精品解析：山东省实验中学2023-2024学年高二下学期5月期中物理试题

山东省实验中学高二年级下学期期中考试 物理试题 一、单项选择（本题共10个小题，每小题3分，共30分。） 1. 光学既是物理学中一门古老的学科，又是现代科学领域中最活跃的前沿科学之一，具有强大的生命力和不可估量的发展前景，下列关于光学现象说法中正确的是（　　） A. “泊松亮斑”是圆孔衍射结果 B. 光学镜头上的增透膜是利用光的干涉原理 C. 双缝干涉实验中，若只增大双缝的间距，则干涉条纹间距变大 D. 汽车前窗玻璃使用偏振片是为了增加透射光的强度 2. 1801年，英国物理学家托马斯•杨完成了著名的双缝干涉实验。如图所示为双缝干涉实验的原理图，单缝S0、屏上的P0点均位于双缝S1和S2的中垂线上。已知入射光在真空中的波长为λ，双缝S1到S2的距离为d，双缝S1和S2到P点的距离分别为x1、x2，屏上P点到P0点的距离为y，双缝与屏之间的距离为L。若P点是暗条纹的中心，，必须满足的关系是（　　） A. B. C. D. 3. 日本将核废水排放到大海中，会对太平洋造成长时间的核污染。废水中含有铯、锶、氚等多种放射性物质，其中铯137原子核具有较强的放射性，会发生衰变并释放能量，其半衰期长达30年。若铯137原子核的衰变方程为：，下列说法正确的是（　　） A. 铯137衰变时，衰变产物中的X为中子 B. 铯137衰变时，衰变产物中的X为质子 C. 虽然未衰变的铯137数量逐渐减少，但其半衰期并不改变 D. 排入太平洋后，废水中的铯137经过60年只衰变了四分之一 4. 我国最新研制出了一种超轻气凝胶，它刷新了目前世界上最轻的固体材料的纪录，弹性和吸油能力令人惊喜，这种被称为“全碳气凝胶”的固态材料密度仅是空气密度的。设气凝胶的密度为（单位为），摩尔质量为M（单位为kg/mol），阿伏加德罗常数为，则下列说法不正确的是（　　） A. a千克气凝胶所含的分子数 B. 每两个相邻气凝胶分子平均间距 C. 气凝胶摩尔体积 D. 每个气凝胶分子平均占据空间 5. 单反相机取景器的核心光学部件是一个五棱镜，如图所示，棱镜的部分角度已在图中标出。一细束光垂直AB面射入棱镜，在CD面发生全反射，然后射到DE面和EA面，最终垂直BC面射出，则棱镜对这束光的折射率（ ） A. 一定等于 B. 可能小于 C. 可能大于2 D. 一定等于2 6. 在“用油膜法估测分子的大小”的实验中，把1滴油酸酒精溶液滴入盛水的浅盘里，待水面稳定后，画出如图所示的油膜形状。已知该溶液浓度为，n滴溶液的体积为V，油膜面积为S，则（　　） A. 油酸分子直径为 B. 实验中，应先滴溶液后撒爽身粉 C. n滴该溶液所含纯油酸分子数为 D. 计算油膜面积时，将不足一格都当作一格计入面积，将导致所测分子直径偏大 7. 如图所示，有一边长为l的由透明材料构造的正四面体ABCD，其底面水平。一束竖直向下的蓝光照射在正四面体侧面ABC的中心O1点，光束经折射后恰好到达正四面体底面的中心O2点。已知真空中光速为c，下列说法正确的是（　　） A. 蓝光在四面体内的传播速度为 B. 材料的折射率为 C. 蓝光进入四面体后，波长变长 D. 将蓝光换成红光，光束在四面体中的传播速度不变 8. 如图所示，假设沿地球直径凿通一条隧道，把一小球从地面S点静止释放，小球在隧道内的运动可视为简谐振动。已知地球半径为R，小球经过O点时开始计时，由O向S运动，经时间第1次过P点（P点图中未标出），再经时间又过该点。则（ ） A. 小球振动的周期为 B. O到P的距离为 C. 小球第3次过P点所需的时间为 D. 由S到O的运动过程中小球受力逐渐增大 9. 某种透明材料制成的外为正六边形，内为圆的空心柱体，其横截面如图所示。O为正六边形ABCDEF的中心和内圆的圆心，Q为EF的中点，OQ为圆半径的两倍。现有一束复色光沿纸面内PQ方向以入射角i=45°从外球面上Q点射入，分解成a光和b光，分别射到AB边的N、M两点上，其a光经折射后恰好与内圆相切于G点。下列分析判断正确的是（　　） A. a光的光子动量小于b光的光子动量 B. a光通过QN的时间小于b光通过QM的时间 C. 增大入射角i，b光可能在AB边上发生全反射 D. 当入射角变为30°时，a光恰好在内圆面上发生全反射 10. 如图甲所示为沿x轴传播的一列简谐横波在t=0.2s时刻的波形图，两质点P、Q的平衡位置分别位于x=0.5m、x=4.0m处，质点Q的振动图像如图乙所示。