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河南省百师联盟2023-2024学年高二下学期4月联考物理试题
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这是一份河南省百师联盟2023-2024学年高二下学期4月联考物理试题，共12页。试卷主要包含了如图是某绳波形成过程示意图等内容，欢迎下载使用。
注意事项：
1．答卷前，考生务必将自己的姓名、考场号、座位号、准考证号填写在答题卡上。
2．回答选择题时，选出每小题答案后，用铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑，如需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其他答案标号。回答非选择题时，将答案写在答题卡上，写在本试卷上无效。
3．考试结束后，将本试卷和答题卡一并交回。
考试时间为75分钟，满分100分
一、选择题：本题共10小题，共46分。在每小题给出的四个选项中，第1~7题只有一项符合题目要求，每小题4分；第8~10题有多项符合题目要求，每小题6分，全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。
1．光学作为一门高精密度的学科，应用在各个领域，下列关于光学现象的说法，正确的是（ ）
A．图甲为光导纤维，内芯的折射率小于外套的折射率
B．图乙为泊松亮斑，是由于光的偏振现象产生的
C．图丙中，观看立体电影时需要佩戴特殊的眼镜，其原理证明光是横波
D．图丁中，激光切割机主要利用了激光相干性好的特性
2．如图甲所示，弹簧振子以O点为平衡位置，在A、B两点之间做简谐运动，取向右为正方向，振子的位移x随时间t的变化如图乙所示。下列说法正确的是（ ）
A．时，振子的速度方向向左
B．时，振子的加速度为正向最大
C．振子做简谐运动的表达式为（cm） QUOTE
D．在0.1~0.2s时间内，振子的动能逐渐增大
3．在“测玻璃的折射率”实验中，通过“插针法”作出的光路如图所示。下列说法正确的是（ ）
A．实验中，必须使用两侧面MN、PQ平行的玻璃砖，玻璃砖的宽度应适当大一些
B．实验中，若增大入射角，折射角也随之增大，在另一侧可能观察不到出射光线
C．实验中，大头针要同时挡住、的像和，大头针之间的距离应适当大一些
D．实验中，若将玻璃砖的下边PQ画到图中位置，测得的折射率偏大
4．如图是某绳波形成过程示意图。质点1在外力作用下沿竖直方向做简谐运动，带动质点2，3，4，…各个质点依次上下振动，把振动从绳的左端传到右端，相邻编号的质点间距离为2cm。已知时，质点1开始沿竖直方向运动；时，波刚好传到质点9，质点5到达下方最大位移处。则（ ）
A．时，质点1的振动方向向上
B．这列波传播的速度大小为0.25m/s
C．时，质点9处于上方最大位移处
D．时，质点12正在向下运动
5．如图甲所示，一个有固定转动轴的竖直圆盘转动时，固定在圆盘上的小圆柱带动一个T形支架在竖直方向运动，使T形支架下面的弹簧和小球组成的振动系统随之振动。圆盘静止时，小球做简谐运动的图像如图乙所示。下列说法正确的是（ ）
A．弹簧和小球组成的振动系统的固有频率为1.5Hz
B．当圆盘的转速保持10r/min不变时，弹簧和小球组成的系统振幅最大
C．当圆盘的转速保持10r/min不变时，弹簧和小球组成的振动系统的频率为 QUOTE
D．当圆盘的转速保持10r/min不变时，弹簧和小球组成的振动系统的频率为 QUOTE
6．将铁丝圈在肥皂水中蘸一下，让它挂上一层薄薄的液膜，竖直放置能观察到彩色条纹，如图甲所示，则（ ）
A．水中的气泡看起来特别亮与该实验原理相同
B．这层肥皂膜上薄下厚，侧截面为图乙梯形
C．上疏下密的彩色条纹是肥皂膜前后表面反射光形成的干涉条纹
D．将铁丝圈上方的把柄向右转动90°，条纹也会跟着转动90°
7．两列简谐横波分别沿x轴正方向和负方向传播，两波源分别位于和处，两波源从时刻开始振动，振幅均为2cm。如图所示为时刻两列波的图像，此刻平衡位置在和的P、Q两质点刚开始振动。质点M的平衡位置处于处。则（ ）
