D。
2.【答案】D
【解析】D
【详解】圆环带有负电荷，圆环顺时针转动时，产生的等效电流方向沿逆时针方向；由安培定则可知，a、c所在处磁场方向垂直于纸面向里，b处磁场方向垂直于纸面向外，则a、c处的小磁针的N极向纸里转动，S极向纸外转， b处小磁针的N极向纸外转动，S极向纸里转。
故选D。
3.【答案】B
【解析】B
【详解】A.明显的衍射现象必须是波的波长障碍物的尺寸大得多或相差不大，故A错误；
B.干涉和衍射是波特有的现象，一切种类的波只要满足一定条件都能产生干涉和明显的衍射现象，故B正确；
C.要产生干涉现象的必要条件之一，就是两列波的频率相等，故C错误；
D.产生干涉的条件是两列波的频率相等，与振幅无关，故D错误。
故选B。
4.【答案】A
【解析】A
【详解】A.由图像知两弹簧振子的周期不相等，只是初相相同，故A正确；
B.两弹簧为水平弹簧振子，能量只有动能和弹性势能，当最大位移时能量即弹性势能。甲的振幅大，但两弹簧的劲度系数大小不知，所以最大位移时弹性势能无法判断，即总能量大小无法判断，故B错误；
C. t=2s 时甲处于平衡位置负向运动，具有负向最大速度，乙在正向最大位移处，具有正向最大位移，故C错误；
D.不知道两个弹簧劲度系数和振子质量的大小关系，所以无法判断回复力大小和加速度大小的比例关系，故D错误。
故选A。
5.【答案】A
【解析】A
【详解】设小球自由下落 h=0.8m 的时间为 t1 ，由
h=12gt12
可得
t1=0.4s
取竖直向下为正方向，软垫对小球的冲量为 IN ，对整个过程由动量定律可得
mg(t1+t2)+IN=0
解得
IN=−0.6N⋅s
即软垫对小球的冲量大小为 0.6N⋅s ，负号表示方向竖直向上，故选A。
6.【答案】A
【解析】【详解】AB.该星球表面的重力加速度小于地球表面的重力加速度，根据
T=2π Lg
可知，单摆在该星球表面的固有周期较大，固有频率较小，由题图可知，图线Ⅰ是该星球上的单摆共振曲线，图线Ⅱ是地球上的单摆共振曲线，故A正确；
B.由图可知，只有满足受迫振动的频率与固有频率越接近，单摆的振幅才越大，故B错误；
C.将一摆钟从地球移到该星球上，摆钟的摆动周期会变大，摆钟会变慢，故C错误；
D.根据
T=1f=2π Lg
可知
g地g星=f地2f星2=254
则该星球表面的重力加速度约为
g星=425×10m/s2=1.6m/s2
故D错误。
故选A。
7.【答案】C
【解析】C
【详解】A.振幅为质点离开平衡位置的最大距离，由题图知，质点P的振幅为0.1m，故A错误；
B.波沿x轴正方向传播，则
t=nT+ T4 (n=0,1,2,3,…)
周期为
T= 4t4n+1 = 0.44n+1 s(n=0,1,2,3,…)
频率为
f= 1T = 4n+10.4 Hz=(10n+2.5)Hz(n=0,1,2,3,…)
所以波的频率可能为2.5Hz、12.5Hz、…，不可能为7.5Hz，故B错误；
C.波速为
v=λf=4×(10n+2.5)m/s=(40n+10)m/s(n=0,1,2,3,…)
当n=0时，v=10m/s，故C正确；
D.波沿x轴正方向传播，在t=0.1s时刻P沿y轴正方向运动，与之相距5m处的质点分别在7.5m处和−2.5m处，其中7.5m处的质点振动情况与3.5m处质点振动情况一样，沿y轴正方向，而距原点−2.5m的质点与1.5m处振动情况一样，速度沿y轴负方向，故D错误。
故选C。
8.【答案】C
【解析】C
【详解】据干涉发生条件，当光到达光屏的光程差等于波长的整数倍时在光屏上产生亮条纹，0号亮纹是两束光同时到达的位置，光程差为0，1级亮纹是两束光相差一倍波长，依此类推，所以有
γ2−γ1=20λ
故选C。
9.【答案】AB
【解析】【分析】
本题是振动图象问题，考查基本的读图能力．根据振动图象，分析质点的振动情况及各个量的变化是基本功。由振动图象读出周期T和振幅A，由ω=2πT求出角频率ω，单摆位移x的表达式x=Asinωt.由公式T=2π Lg 求出摆长L.摆球从最高点运动到最低点，重力势能减小，位移减小，回复力减小。
【解答】
A.由公式T=2π Lg=2s，代入得到L≈1.0m.故A正确；
B.由振动图象读出周期T=2s，振幅A=8cm，由ω=2πT得到角频率ω=πrad/s，则单摆的位移x随时间t变化的关系式为x=Asinωt=8sin(πt)cm，故B正确；
C.从t=0.5s到t=1.0s的过程中，摆球从最高点运动到最低点，重力势能减小，故C错误；
D.从t=1.0s到t=1.5s的过程中，摆球的位移增大，回复力增大，故D错误。
故选AB。
10.【答案】ABC
【解析】ABC
【详解】A.从振动图中可知在 t=2s 时， x=2.5m 处的质点沿y轴负方向，根据走坡法可知波向右传播，故A正确；
B.由图(a)可知该简谐横波波长为2m，由图(b)知周期为4s，则波速为
v=λT=24m/s=0.5m/s
故B正确；
CD.由图(a)可知 t=2s 时，质点P已经在波峰，P即将向y轴负方向运动
2s=12T
所以可知0～2s时间内即半个周期内，P沿y轴从负的最大位移处运动到了正的最大位移处，沿y轴正方向运动，所以路程为2个振幅，即8cm，故C正确，D错误。
故选ABC。
11.【答案】(1)AC；(2)sinβsinα；(3)大于
【解析】【分析】
本题考查测定玻璃砖的折射率实验。
(1)测定玻璃砖折射率的原理是折射定律，会确定P3和P4大头针的位置的方法。
(2)应根据折射定律n=sinisinr，求出玻璃砖的折射率；
(3)作图时注意，玻璃砖应与所画的边界相齐，根据题目条件分析判断折射率的测量值与真实值之间的偏差。
【解析】
(1)确定P3大头针的位置的方法是大头针P3能挡住P1、P2的像，则P3必定在出射光线方向上，所以确定P3大头针的位置的方法是大头针P3能挡住P1、P2的像；确定P4大头针的位置的方法是大头针P4能挡住P3和P1、P2的像，故AC正确，BD错误。
故选AC；
(2)测定玻璃砖折射率的原理是折射定律，根据几何关系可知，入射角为β，折射角为α，则该玻璃砖的折射率为n=sinβsinα；
(3)作图时，玻璃砖应与所画的边界相齐，该同学的做法中，出射光线的侧向偏移距离大于理论的侧向偏移距离，测量出的折射角要大于真实的折射角，根据n=sinβsinα可知，测量值偏大。
故答案为：(1)AC；(2)sinβsinα；(3)大于
12.【答案】(1) 4π2n2Lt2
(2)偏小
(3)BD
(4)3.332
【详解】(1)根据单摆周期公式可得
tn=2π Lg
解得
g=4π2n2Lt2
(2)OA距离比实际的摆长小，所以把OA距离当做摆长较实际摆长值偏小，根据前面得出重力加速度的表达式可得这样计算出来的山顶处重力加速度值比真实值偏小。
(3)为减小实验误差，摆线长度应远大于摆球直径，所以应选择长度约为1.1 m左右的细线；为减小空气阻力的影响，摆球应选择质量大的金属球，所以应选择直径约为2 cm左右的铁球。
故选BD。
(4)该球的直径为
L=3.3cm+16×0.02mm=3.332cm