下列说法正确的是（　　） A. t=0时刻，质点P正沿y轴负方向运动 B. 质点P的振动方程为 C. 从t=0时刻至t=0.15s时刻，质点P通过的路程为 D. 当质点Q在波峰时，质点P偏离平衡位置的位移为 二、多项选择题（本题共6个小题，每小题4分，共24分。） 11. 晋代陆机《文赋》中的“或因枝以振叶，或沿波而讨源”呈现了树叶振动和水波传播的情境，则（　　） A. 树叶做受迫振动的频率等于其驱动力的频率 B. 飘落到水面上的树叶会被水波推向岸边 C. 若有两列水波在水面上相遇叠加时，必然能形成干涉图样 D. 当水波遇到尺寸与其波长相差不大的障碍物时，能发生明显的衍射现象 12. 关于以下四个示意图，下列说法正确的是（　　） A. 甲图为双缝干涉示意图，可以用白炽灯直接照射双缝，在屏上可以得到等宽、等亮的干涉条纹 B. 图乙所示用平行单色光垂直照射一层透明薄膜，观察到的明暗相间的干涉条纹，该区域薄膜厚度一定沿x轴正方向逐渐变厚 C. 丙图为肥皂泡薄膜干涉示意图，将框架顺时针旋转90°，条纹不会跟着顺时针旋转90° D. 图丁所示泊松亮斑是由于光的衍射形成的 13. 氢原子的能级图如图甲所示，一群处于第3能级的氢原子，向低能级跃迁过程中能发出不同频率的光，用这些光照射图乙中的光电管，有2种频率的光可让光电管阴极K发生光电效应。调节滑片P的位置，当电压表的示数为7.55V时，微安表示数恰好为零。下列说法中正确的是（　　） A. 图乙电路中电源左侧为负极 B. 氢原子跃迁放出的光中有3种频率不同的光子 C. 光电管阴极K金属材料的逸出功为4.54eV D. 用能量为1.5eV的光照射处于第3能级的氢原子，可以使氢原子发生电离 14. 惠更斯发现“单摆做简谐运动的周期与重力加速度的二次方根成反比”。为了通过实验验证这一结论，某同学创设了“重力加速度”可以人为调节的实验环境。如图1所示，在水平地面上固定一倾角可调的光滑斜面，把摆线固定于斜面上的点，使摆线平行于斜面。拉开摆球至A点，静止释放后，摆球在之间做简谐运动，摆角为。摆球自然悬垂时，通过力传感器（图中未画出）测得摆线的拉力为，摆球摆动过程中，力传感器测出摆线的拉力随时间变化的关系如图2所示，其中、、均已知。当地的重力加速度为。下列选项正确的是（　　） A. 多次改变图1中角的大小，即可获得不同的等效重力加速度 B. 单摆次全振动的时间为 C. 多次改变摆角，只要得出就可以验证该结论成立 D. 在图2的测量过程中，满足的关系 15. 如图所示，沿x轴传播的简谐横波，实线为时刻的波形图，虚线为时刻的波形图，已知波的周期大于2s。则下列判断正确的是（　　） A. 波沿x轴正方向传播，波速为 B. 波沿x轴负方向传播，波速为 C. 处质点的振动方程为 D. 在时间里，处的质点通过的路程为 16. 哈尔滨是中国著名的冰雪旅游城市，每年冬季都会举办盛大的冰雪节。冰雕展则成为了人们探访冬季梦幻之旅的最佳选择。冰雕展上有一块边长为1m的立方体的冰块，冰块内上下底面中心连线为，在处安装了一盏可视为点光源的灯，已知冰的折射率为。下列说法正确的是（　　） A. 若光在冰块中发生全反射临界角为C，则 B. 由灯直接发出的光照射到冰块四个侧面时都能从侧面射出 C. 由灯直接发出的光照射到冰块上表面时都能从上表面射出 D. 从冰块正上方沿方向观察，点光源的视深仍是1m 三、实验题（共2小题） 17. 同学们利用图示装置测量某种单色光波长。实验时，接通电源使光源（灯泡）正常发光，调整仪器从目镜中可以观察到干涉条纹。 （1）若想增加从目镜中观察到的条纹个数，下列操作可行的是________。 A.将单缝向双缝靠近 B.将屏向靠近双缝的方向移动 C.将屏向远离双缝方向移动 D.使用间距更小的双缝 （2）若双缝的间距为d，屏与双缝间的距离为。测得第一条亮纹中央到第n条亮纹中央间距离为x，则单色光的波长=________。 （3）若只将滤光片去掉，下列说法正确的是_________。 A.屏上出现彩色衍射条纹，中央是紫色亮纹 B.屏上出现彩色衍射条纹，中央是白色亮纹 C.屏上出现彩色干涉条纹，中央是红色亮纹 D.屏上出现彩色干涉条纹，中央是白色亮纹 （4）随着学习的不断深入，同学们对光的本性有了更为丰富的认识。现在我们知道光线具有波动性，又具有拉子性。光电效应现象是证明光具有粒子性的重要证据。