A．两列波的波速大小均为0.2m/sB．稳定后，两波源之间有5个振动加强点
C．稳定后，质点M的位移始终为4cmD．0~2s时间内质点M运动的路程为4cm
8．如图甲所示为医护人员利用“彩超”测定血管中血液的流速，图乙为波源S连续振动，形成的水波，靠近桥墩P时浮出水面的叶片A静止不动。下列说法正确的是（ ）
A．图甲中，测定血管中血液的流速，利用了多普勒效应的原理
B．若波源与仪器相互靠近，仪器接收到超声波的频率变大
C．乙图中，为使水波能带动叶片振动，可降低波源振动的频率
D．乙图中，为使水波能带动叶片振动，可减小波源距桥墩的距离
9．一列简谐横波沿x轴传播，图甲是时的波形图，图乙是处质点的振动图像，下列说法正确的是（ ）
A．波沿x轴负方向传播
B．波的传播速度大小为0.25m/s
C．时，处质点沿y轴正方向振动
D．1~1.5s时间内，处质点的路程大于10cm
10．为了装点城市夜景，常在喷水池水下安装灯光照亮水面。如图甲所示，在平静的水面下深h处有一个点光源S，同时发出两种不同颜色的a光和b光，在水面上形成了一个被照亮的圆形区域，俯视图如图乙所示，环状区域只有b光，中间圆形为复色光，设a光的折射率为，以下说法中正确的是（ ）
A．a光的频率大于b光的频率
B．a光在水中的传播速度大于b光在水中的传播速度
C．用同一套装置做双缝干涉实验，b光条纹间距更小
D．复色光圆形区域的面积为 QUOTE
二、非选择题：本题共5小题，共54分。
11．（6分）在“用双缝干涉测量光的波长”的实验中：
（1）如图甲所示，光具座放置的光学元件有光源、遮光筒和其他元件，其中a、b、c、d各元件的名称依次是______。
A．单缝、滤光片、双缝、光屏B．单缝、双缝、滤光片、光屏
C．滤光片、单缝、双缝、光屏D．滤光片、双缝、单缝、光屏
（2）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n个条纹的间距再求出。下列实验采用了类似方法的是______。
A．“探究两个互成角度的力的合成规律”的实验中合力的测量
B．“用单摆测重力加速度”实验中单摆周期的测量
C．“探究弹簧弹力与形变量的关系”实验中弹簧形变量的测量
（3）用某种单色光照射间距为的双缝得到如图乙所示的干涉条纹，通过测量头可以读出分划板中心刻线在图乙中A、B位置时的示数．已知单缝到双缝的距离为、。已知单缝到双缝的距离为，像屏与双缝屏间的距离为l。则该单色光的波长______。（用上述物理量字母表示）
（4）若在另一次实验操作中，某同学发现测量头中的分划板中心刻线与干涉条纹不在同一方向上，如图丙所示，该同学将分划板中心刻线与干涉条纹中央对齐进行测量，下列说法正确的是______。（多选）
A．此现象是单缝与双缝不平行造成的
B．此现象是分刻板中心刻度线与干涉条纹不平行造成的
C．此情形下波长的测量值大于真实值
D．此情形下波长的测量值小于真实值
12．（8分）利用单摆可以测量当地的重力加速度。
（1）为了较精确地测量重力加速度的值，以下四种单摆组装方式，应选择______。
A．B．
C．D．
（2）组装好单摆，先用刻度尺测量摆线长度，再用游标卡尺测量小球的直径，其示数如图甲，则小球直径为______mm；摆球在竖直平面内稳定摆动后，用秒表记录单摆经历n次全振动所用的时间t如图乙所示，则______s。
（3）测量出多组单摆的摆长L和运动周期T，作出图像，如图丙所示，由此可求出重力加速度______。（取， QUOTE 结果保留两位有效数字）
（4）进一步分析，发现图像不过坐标原点，原因可能是将______（选填“摆线长”或“摆线长加小球直径”）作为摆长，上述操作会使重力加速度的测量值______（选填“偏大”“偏小”或“不变”）。
13．（10分）近年来，对具有负折射率的人工材料的光学性质及应用的研究备受关注，该种材料折射率为负值。如图甲所示，光从真空射入负折射率材料时，入射角和折射角的大小关系仍然遵从折射定律，但折射角取负值，即折射光线和入射光线位于法线同侧。如图乙所示，在真空中对称放置两个完全相同的负折射率材料制作的直角三棱镜A、B，顶角为，A、B两棱镜斜面相互平行，两斜面间的距离为d。一束激光从A棱镜上的P点垂直入射，它在棱镜中的折射率， QUOTE 在B棱镜下方有一平行于B下表面的光屏，点为P点在光屏上的投影。