【解析】详细解答和解析过程见答案
13.【答案】解：(1)由题图知，周期与振幅为T=2×10−2s，A=2cm；
(2)由ω=2πT=100πrad/s，又因为φ=3π2，或者φ=−π2，所以振子做简谐运动的表达式为x=2sin100πt+3π2cm，或x=2sin100πt−π2cm；
(3)当t=0.25×10−2s时位移为x=2sin100πt+3π2cm=−1.41cm。

【解析】本题主要考查振动图象，明确图象的意义是解决问题的关键。
(1)根据振动图象可知简谐运动的周期和振幅；
(2)根据振动图象即可写出该简谐运动的表达式；
(3)将t=0.25×10−2s代入简谐运动的表达式即可求得此时振子的位移。
14.【答案】(1)见解析；(2) 3 ；(3) 5a2c
【详解】(1)光垂直于 AD 边从 AD 边中点 E 进入棱镜，光在棱镜中的传播路径如图所示
(2)由几何关系可知，光在C点入射时，入射角为60°，折射角为30°，则折射率
n=sin60∘sin30∘= 3
(3)光在棱镜中的传播为
v=cn=c 3
由几何关系可知
EF=ED× 3= 32a
CF=BF× 33= 33a
光在棱镜中传播距离为
x=EF+CF=5 36a
光在棱镜中的传播时间为
t=xv=5 3a6c 3=5a2c

【解析】详细解答和解析过程见答案
15.【答案】
(1) I=12m0v0 ；(2) 12v0 ；(3) Ep=18m0v02 ， ΔE=14m0v02
【详解】(1)设子弹打入滑块A的过程中，动量守恒，设共速的速度大小为v，根据动守恒定律可得
m0v0=2m0v
解得
v=12v0
对A，取向右为正方向，根据动量定理可得子弹打入滑块A过程中，子弹对滑块A的冲量大小为
I=m0v=12m0v0
(2)子弹打入滑块A后，以整体为研究对象，当弹簧第一次回到原长时，B的速度最大，设此时子弹和A的速度大小为v1，B的速度大小为v2；根据动量守恒定律可得
2m0v=2m0v1+2m0v2
根据机械能守恒定律可得
12×2m0v2=12×2m0v12+12×2m0v22
解得
v1=0,v2=12v0
滑块B的最大速度为 12v0 。
(3)当三者的速度相等时弹簧的弹性势能最大，根据动量守恒定律可得
2m0v=4m0v共
根据能量守恒定律可得
Ep=12×2m0v2−12×4m0v共2
联立解得弹簧的最大弹性势能为
Ep=18m0v02
子弹打入滑块A过程中机械能有损失，以后子弹、滑块A、滑块B及弹簧组成的系统机械能不变，则损失的机械能为
ΔE=12m0v02−12×2m0v2=12m0v02−12×2m0(v02)2=14m0v02

【解析】详细解答和解析过程见答案