在研究光电效应的实验中，得到如图所示的光电流与电压的关系，对此图像的下列说法中，正确的是________。 A.图线①所对应的照射光频率高于图线②对应的 B.图线①所对应的照射光频率高于图线③对应的 C.图线①所对应的照射光强度大于图线③对应的 D.若图线①对应的照射光是绿光，图线②对应的可能是红光 18. 某同学测量一半圆形透明玻璃砖的折射率，实验过程如下： ①用游标卡尺测量玻璃砖的直径d，确定其底面圆心位置并标记在玻璃砖上； ②将玻璃砖放在位于水平桌面并画有直角坐标系的白纸上，使其底面圆心和直径分别与O点和x轴重合，将一长直挡板紧靠玻璃砖并垂直于x轴放置，如图（b）所示； ③用激光器发出激光从玻璃砖外壁始终指向O点水平射入，从y轴开始向右缓慢移动激光器，直至恰好没有激光从玻璃砖射出至挡板上的区域时，在白纸上记录激光束从玻璃砖外壁入射的位置P。 ④取走玻璃砖，过P点作y轴的垂线PQ，用刻度尺测量PQ的长度L。 根据以上步骤，回答下列问题： （1）测得半圆形玻璃砖直径d读数如图（a）所示，则________cm； （2）步骤③中，没有激光射至挡板上区域的原因是激光束在玻璃砖直径所在界面处发生了________； （3）根据以上测量的物理量，写出计算玻璃砖折射率的表达式为________，若测得PQ线段的长度，计算可得玻璃砖的折射率为________。（结果保留3位有效数字） 四、计算题（共5小题） 19. 如图所示，光电管的阴极K用某种金属制成，闭合开关S，用发光功率为P的激光光源直接照射阴极K时，产生了光电流。移动变阻器的滑片，当光电流恰为零时，电压表的示数为U，已知该金属的逸出功为W0，普朗克常量为h，电子电荷量为e，真空中的光速为c，求： （1）激光在真空中的波长； （2）激光光源单位时间内产生的光子数N。 20. 大蓝闪蝶以它熠熠生辉的蓝色翅膀而著名，如图为显微镜下其翅膀的光学结构示意图。大蓝闪蝶翅膀上的鳞片本身是无色的，但当白光照在翅膀的鳞片上时，会在其一系列薄薄的鳞片上反射，反射光彼此干涉，从而显现出蓝色的光泽。已知大蓝闪蝶两鳞片的距离d约为630nm，蓝光波长在400nm~480nm之间。 （1）求大蓝闪蝶翅膀上所看到的蓝光的波长λ； （2）若用（1）中的蓝光进行双缝干涉实验，光屏上某点P到双缝的路程差为m，求点P与中央亮条纹间存在暗条纹的条数k。 21. 如图所示一列简谐横波在x轴上传播，实线和虚线分别为t1=0和t2=1s时的波形图，求： （1）这列波的振幅和波长各为多少？ （2）若波沿x轴负方向传播，则这列波的波速； （3）当波速为10m/s时，平衡位置在x=7m处的质点从t1=0开始计时，在1.7s内通过的路程。 22. 如图在长为3l，宽为l的长方形玻璃砖ABCD中，有一个边长为l的正三棱柱空气泡EFG，其中三棱柱的EF边平行于AB边，H为EF边中点，G点在CD边中点处．（忽略经CD表面反射后的光） （i）一条白光a垂直于AB边射向FG边的中点O时会发生色散，在玻璃砖CD边形成彩色光带．通过作图，回答彩色光带所在区域并定性说明哪种颜色的光最靠近G点； （ii）一束宽度为的单色光，垂直AB边入射到EH上时，求CD边上透射出光的宽度？（已知该单色光在玻璃砖中的折射率为） 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $ 山东省实验中学高二年级下学期期中考试 物理试题 一、单项选择（本题共10个小题，每小题3分，共30分。） 1. 光学既是物理学中一门古老的学科，又是现代科学领域中最活跃的前沿科学之一，具有强大的生命力和不可估量的发展前景，下列关于光学现象说法中正确的是（　　） A. “泊松亮斑”是圆孔衍射结果 B. 光学镜头上的增透膜是利用光的干涉原理 C. 双缝干涉实验中，若只增大双缝的间距，则干涉条纹间距变大 D. 汽车前窗玻璃使用偏振片是为了增加透射光的强度 【答案】B 【解析】 【详解】A．“泊松亮斑”是小圆盘衍射结果，故A错误； B．光学镜头上的增透膜是利用光的干涉原理，故B正确； C．双缝干涉实验中，根据 若只增大双缝的间距，则干涉条纹间距变小，故C错误； D．汽车前窗玻璃使用偏振片是为了夜间行车时，减弱对面汽车发出的强光，故D错误。 故选B。 2. 1801年，英国物理学家托马斯•杨完成了著名的双缝干涉实验。如图所示为双缝干涉实验的原理图，单缝S0、屏上的P0点均位于双缝S1和S2的中垂线上。