（1）为使激光能从棱镜A的斜面射出，求的取值范围；
（2）若，求激光通过两棱镜后，打在光屏上的点距点的距离。
14．（12分）一列简谐横波沿x轴传播，在时刻的波形如图中实线所示，经0.2s后的波形如图中虚线所示。
（1）若该波沿x轴正方向传播，求该波的周期；
（2）若该波的周期满足，求该波的波速；
（3）若该波的波速大小为45m/s，求波的传播方向。
15．（18分）将力传感器连接到计算机上可以测量快速变化的力。图甲中，O为单摆的悬点，将传感器接在摆线与O点之间，把可视为质点的摆球拉到A点，细线处于张紧状态，释放摆球，摆球在竖直平面内的A、C之间来回摆动，B点为运动最低位置，， QUOTE 小于5°且未知。以摆球从A点开始释放为时刻，由计算机得到细线对摆球的拉力大小F随时间t变化的图像如图乙所示，取重力加速度大小为， QUOTE 求：
（1）单摆的摆长；
（2）摆球的质量及摆球运动过程中的最大速度的大小（结果可用根号表示）。
（3）改变单摆的摆角（小于5°）继续实验，某同学发现虽然细线对摆球的最大拉力、 QUOTE 最小拉力都随之改变，但两个力之间存在某种特殊的关系，请你在图丙所示坐标系里画出两个力的关系图像，并在图中标出必要的数据。
2023-2024学年度高二4月联考
物理参考答案及评分意见
1．C【解析】图甲为光导纤维，内芯的折射率大于外套的折射率，A错误；图乙为泊松亮斑，是由于光的衍射现象产生的，B错误；图丙中，观看立体电影时需要佩戴特殊的眼镜，其原理是光的偏振现象，证明光是横波，C正确；图丁中，激光切割机主要利用了激光亮度高、能量大的特性，D错误。
2．C【解析】由图可知，时，振子的速度方向向右，A错误；时，振子的加速度为负向最大，B错误；由图可知，弹簧振子的振幅，周期，则振子做简谐运动的表达式为（cm）， QUOTE 根据时刻，振子位移为－12cm，可得， QUOTE 则（c QUOTE m），C正确；在0.1~0.2s时间内，振子的动能逐渐减小，D错误。
3．C【解析】实验中，两侧面MN、PQ可以不平行，玻璃砖的宽度适当大一些可以减小误差，A错误；实验中，若增大入射角，折射角也随之增大，在另一侧一定能观察到出射光线，B错误；实验中，大头针要同时挡住、的像和，大头针之间的距离应适当大一些，C正确；实验中，若将玻璃砖的下边PQ画到图中位置，测得的折射率偏小，D错误。
4．D【解析】由图可知，时，质点9的振动方向向下，所有质点起振方向相同，则时，质点1的振动方向向下，A错误；根据已知可知，相邻编号的质点间距离为2cm，则波长，这列波传播的速度大小为， QUOTE B错误；时，质点9处于下方最大位移处，C错误；时，振动传到质点13，质点12正在向下运动，D正确。
5．D【解析】根据图像可得弹簧和小球组成的振动系统的固有周期，固有频率， QUOTE A错误；当圆盘的转速 QUOTE 时发生共振，弹簧和小球组成的系统振幅最大，B错误；当圆盘的转速保持10r/min不变时，圆盘的频率为，振动系统做受迫振动的频率也为，C错误，D正确。
6．C【解析】水中的气泡看起来特别亮与该实验原理不相同，前者是全反射，后者是干涉，A错误；铁丝圈竖直放置时，由于重力作用，膜的下部较厚、上部较薄，膜的纵截面如图所示，同一水平线上的膜厚度相同，在同一个干涉级次上，条纹分布上疏下密，B错误；上疏下密的彩色条纹是肥皂膜前后表面反射光形成的干涉条纹，C正确；将铁丝圈上方的把柄向右转动90°，条纹不会跟着转动，仍在水平方向，D错误。
7．D【解析】由图可知，波长，根据题意可知，周期，则波速大小均为， QUOTE A错误；振动加强点到两波源的距离差满足，由题意可知，解得，±1，±2，±3，共7个振动加强点，B错误；由上述分析可知M点为振动加强点，振幅为4cm，质点在振动，位移会变化，C错误；波源振动经时间传到M点，则， QUOTE M振动的时间， QUOTE 则M振动的路程为， QUOTE D正确。
8．ABC【解析】图甲中，测定血管中血液的流速，利用了多普勒效应的原理，当波源与仪器相互靠近时，仪器接收到超声波的频率变大，A、B正确；乙图中，为使水波能带动叶片振动，可增大水波的波长，根据 QUOTE ，波速不变，降低频率，波长增大，衍射现象更明显，C正确，D错误。
9．AD【解析】由图乙可知，时，处质点沿y轴负方向振动，根据上下坡法可知波沿x轴负方向传播，A正确；由图甲可知波长为8m，由图乙可知周期为2s，波的传播速度大小为， QUOTE B错误；时，处质点沿y轴负方向振动，C错误；1~1.5s时间内，处质点振动了， QUOTE 时，它正在向平衡位置方向振动，故1~1.5s时间内的路程大于一个振幅，即路程大于10cm，D正确。
10．AD【解析】由于b光在水面上形成的圆形亮斑面积较大，可知b光的全反射临界角较大，根据， QUOTE 可知b光的折射率较小，A正确；b光的频率小，b光的波长长，由双缝干涉相邻条纹间距公式， QUOTE 可知b光条纹间距更大，C错误；根据 QUOTE 可知，b光在水中的传播速度较大，B错误；根据几何关系可知， QUOTE 所以复色光圆形区域的面积为， QUOTE D正确。
11．（1）C（1分） （2）B（1分） QUOTE （3）（2分） （4）BC（2分）
【解析】（1）为了获取单色的线光源，光源后面应放置滤光片、单缝，单缝形成的相干线性光源经过双缝产生干涉现象，因此a、b、c、d元件依次为滤光片、单缝、双缝和光屏，C正确，A、B、D错误。
（2）先测量n个条纹的间距再求出，采用的是放大测量取平均值。“探究两个互成角度的力的合成规律”的实验中合力的测量，属于等效替代法，A错误；“用单摆测重力加速度”实验中单摆周期的测量，属于放大测量取平均值，B正确；“探究弹簧弹力与形变量的关系”实验中弹簧形变量的测量，属于多次测量取平均值，C错误。
（3）因为， QUOTE 由题图可知，相邻的两个亮条纹或暗条纹的中心间距， QUOTE 联立可得，该单色光的波长。
（4）图丙所示出现的问题是分刻板中心刻度线与干涉条纹不平行，应调节测量头使干涉条纹与分划板中心刻线在同一方向上；若单缝与双缝不平行，在光屏上的干涉条纹不清晰，A错误，B正确；此情形将造成条纹间距的测量值偏大，根据双缝干涉的条纹间距公式可知波长的测量值将偏大，C正确，D错误。
12．（1）D（1分） （2）9.3（1分） 100.0（1分） （3）9.5（2分） （4）摆线长（1分） 不变（2分）
【解析】（1）为了较精确地测量重力加速度的值，减小空气阻力的影响，应选择小钢球，小球在摆动的过程中，要固定摆长不发生变化，D正确。
（2）由图甲所示游标卡尺可知，其示数为；由图乙可知n次全振动的时间。
（3）根据单摆周期公式 QUOTE 变形可得， QUOTE 图线斜率， QUOTE 解得。
（4）根据（3）分析可知，理论上 QUOTE 图像是一条过坐标原点的直线，题给图像相对于理论图像，在相同周期下，所测摆长比实际值偏小，则原因可能是测摆长时没有加上小球半径；根据单摆周期公式可得， QUOTE 整理得，图像的斜率不变，故不会影响重力加速度的测量。
13．（1） QUOTE （2）
【解析】（1）分析可知光线的入射角等于棱镜的顶角，若激光能从棱镜A斜面射出，应小于全反射的临界角，由 QUOTE （2分），解得（1分）
所以的取值范围为（1分）
（2）激光传播的光路图如图所示
由折射定律可知 QUOTE （2分），解得 QUOTE
由几何关系可知（2分）
解得 QUOTE （2分）
14．（1） QUOTE （2）x轴负方向，15m/s （3）x轴正方向
【解析】（1）若波沿x轴正方向传播，根据图像可知 QUOTE （2分）
解得 QUOTE （1分）
（2）若波沿x轴负方向传播，根据图像可知 QUOTE （1分）
解得 QUOTE （1分）
由于，可知波沿x轴负方向传播（1分）
对应，则周期 QUOTE （1分）
根据图像可知，波长（1分）
波速 QUOTE （1分）
解得波速大小为v＝15m/s（1分）
（3）由于波速， QUOTE 由此可知周期 QUOTE （1分）
对应，则波沿x轴正方向传播（1分）
15．（1）0．9m （2）0.04kg （3）见解析
【解析】（1）单摆的周期（2分）
根据 QUOTE （2分），可得单摆的摆长（1分）
（2）在A点时 QUOTE （2分）
在B点时 QUOTE （2分）
从A到B由动能定理 QUOTE （2分）
解得摆球的质量（1分）