已知入射光在真空中的波长为λ，双缝S1到S2的距离为d，双缝S1和S2到P点的距离分别为x1、x2，屏上P点到P0点的距离为y，双缝与屏之间的距离为L。若P点是暗条纹的中心，，必须满足的关系是（　　） A. B. C. D. 【答案】D 【解析】 【详解】由于P点是暗条纹的中心，则根据亮暗条纹规律可得 故选D。 3. 日本将核废水排放到大海中，会对太平洋造成长时间的核污染。废水中含有铯、锶、氚等多种放射性物质，其中铯137原子核具有较强的放射性，会发生衰变并释放能量，其半衰期长达30年。若铯137原子核的衰变方程为：，下列说法正确的是（　　） A. 铯137衰变时，衰变产物中的X为中子 B. 铯137衰变时，衰变产物中的X为质子 C. 虽然未衰变铯137数量逐渐减少，但其半衰期并不改变 D. 排入太平洋后，废水中的铯137经过60年只衰变了四分之一 【答案】C 【解析】 【详解】AB．由核反应中，电荷数守恒和质量数守恒可知，铯137衰变时，衰变产物中的X的电荷数为-1，质量数为0，即X为电子。故AB错误； CD．半衰期是原子核发生半数衰变所需的时间，与原子核自身有关，与外界因素无关。废水中的铯137经过60年（两个半衰期）衰变了四分之三，故C正确、D错误。 故选C。 4. 我国最新研制出了一种超轻气凝胶，它刷新了目前世界上最轻的固体材料的纪录，弹性和吸油能力令人惊喜，这种被称为“全碳气凝胶”的固态材料密度仅是空气密度的。设气凝胶的密度为（单位为），摩尔质量为M（单位为kg/mol），阿伏加德罗常数为，则下列说法不正确的是（　　） A. a千克气凝胶所含的分子数 B. 每两个相邻气凝胶分子平均间距 C. 气凝胶的摩尔体积 D. 每个气凝胶分子平均占据空间 【答案】B 【解析】 【详解】A．气凝胶的摩尔数为 则气凝胶所含有的分子数为 A正确； BD．设每两个相邻气凝胶分子平均间距为d，则有 其中每个气凝胶分子平均占据空间为 解得 B错误，D正确。 C．气凝胶的摩尔体积 C正确。 本题选择不正确的，故选B。 5. 单反相机取景器的核心光学部件是一个五棱镜，如图所示，棱镜的部分角度已在图中标出。一细束光垂直AB面射入棱镜，在CD面发生全反射，然后射到DE面和EA面，最终垂直BC面射出，则棱镜对这束光的折射率（ ） A. 一定等于 B. 可能小于 C. 可能大于2 D. 一定等于2 【答案】C 【解析】 【详解】根据几何关系可知，光在CD面的入射角 由于光在CD面发生全反射，则临界角 根据折射率与临界角的关系式有 解得 即棱镜对这束光的折射率可能大于2。 故选C。 6. 在“用油膜法估测分子的大小”的实验中，把1滴油酸酒精溶液滴入盛水的浅盘里，待水面稳定后，画出如图所示的油膜形状。已知该溶液浓度为，n滴溶液的体积为V，油膜面积为S，则（　　） A. 油酸分子直径为 B. 实验中，应先滴溶液后撒爽身粉 C. n滴该溶液所含纯油酸分子数为 D. 计算油膜面积时，将不足一格都当作一格计入面积，将导致所测分子直径偏大 【答案】C 【解析】 【详解】A．一滴溶液中油酸的体积为 ① 油酸分子直径 ② 故A错误； B．在水面上先撒上爽身粉，再滴入一滴油酸酒精溶液，待其散开稳定，故B错误； C．一个油酸分子体积 ③ n滴该溶液所含纯油酸分子数为 ④ 联立①②③④得 故C正确； D．计算油膜面积时，将不足一格都当作一格计入面积，将导致面积偏大，所测分子直径偏小，故D错误。 故选C。 7. 如图所示，有一边长为l的由透明材料构造的正四面体ABCD，其底面水平。一束竖直向下的蓝光照射在正四面体侧面ABC的中心O1点，光束经折射后恰好到达正四面体底面的中心O2点。已知真空中光速为c，下列说法正确的是（　　） A. 蓝光在四面体内的传播速度为 B. 材料的折射率为 C. 蓝光进入四面体后，波长变长 D. 将蓝光换成红光，光束在四面体中的传播速度不变 【答案】A 【解析】 【详解】AB．过正四面体顶点、侧面和底面中点作出光线所在的平面三角形并标记如下，画出光路如图所示 根据几何关系有 所以 故A正确，B错误； C．蓝光进入四面体后，波速变小，频率不变，波长变短，故C错误； D．同一四面体，对不同颜色的光折射率不同，两种不同颜色光束在四面体中的速度不同，故D错误。 故选A。 8. 如图所示，假设沿地球直径凿通一条隧道，把一小球从地面S点静止释放，小球在隧道内的运动可视为简谐振动。