QUOTE （1分）
（3）根据（2）可知，两个力之间的关系为 QUOTE （2分）
QUOTE 图像为一条直线，其纵轴截距为，木横轴截距为，图像如图所示
注意事项：
1．答卷前，考生务必将自己的姓名、考场号、座位号、准考证号填写在答题卡上。
2．回答选择题时，选出每小题答案后，用铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑，如需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其他答案标号。回答非选择题时，将答案写在答题卡上，写在本试卷上无效。
3．考试结束后，将本试卷和答题卡一并交回。
考试时间为75分钟，满分100分
一、选择题：本题共10小题，共46分。在每小题给出的四个选项中，第1~7题只有一项符合题目要求，每小题4分；第8~10题有多项符合题目要求，每小题6分，全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。
1．光学作为一门高精密度的学科，应用在各个领域，下列关于光学现象的说法，正确的是（ ）
A．图甲为光导纤维，内芯的折射率小于外套的折射率
B．图乙为泊松亮斑，是由于光的偏振现象产生的
C．图丙中，观看立体电影时需要佩戴特殊的眼镜，其原理证明光是横波
D．图丁中，激光切割机主要利用了激光相干性好的特性
2．如图甲所示，弹簧振子以O点为平衡位置，在A、B两点之间做简谐运动，取向右为正方向，振子的位移x随时间t的变化如图乙所示。下列说法正确的是（ ）
A．时，振子的速度方向向左
B．时，振子的加速度为正向最大
C．振子做简谐运动的表达式为（cm） QUOTE
D．在0.1~0.2s时间内，振子的动能逐渐增大
3．在“测玻璃的折射率”实验中，通过“插针法”作出的光路如图所示。下列说法正确的是（ ）
A．实验中，必须使用两侧面MN、PQ平行的玻璃砖，玻璃砖的宽度应适当大一些
B．实验中，若增大入射角，折射角也随之增大，在另一侧可能观察不到出射光线
C．实验中，大头针要同时挡住、的像和，大头针之间的距离应适当大一些
D．实验中，若将玻璃砖的下边PQ画到图中位置，测得的折射率偏大
4．如图是某绳波形成过程示意图。质点1在外力作用下沿竖直方向做简谐运动，带动质点2，3，4，…各个质点依次上下振动，把振动从绳的左端传到右端，相邻编号的质点间距离为2cm。已知时，质点1开始沿竖直方向运动；时，波刚好传到质点9，质点5到达下方最大位移处。则（ ）
A．时，质点1的振动方向向上
B．这列波传播的速度大小为0.25m/s
C．时，质点9处于上方最大位移处
D．时，质点12正在向下运动
5．如图甲所示，一个有固定转动轴的竖直圆盘转动时，固定在圆盘上的小圆柱带动一个T形支架在竖直方向运动，使T形支架下面的弹簧和小球组成的振动系统随之振动。圆盘静止时，小球做简谐运动的图像如图乙所示。下列说法正确的是（ ）
A．弹簧和小球组成的振动系统的固有频率为1.5Hz
B．当圆盘的转速保持10r/min不变时，弹簧和小球组成的系统振幅最大
C．当圆盘的转速保持10r/min不变时，弹簧和小球组成的振动系统的频率为 QUOTE
D．当圆盘的转速保持10r/min不变时，弹簧和小球组成的振动系统的频率为 QUOTE
6．将铁丝圈在肥皂水中蘸一下，让它挂上一层薄薄的液膜，竖直放置能观察到彩色条纹，如图甲所示，则（ ）
A．水中的气泡看起来特别亮与该实验原理相同
B．这层肥皂膜上薄下厚，侧截面为图乙梯形
C．上疏下密的彩色条纹是肥皂膜前后表面反射光形成的干涉条纹
D．将铁丝圈上方的把柄向右转动90°，条纹也会跟着转动90°
7．两列简谐横波分别沿x轴正方向和负方向传播，两波源分别位于和处，两波源从时刻开始振动，振幅均为2cm。如图所示为时刻两列波的图像，此刻平衡位置在和的P、Q两质点刚开始振动。质点M的平衡位置处于处。则（ ）
A．两列波的波速大小均为0.2m/sB．稳定后，两波源之间有5个振动加强点
C．稳定后，质点M的位移始终为4cmD．0~2s时间内质点M运动的路程为4cm
8．如图甲所示为医护人员利用“彩超”测定血管中血液的流速，图乙为波源S连续振动，形成的水波，靠近桥墩P时浮出水面的叶片A静止不动。下列说法正确的是（ ）
A．图甲中，测定血管中血液的流速，利用了多普勒效应的原理
B．若波源与仪器相互靠近，仪器接收到超声波的频率变大
C．乙图中，为使水波能带动叶片振动，可降低波源振动的频率
D．乙图中，为使水波能带动叶片振动，可减小波源距桥墩的距离
9．一列简谐横波沿x轴传播，图甲是时的波形图，图乙是处质点的振动图像，下列说法正确的是（ ）
A．波沿x轴负方向传播
B．波的传播速度大小为0.25m/s
C．时，处质点沿y轴正方向振动
D．1~1.5s时间内，处质点的路程大于10cm
10．为了装点城市夜景，常在喷水池水下安装灯光照亮水面。如图甲所示，在平静的水面下深h处有一个点光源S，同时发出两种不同颜色的a光和b光，在水面上形成了一个被照亮的圆形区域，俯视图如图乙所示，环状区域只有b光，中间圆形为复色光，设a光的折射率为，以下说法中正确的是（ ）
A．a光的频率大于b光的频率
B．a光在水中的传播速度大于b光在水中的传播速度
C．用同一套装置做双缝干涉实验，b光条纹间距更小
D．复色光圆形区域的面积为 QUOTE
二、非选择题：本题共5小题，共54分。
11．（6分）在“用双缝干涉测量光的波长”的实验中：
（1）如图甲所示，光具座放置的光学元件有光源、遮光筒和其他元件，其中a、b、c、d各元件的名称依次是______。
A．单缝、滤光片、双缝、光屏B．单缝、双缝、滤光片、光屏
C．滤光片、单缝、双缝、光屏D．滤光片、双缝、单缝、光屏
（2）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n个条纹的间距再求出。下列实验采用了类似方法的是______。
A．“探究两个互成角度的力的合成规律”的实验中合力的测量
B．“用单摆测重力加速度”实验中单摆周期的测量
C．“探究弹簧弹力与形变量的关系”实验中弹簧形变量的测量
（3）用某种单色光照射间距为的双缝得到如图乙所示的干涉条纹，通过测量头可以读出分划板中心刻线在图乙中A、B位置时的示数．已知单缝到双缝的距离为、。已知单缝到双缝的距离为，像屏与双缝屏间的距离为l。则该单色光的波长______。（用上述物理量字母表示）
（4）若在另一次实验操作中，某同学发现测量头中的分划板中心刻线与干涉条纹不在同一方向上，如图丙所示，该同学将分划板中心刻线与干涉条纹中央对齐进行测量，下列说法正确的是______。（多选）
A．此现象是单缝与双缝不平行造成的
B．此现象是分刻板中心刻度线与干涉条纹不平行造成的
C．此情形下波长的测量值大于真实值
D．此情形下波长的测量值小于真实值
12．（8分）利用单摆可以测量当地的重力加速度。
（1）为了较精确地测量重力加速度的值，以下四种单摆组装方式，应选择______。
A．B．
C．D．
（2）组装好单摆，先用刻度尺测量摆线长度，再用游标卡尺测量小球的直径，其示数如图甲，则小球直径为______mm；摆球在竖直平面内稳定摆动后，用秒表记录单摆经历n次全振动所用的时间t如图乙所示，则______s。
（3）测量出多组单摆的摆长L和运动周期T，作出图像，如图丙所示，由此可求出重力加速度______。（取， QUOTE 结果保留两位有效数字）
（4）进一步分析，发现图像不过坐标原点，原因可能是将______（选填“摆线长”或“摆线长加小球直径”）作为摆长，上述操作会使重力加速度的测量值______（选填“偏大”“偏小”或“不变”）。
13．（10分）近年来，对具有负折射率的人工材料的光学性质及应用的研究备受关注，该种材料折射率为负值。如图甲所示，光从真空射入负折射率材料时，入射角和折射角的大小关系仍然遵从折射定律，但折射角取负值，即折射光线和入射光线位于法线同侧。如图乙所示，在真空中对称放置两个完全相同的负折射率材料制作的直角三棱镜A、B，顶角为，A、B两棱镜斜面相互平行，两斜面间的距离为d。一束激光从A棱镜上的P点垂直入射，它在棱镜中的折射率， QUOTE 在B棱镜下方有一平行于B下表面的光屏，点为P点在光屏上的投影。
（1）为使激光能从棱镜A的斜面射出，求的取值范围；
（2）若，求激光通过两棱镜后，打在光屏上的点距点的距离。
14．（12分）一列简谐横波沿x轴传播，在时刻的波形如图中实线所示，经0.2s后的波形如图中虚线所示。