已知地球半径为R，小球经过O点时开始计时，由O向S运动，经时间第1次过P点（P点图中未标出），再经时间又过该点。则（ ） A. 小球振动的周期为 B. O到P的距离为 C. 小球第3次过P点所需的时间为 D. 由S到O的运动过程中小球受力逐渐增大 【答案】B 【解析】 【详解】A.小球经过O点时开始计时，由O向S运动，经t0时间第1次过P点，再经2t0时间又过该点，说明小球从O到P的时间为t0，从P到最大位移处的时间为t0，小球从最大位移处再回到P点的时间为t0，则小球振动的周期为 T = 4(t0+ t0) =8t0 故A错误;； B.设O到P的距离为x，由简谐运动的对称性可得 x=Asin 又 A= R 则得 故B正确； C.小球第3次过P点所需的时间为 t=6t0 故C错误； D.由S到O的运动过程中小球做简谐运动，位移逐渐减小，根据简谐运动的特征 分析可知加速度逐渐减小，由牛顿第二定律知小球受力逐渐减小，故D错误。 故选B。 9. 某种透明材料制成的外为正六边形，内为圆的空心柱体，其横截面如图所示。O为正六边形ABCDEF的中心和内圆的圆心，Q为EF的中点，OQ为圆半径的两倍。现有一束复色光沿纸面内PQ方向以入射角i=45°从外球面上Q点射入，分解成a光和b光，分别射到AB边的N、M两点上，其a光经折射后恰好与内圆相切于G点。下列分析判断正确的是（　　） A. a光的光子动量小于b光的光子动量 B. a光通过QN的时间小于b光通过QM的时间 C. 增大入射角i，b光可能在AB边上发生全反射 D. 当入射角变为30°时，a光恰好在内圆面上发生全反射 【答案】D 【解析】 【详解】A．由图可知a光折射率较大，故波长较小，动量较大，故A错误； B．b光传播速度较大，QM距离较短，故b光通过时间较短，故B错误； C．增大入射角i，b光在AB边上入射点在AM之间移动，入射角减小，不可能发生全反射，故C错误； D．对a光，当入射角为时，折射角为，则折射率 当入射角变为时，则折射角 临界角为 a光的临界角为 由正弦定理可知 可得 则光线a在内球面的入射角恰好为45°，b光恰好在内球面上发生全反射，故D正确。 故选D。 10. 如图甲所示为沿x轴传播的一列简谐横波在t=0.2s时刻的波形图，两质点P、Q的平衡位置分别位于x=0.5m、x=4.0m处，质点Q的振动图像如图乙所示。下列说法正确的是（　　） A. t=0时刻，质点P正沿y轴负方向运动 B. 质点P的振动方程为 C. 从t=0时刻至t=0.15s时刻，质点P通过的路程为 D. 当质点Q在波峰时，质点P偏离平衡位置的位移为 【答案】C 【解析】 【详解】A．由图乙可知，波的传播周期为0.2s，0.2s时刻质点Q在平衡位置沿y轴正方向运动，由此判断波沿x轴负方向传播，因此t=0.2s和t=0时刻，质点P正沿y轴正方向运动，故A错误； B．由图甲可知，质点P的初相位为 质点P的振动方程为 故B错误； C．从t=0时刻至t=0.15s时刻，质点P通过的路程为 故C正确； D．当质点Q在波峰时，需要经历 代入质点P的振动方程可得质点P的位移为 故D错误。 故选C。 二、多项选择题（本题共6个小题，每小题4分，共24分。） 11. 晋代陆机《文赋》中的“或因枝以振叶，或沿波而讨源”呈现了树叶振动和水波传播的情境，则（　　） A. 树叶做受迫振动的频率等于其驱动力的频率 B. 飘落到水面上的树叶会被水波推向岸边 C. 若有两列水波在水面上相遇叠加时，必然能形成干涉图样 D. 当水波遇到尺寸与其波长相差不大的障碍物时，能发生明显的衍射现象 【答案】AD 【解析】 【详解】A．根据做受迫振动的物体，其振动频率等于驱动力的频率，可知树叶做受迫振动的频率等于其驱动力的频率，故A正确； B．飘落到水面上的树叶不会被水波推向岸边，而是在自身的平衡位置上下振动，故B错误； C．若有两列水波在水面上相遇叠加时，不一定产生干涉图样，还与两列水波的频率有关，故C错误； D．根据发生明显衍射现象的条件：障碍物或孔的尺寸与波长相差不多，或比波长小时，衍射现象最明显。所以当水波遇到尺寸与其波长相差不大的障碍物时，能够发生明显的衍射现象，故D正确。 故选AD。 12. 关于以下四个示意图，下列说法正确的是（　　） A. 甲图为双缝干涉示意图，可以用白炽灯直接照射双缝，在屏上可以得到等宽、等亮的干涉条纹 B. 图乙所示用平行单色光垂直照射一层透明薄膜，观察到的明暗相间的干涉条纹，该区域薄膜厚度一定沿x轴正方向逐渐变厚 C. 