（1）若该波沿x轴正方向传播，求该波的周期；
（2）若该波的周期满足，求该波的波速；
（3）若该波的波速大小为45m/s，求波的传播方向。
15．（18分）将力传感器连接到计算机上可以测量快速变化的力。图甲中，O为单摆的悬点，将传感器接在摆线与O点之间，把可视为质点的摆球拉到A点，细线处于张紧状态，释放摆球，摆球在竖直平面内的A、C之间来回摆动，B点为运动最低位置，， QUOTE 小于5°且未知。以摆球从A点开始释放为时刻，由计算机得到细线对摆球的拉力大小F随时间t变化的图像如图乙所示，取重力加速度大小为， QUOTE 求：
（1）单摆的摆长；
（2）摆球的质量及摆球运动过程中的最大速度的大小（结果可用根号表示）。
（3）改变单摆的摆角（小于5°）继续实验，某同学发现虽然细线对摆球的最大拉力、 QUOTE 最小拉力都随之改变，但两个力之间存在某种特殊的关系，请你在图丙所示坐标系里画出两个力的关系图像，并在图中标出必要的数据。
2023-2024学年度高二4月联考
物理参考答案及评分意见
1．C【解析】图甲为光导纤维，内芯的折射率大于外套的折射率，A错误；图乙为泊松亮斑，是由于光的衍射现象产生的，B错误；图丙中，观看立体电影时需要佩戴特殊的眼镜，其原理是光的偏振现象，证明光是横波，C正确；图丁中，激光切割机主要利用了激光亮度高、能量大的特性，D错误。
2．C【解析】由图可知，时，振子的速度方向向右，A错误；时，振子的加速度为负向最大，B错误；由图可知，弹簧振子的振幅，周期，则振子做简谐运动的表达式为（cm）， QUOTE 根据时刻，振子位移为－12cm，可得， QUOTE 则（c QUOTE m），C正确；在0.1~0.2s时间内，振子的动能逐渐减小，D错误。
3．C【解析】实验中，两侧面MN、PQ可以不平行，玻璃砖的宽度适当大一些可以减小误差，A错误；实验中，若增大入射角，折射角也随之增大，在另一侧一定能观察到出射光线，B错误；实验中，大头针要同时挡住、的像和，大头针之间的距离应适当大一些，C正确；实验中，若将玻璃砖的下边PQ画到图中位置，测得的折射率偏小，D错误。
4．D【解析】由图可知，时，质点9的振动方向向下，所有质点起振方向相同，则时，质点1的振动方向向下，A错误；根据已知可知，相邻编号的质点间距离为2cm，则波长，这列波传播的速度大小为， QUOTE B错误；时，质点9处于下方最大位移处，C错误；时，振动传到质点13，质点12正在向下运动，D正确。
5．D【解析】根据图像可得弹簧和小球组成的振动系统的固有周期，固有频率， QUOTE A错误；当圆盘的转速 QUOTE 时发生共振，弹簧和小球组成的系统振幅最大，B错误；当圆盘的转速保持10r/min不变时，圆盘的频率为，振动系统做受迫振动的频率也为，C错误，D正确。
6．C【解析】水中的气泡看起来特别亮与该实验原理不相同，前者是全反射，后者是干涉，A错误；铁丝圈竖直放置时，由于重力作用，膜的下部较厚、上部较薄，膜的纵截面如图所示，同一水平线上的膜厚度相同，在同一个干涉级次上，条纹分布上疏下密，B错误；上疏下密的彩色条纹是肥皂膜前后表面反射光形成的干涉条纹，C正确；将铁丝圈上方的把柄向右转动90°，条纹不会跟着转动，仍在水平方向，D错误。
7．D【解析】由图可知，波长，根据题意可知，周期，则波速大小均为， QUOTE A错误；振动加强点到两波源的距离差满足，由题意可知，解得，±1，±2，±3，共7个振动加强点，B错误；由上述分析可知M点为振动加强点，振幅为4cm，质点在振动，位移会变化，C错误；波源振动经时间传到M点，则， QUOTE M振动的时间， QUOTE 则M振动的路程为， QUOTE D正确。
8．ABC【解析】图甲中，测定血管中血液的流速，利用了多普勒效应的原理，当波源与仪器相互靠近时，仪器接收到超声波的频率变大，A、B正确；乙图中，为使水波能带动叶片振动，可增大水波的波长，根据 QUOTE ，波速不变，降低频率，波长增大，衍射现象更明显，C正确，D错误。
9．AD【解析】由图乙可知，时，处质点沿y轴负方向振动，根据上下坡法可知波沿x轴负方向传播，A正确；由图甲可知波长为8m，由图乙可知周期为2s，波的传播速度大小为， QUOTE B错误；时，处质点沿y轴负方向振动，C错误；1~1.5s时间内，处质点振动了， QUOTE 时，它正在向平衡位置方向振动，故1~1.5s时间内的路程大于一个振幅，即路程大于10cm，D正确。
10．AD【解析】由于b光在水面上形成的圆形亮斑面积较大，可知b光的全反射临界角较大，根据， QUOTE 可知b光的折射率较小，A正确；b光的频率小，b光的波长长，由双缝干涉相邻条纹间距公式， QUOTE 可知b光条纹间距更大，C错误；根据 QUOTE 可知，b光在水中的传播速度较大，B错误；根据几何关系可知， QUOTE 所以复色光圆形区域的面积为， QUOTE D正确。
11．（1）C（1分） （2）B（1分） QUOTE （3）（2分） （4）BC（2分）
【解析】（1）为了获取单色的线光源，光源后面应放置滤光片、单缝，单缝形成的相干线性光源经过双缝产生干涉现象，因此a、b、c、d元件依次为滤光片、单缝、双缝和光屏，C正确，A、B、D错误。
（2）先测量n个条纹的间距再求出，采用的是放大测量取平均值。“探究两个互成角度的力的合成规律”的实验中合力的测量，属于等效替代法，A错误；“用单摆测重力加速度”实验中单摆周期的测量，属于放大测量取平均值，B正确；“探究弹簧弹力与形变量的关系”实验中弹簧形变量的测量，属于多次测量取平均值，C错误。
（3）因为， QUOTE 由题图可知，相邻的两个亮条纹或暗条纹的中心间距， QUOTE 联立可得，该单色光的波长。
（4）图丙所示出现的问题是分刻板中心刻度线与干涉条纹不平行，应调节测量头使干涉条纹与分划板中心刻线在同一方向上；若单缝与双缝不平行，在光屏上的干涉条纹不清晰，A错误，B正确；此情形将造成条纹间距的测量值偏大，根据双缝干涉的条纹间距公式可知波长的测量值将偏大，C正确，D错误。
12．（1）D（1分） （2）9.3（1分） 100.0（1分） （3）9.5（2分） （4）摆线长（1分） 不变（2分）
【解析】（1）为了较精确地测量重力加速度的值，减小空气阻力的影响，应选择小钢球，小球在摆动的过程中，要固定摆长不发生变化，D正确。
（2）由图甲所示游标卡尺可知，其示数为；由图乙可知n次全振动的时间。
（3）根据单摆周期公式 QUOTE 变形可得， QUOTE 图线斜率， QUOTE 解得。
（4）根据（3）分析可知，理论上 QUOTE 图像是一条过坐标原点的直线，题给图像相对于理论图像，在相同周期下，所测摆长比实际值偏小，则原因可能是测摆长时没有加上小球半径；根据单摆周期公式可得， QUOTE 整理得，图像的斜率不变，故不会影响重力加速度的测量。
13．（1） QUOTE （2）
【解析】（1）分析可知光线的入射角等于棱镜的顶角，若激光能从棱镜A斜面射出，应小于全反射的临界角，由 QUOTE （2分），解得（1分）
所以的取值范围为（1分）
（2）激光传播的光路图如图所示
由折射定律可知 QUOTE （2分），解得 QUOTE
由几何关系可知（2分）
解得 QUOTE （2分）
14．（1） QUOTE （2）x轴负方向，15m/s （3）x轴正方向
【解析】（1）若波沿x轴正方向传播，根据图像可知 QUOTE （2分）
解得 QUOTE （1分）
（2）若波沿x轴负方向传播，根据图像可知 QUOTE （1分）
解得 QUOTE （1分）
由于，可知波沿x轴负方向传播（1分）
对应，则周期 QUOTE （1分）
根据图像可知，波长（1分）
波速 QUOTE （1分）
解得波速大小为v＝15m/s（1分）
（3）由于波速， QUOTE 由此可知周期 QUOTE （1分）
对应，则波沿x轴正方向传播（1分）
15．（1）0．9m （2）0.04kg （3）见解析
【解析】（1）单摆的周期（2分）
根据 QUOTE （2分），可得单摆的摆长（1分）
（2）在A点时 QUOTE （2分）
在B点时 QUOTE （2分）
从A到B由动能定理 QUOTE （2分）
解得摆球的质量（1分）
QUOTE （1分）
（3）根据（2）可知，两个力之间的关系为 QUOTE （2分）
QUOTE 图像为一条直线，其纵轴截距为，木横轴截距为，图像如图所示
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