丙图为肥皂泡薄膜干涉示意图，将框架顺时针旋转90°，条纹不会跟着顺时针旋转90° D. 图丁所示泊松亮斑是由于光的衍射形成的 【答案】CD 【解析】 【详解】A．甲图为双缝干涉示意图，如果用白炽灯直接照射双缝，可知白炽灯光是由多种单色光组成，各单色光的波长不同，由双缝干涉条纹间距公式可知，不同波长的光，产生的条纹间距不同，因此会产生彩色条纹，在屏上不可以得到等宽、等亮的干涉条纹，故A错误； B．图乙所示用平行单色光垂直照射一层透明薄膜，观察到的明暗相间的干涉条纹，条纹间距越来越大，说明该区域薄膜厚度一定沿x轴正方向逐渐变薄，故B错误； C．丙图为肥皂泡薄膜干涉示意图，将框架顺时针旋转，肥皂泡薄膜仍然是上薄下厚，条纹不会跟着顺时针旋转，故C正确； D．图丁为泊松亮斑，是由于光的衍射形成的，故D正确。 故选CD。 13. 氢原子的能级图如图甲所示，一群处于第3能级的氢原子，向低能级跃迁过程中能发出不同频率的光，用这些光照射图乙中的光电管，有2种频率的光可让光电管阴极K发生光电效应。调节滑片P的位置，当电压表的示数为7.55V时，微安表示数恰好为零。下列说法中正确的是（　　） A. 图乙电路中电源左侧为负极 B. 氢原子跃迁放出的光中有3种频率不同的光子 C. 光电管阴极K金属材料的逸出功为4.54eV D. 用能量为1.5eV的光照射处于第3能级的氢原子，可以使氢原子发生电离 【答案】BC 【解析】 【详解】A．光电子由阴极K向对面的极板运动，形成的电流在图乙中从右向左流动，要阻止该电流，需要施加反向电压，即电源左侧应该为正极，故A错误； B．氢原子跃迁放出的光中有 种频率不同的光子，故B正确； C．由图甲可知光子的能量为 遏止电压为7.55V，光电子的初动能为 解得金属材料的逸出功为 故C正确； D．至少用能量为1.51eV的光照射处于第3能级的氢原子，才能使氢原子发生电离，故D错误。 故选BC。 14. 惠更斯发现“单摆做简谐运动的周期与重力加速度的二次方根成反比”。为了通过实验验证这一结论，某同学创设了“重力加速度”可以人为调节的实验环境。如图1所示，在水平地面上固定一倾角可调的光滑斜面，把摆线固定于斜面上的点，使摆线平行于斜面。拉开摆球至A点，静止释放后，摆球在之间做简谐运动，摆角为。摆球自然悬垂时，通过力传感器（图中未画出）测得摆线的拉力为，摆球摆动过程中，力传感器测出摆线的拉力随时间变化的关系如图2所示，其中、、均已知。当地的重力加速度为。下列选项正确的是（　　） A. 多次改变图1中角的大小，即可获得不同的等效重力加速度 B. 单摆次全振动的时间为 C. 多次改变摆角，只要得出就可以验证该结论成立 D. 在图2的测量过程中，满足的关系 【答案】AD 【解析】 【详解】A．对小球进行受力分析可知，小球的 垂直于斜面的分力始终与斜面的支持力平衡，令等效重力加速度为g0，则有 解得 可知，多次改变图1中角的大小，即可获得不同的等效重力加速度，故A正确； B．单摆在运动过程中，A、C两位置摆线的拉力最小，根据图2可知，相邻两个摆线拉力最小的位置的时间间隔为半个周期，可知，单摆次全振动的时间为 故B错误； C．根据单摆周期公式有 可知，多次改变斜面倾角，只要得出就可以验证该结论成立，故C错误； D．摆球自然悬垂时，通过力传感器（图中未画出）测得摆线的拉力为，根据平衡条件有 在图2的测量过程中，摆球在A位置有 摆球在B位置有 摆球从A位置运动到B位置过程有 解得 故D正确。 故选AD。 15. 如图所示，沿x轴传播的简谐横波，实线为时刻的波形图，虚线为时刻的波形图，已知波的周期大于2s。则下列判断正确的是（　　） A. 波沿x轴正方向传播，波速为 B. 波沿x轴负方向传播，波速为 C. 处质点的振动方程为 D. 在时间里，处的质点通过的路程为 【答案】AC 【解析】 【详解】AB．由图可知简谐横波波长为，若波沿x轴正方向传播，波的周期大于2s，则 解得 若波沿x轴负方向传播，波的周期大于2s，则 解得波沿x轴负方向传播，最大周期为 （不符，舍去） 故波沿x轴正方向传播，波速为 故A正确，B错误； C．时刻的波形图表达式为 时刻，处质点的位移为 设处质点的振动方程为 将代入得 则处质点的振动方程为，故C正确； D．在时间里，经历，由于时，处的质点不在平衡位置以及位移最大处，故在时间里，处的质点通过的路程 故D错误。 故选AC。 16. 哈尔滨是中国著名的冰雪旅游城市，每年冬季都会举办盛大的冰雪节。冰雕展则成为了人们探访冬季梦幻之旅的最佳选择。冰雕展上有一块边长为1m的立方体的冰块，冰块内上下底面中心连线为，在处安装了一盏可视为点光源的灯，已知冰的折射率为。下列说法正确的是（　　） A. 若光在冰块中发生全反射的临界角为C，则 B. 由灯直接发出的光照射到冰块四个侧面时都能从侧面射出 C. 由灯直接发出的光照射到冰块上表面时都能从上表面射出 D. 从冰块正上方沿方向观察，点光源的视深仍是1m 【答案】AC 【解析】 【详解】A．若光在冰块中发生全反射的临界角为C，则 故A正确； BC．如图所示，在直角中，由几何关系可知 则由灯直接发出的光照到冰块上表面时都能从上表面射出，而 则由灯直接发出的光照到冰块四个侧面时不是都能从侧面射出，故B错误，C正确； D．实深是AB，视深为h，根据折射率定义式结合几何关系可知 可得 故D错误。 故选AC。 三、实验题（共2小题） 17. 同学们利用图示装置测量某种单色光的波长。实验时，接通电源使光源（灯泡）正常发光，调整仪器从目镜中可以观察到干涉条纹。 （1）若想增加从目镜中观察到的条纹个数，下列操作可行的是________。 A.将单缝向双缝靠近 B.将屏向靠近双缝的方向移动 C.将屏向远离双缝方向移动 D.使用间距更小的双缝 （2）若双缝的间距为d，屏与双缝间的距离为。测得第一条亮纹中央到第n条亮纹中央间距离为x，则单色光的波长=________。 （3）若只将滤光片去掉，下列说法正确的是_________。 A.屏上出现彩色衍射条纹，中央是紫色亮纹 B.屏上出现彩色衍射条纹，中央是白色亮纹 C.屏上出现彩色干涉条纹，中央是红色亮纹 D.屏上出现彩色干涉条纹，中央是白色亮纹 （4）随着学习的不断深入，同学们对光的本性有了更为丰富的认识。现在我们知道光线具有波动性，又具有拉子性。光电效应现象是证明光具有粒子性的重要证据。在研究光电效应的实验中，得到如图所示的光电流与电压的关系，对此图像的下列说法中，正确的是________。 A.图线①所对应的照射光频率高于图线②对应的 B.图线①所对应的照射光频率高于图线③对应的 C.图线①所对应的照射光强度大于图线③对应的 D.若图线①对应的照射光是绿光，图线②对应的可能是红光 【答案】 ①. B ②. ③. D ④. C 【解析】 【详解】（1）[1]增加从目镜中观察到的条纹个数，则条纹的宽度减小，根据相邻亮条纹间的距离为 则为了减小相邻亮条纹（暗条纹）间的宽度，可增大双缝间距离或减小双缝到屏的距离。 故选B。 （2）[2]第1条暗条纹到第n条暗条纹之间的距离为x，则两个相邻明纹（或暗纹）间的距离为 则单色光的波长为 （3）[3]如果没有插滤光片，各种颜色的光都会发生干涉，在光屏的中央出现白色条纹，两边是彩色条纹。 故选D。 （4）[4]AB．研究光电效应时，当加上反向电压可测出动能最大的光电子减速到零刚好到达极板，有 则有反向遏止电压越大，对应的入射光的频率越高，由图像可知 图线①所对应的照射光频率低于图线②对应的，图线①所对应的照射光频率等于图线③对应的，故AB错误； C．光电管加正向电压时，光电子做加速运动，能够到达极板的光电子越多，光电流越大，当光电效应的光电子全部导电，得到饱和光电流，有 图线①和图线①的所对应的入射光的频率相同，而图线①的饱和光电流较大，则单位时间产生的光电子较多，即所对应的照射光强度较大，故C正确； D．因，若图线①对应的照射光是绿光，图线②对应的不可能是红光，故D错误。 故选C。 18. 某同学测量一半圆形透明玻璃砖的折射率，实验过程如下： ①用游标卡尺测量玻璃砖的直径d，确定其底面圆心位置并标记在玻璃砖上； ②将玻璃砖放在位于水平桌面并画有直角坐标系的白纸上，使其底面圆心和直径分别与O点和x轴重合，将一长直挡板紧靠玻璃砖并垂直于x轴放置，如图（b）所示； ③用激光器发出激光从玻璃砖外壁始终指向O点水平射入，从y轴开始向右缓慢移动激光器，直至恰好没有激光从玻璃砖射出至挡板上的区域时，在白纸上记录激光束从玻璃砖外壁入射的位置P。 ④取走玻璃砖，过P点作y轴的垂线PQ，用刻度尺测量PQ的长度L。 根据以上步骤，回答下列问题： （1）测得半圆形玻璃砖直径d的读数如图（a）所示，则________cm； （2）步骤③中，没有激光射至挡板上区域的原因是激光束在玻璃砖直径所在界面处发生了________； （3）根据以上测量的物理量，写出计算玻璃砖折射率的表达式为________，若测得PQ线段的长度，计算可得玻璃砖的折射率为________。（结果保留3位有效数字） 【答案】 ①. 6.43 ②. 全反射 ③. ④. 1.61 【解析】 【详解】（1）[1]由图（a）可知，玻璃砖的直径为 （2）[2]光束经玻璃砖折射后照在挡板上的区域内，当入射角逐渐增大，折射光线消失的时候，就是光束在玻璃界面处发生了全反射。 （3）[3]当恰好发生全反射时，有 [4]代入数据可得 四、计算题（共5小题） 19. 如图所示，光电管的阴极K用某种金属制成，闭合开关S，用发光功率为P的激光光源直接照射阴极K时，产生了光电流。移动变阻器的滑片，当光电流恰为零时，电压表的示数为U，已知该金属的逸出功为W0，普朗克常量为h，电子电荷量为e，真空中的光速为c，求： （1）激光在真空中的波长； （2）激光光源单位时间内产生的光子数N。 【答案】（1）；（2） 【解析】 【详解】（1）由光电效应方程 由动能定理 联立求得 （2）由 其中 （或者写成） 解得 20. 大蓝闪蝶以它熠熠生辉的蓝色翅膀而著名，如图为显微镜下其翅膀的光学结构示意图。大蓝闪蝶翅膀上的鳞片本身是无色的，但当白光照在翅膀的鳞片上时，会在其一系列薄薄的鳞片上反射，反射光彼此干涉，从而显现出蓝色的光泽。已知大蓝闪蝶两鳞片的距离d约为630nm，蓝光波长在400nm~480nm之间。 （1）求大蓝闪蝶翅膀上所看到的蓝光的波长λ； （2）若用（1）中的蓝光进行双缝干涉实验，光屏上某点P到双缝的路程差为m，求点P与中央亮条纹间存在暗条纹的条数k。 【答案】（1）420nm；（2）4 【解析】 【详解】（1）光通过大蓝闪蝶上、下层蝶鳞片的路程差r=2d，根据干涉加强的条件 （n=1，2，3，…） 联立得波长 （n=1，2，3，…） 由于入射光的波长λ介于400nm到480nm之间，则n=3，代入数据解得 λ=420nm （2）路程差 路程差与波长的关系 即 r=4λ 根据干涉加强的条件 r=kλ（k=1，2，3，…） 可知，亮条纹数 k=4 由于干涉条纹是明暗相间的条纹，因此存在暗条纹的条数k=4 21. 如图所示一列简谐横波在x轴上传播，实线和虚线分别为t1=0和t2=1s时的波形图，求： （1）这列波的振幅和波长各为多少？ （2）若波沿x轴负方向传播，则这列波的波速； （3）当波速为10m/s时，平衡位置在x=7m处的质点从t1=0开始计时，在1.7s内通过的路程。 【答案】（1）A=4cm ； ；（2）；（3） 【解析】 【详解】(1)由波形图可知，波长， ； (2) 若波沿x轴负向传播，则 由速度公式，可得 (3)当波速为10m/s时，简谐横波的传播周期为 有 解得 即波沿x轴正向传播，平衡位置在处的质点正在处沿y轴负向振动，经过到达波谷，通过的路程为 接下来的1.6s内通过的路程为 所以1.7s内通过的路程为 22. 如图在长为3l，宽为l的长方形玻璃砖ABCD中，有一个边长为l的正三棱柱空气泡EFG，其中三棱柱的EF边平行于AB边，H为EF边中点，G点在CD边中点处．（忽略经CD表面反射后的光） （i）一条白光a垂直于AB边射向FG边的中点O时会发生色散，在玻璃砖CD边形成彩色光带．通过作图，回答彩色光带所在区域并定性说明哪种颜色的光最靠近G点； （ii）一束宽度为的单色光，垂直AB边入射到EH上时，求CD边上透射出光的宽度？（已知该单色光在玻璃砖中的折射率为） 【答案】（i）红光更靠近G点 （ii）l 【解析】 【详解】（i）光路如图：MN间有彩色光带，红光最靠近G点 在FG面光线由空气射向玻璃，光线向法线方向偏折，因为红光的折射率小于紫光的折射率，所以红光更靠近G点 （ii）垂直EH入射的光，在EG面上会发生折射和反射现象，光路如图所示 在E点入射光，根据几何关系和折射定律，可得： 联立可得： 在E的折射光射到CD面的I点，由几何关系得： 根据折射定律可得： 所以CD面上I点的入射光可以发生折射透射出CD面. 在E的反射射光射经FG面折射后射到到CD面的J点，由几何关系得： 所以CD面上J点的入射光发生全反射，无法透射出CD面 综上分析，CD面上有光透射出的范围在GI间 由几何关系得CD面上有光透出的长度为l。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $