精品解析：安徽师范大学附属中学2023-2024学年高二下学期5月测试物理试题

安徽师大附中2023-2024学年高二第二学期测试 物理试题 一、单选题（每题4分，计32分） 1. 关于质点的简谐运动，以下说法正确的是（　　） A. 简谐运动的平衡位置就是所受合力为零的位置 B. 做简谐运动的质点先后通过同一点时，回复力、速度、加速度都是相同的 C. 做简谐运动的质点，振动速度增加时，加速度一定减小 D. 做简谐运动的质点，当振动位移为负值时，速度不一定为负值，但加速度一定为负值 2. 1842年,奥地利物理学家多普勒带着女儿在铁道旁散步时,发现波源与观察者互相靠近或者互相远离时,接收到的波的频率都会发生变化,并且做出了解释．人们把这种现象叫做多普勒效应．多普勒效应在科学技术中有广泛的应用．装有多普勒测速仪的监视器可以安装在公路上方,向行进中的车辆发射频率已知的超声波,同时测量反射波的频率,根据反射波频率变化的多少就能知道车辆的速度．在测速的同时把车辆牌号拍摄下来,并把测得的速度自动打印在照片上．下列说法正确的是（ ） A. 当车辆驶向监视器时,监视器发射的超声波频率变大 B. 当车辆驶向监视器时,监视器接收到超声波频率比发射出时小 C. 车速越大,监视器接收到的超声波频率比发射出时大得越多 D. 超声波能发生多普勒效应,光波也能发生多普勒效应 3. 如图所示，一束复色光照射到水中的球形气泡以后，经折射后分成a、b两束单色光，下列说法正确的是（　　） A. 在真空中，a光的传播速度大于b光的传播速度 B. a光能发生偏振现象，b光不能发生偏振现象 C. a、b两束光分别通过同一双缝干涉装置，b光的条纹间距更大 D. a、b两束光分别通过同一单缝衍射装置，a光的中央亮条纹较宽 4. 在水面下同一深处有两个点光源P、Q，能发出不同颜色的光．当它们发光时，在水面上看到P光照亮的水面区域大于Q光，以下说法正确的是 ( ) A. P光的频率大于Q光 B. P光在水中传播的波长大于Q光在水中传播的波长 C. P光在水中的传播速度小于Q光 D. 光从水中射向空气，增大入射角时P光比Q光先发生全反射 5. 甲、乙两列简谐横波在同一种均匀介质中分别沿x轴正方向和负方向传播，时刻的波形图如图所示。当两列波均传播到坐标原点后，坐标原点处质点的振幅为（　　） A. 8cm B. 6cm C. 0cm D. 2cm 6. 1834年，洛埃利用单面镜同样得到了杨氏干涉的结果（称洛埃镜实验）。实验基本装置如图所示，单色光源S发出的光直接照在光屏上，同时S发出的光还通过平面镜反射在光屏上。从平面镜反射的光相当于S在平面镜中的虚像发出的，这样就形成了两个相干光源。设光源S到平面镜所在平面的距离和到光屏的距离分别为a和L，光的波长为。如果仅改变以下条件，关于光屏上相邻两条亮纹间距的描述正确的是（　　） A. 平面镜水平向左移动少许，将变小 B. 平面镜竖直向下移动少许，将变小 C. 光屏向左移动少许，将变大， D. 点光源S由红色换成绿色，将变大 7. 如图甲所示，在均匀介质中，坐标系xOy位于水平面内，O处的波源垂直xOy平面振动后，产生的简谐横波在xOy平面内传播，实线圆、虚线圆分别表示t=0时刻相邻的波峰和波谷，且此时刻平面内只有一圈波谷，图乙为图甲中质点A的振动图像，z轴垂直于xOy水平面，且正方向为竖直向上，则下列说法不正确的是（　　） A. 此机械波波长是2m B. 此机械波的传播速度为10m/s C. t=0.2s时，机械波恰好传至B处 D. 在t=0至t=0.85s这段时间内，C质点运动路程为12cm 8. 光刻机是生产大规模集成电路的核心设备。一个光刻机的物镜投影原理简化图如图所示，三角形ABC为一个等腰直角三棱镜，半球形玻璃砖的半径为R，球心为O，为玻璃砖的对称轴。间距为的两条平行光线，从左侧垂直AB边射入三棱镜，经AC边反射后进入半球形玻璃砖，最后汇聚在硅片上M点。已知半球形玻璃砖的折射率为，反射光线关于轴线对称。则OM两点间距离为（　　） A. R B. C. D. 二、多选题（每题4分，计16分。漏选得2分，错选不选0分） 9. 如图所示为一列沿x轴正方向传播的简谐横波，实线为t=0时刻的波形图，虚线为t=0.9 s时的波形图，已知波的周期T>0.9 s，则（　　） A. 在t=0.45 s时，Q点到达平衡位置且向下运动 B. 在t=0.45 s时，Q点到达平衡位置且向上运动 C. 经过4.5 s，P点通过的路程为2 m D. 经过4.5 s，P点通过的路程为20 m 10. 如图所示，等边三角形ABC为某透明玻璃三棱镜的截面图，边长等于L，在截面上一束足够强的细光束从AB边中点与AB边成30°角由真空射入三棱镜，从BC边射出的光线与BC的夹角为30°，已知光在真空中的速度为c，则（　　） A. 玻璃的折射率为 B. 玻璃的折射率为 C. 光在三棱镜中的传播路程为0.5L D. 光在三棱镜中的传播时间为 11. 利用薄膜干涉原理可以测量金属丝的直径。将矩形的平行薄玻璃板AB放在水平标准工件的上面，右侧垫有粗细均匀的直金属丝，在标准工件与玻璃板之间形成一个楔形空气膜，其截面如图所示。用波长为λ的光，垂直标准工件方向射向玻璃板，在玻璃板上方形成平行条纹，测出相邻亮条纹中心间的距离为Δx，金属丝与标准工件的接触点D到楔形顶端C点的距离为L，以下说法正确的是（　　） A. 条纹方向平行于CD B. 金属丝的直径 C. 当金属丝向右移动少许时，Δx变小 D. 在同一位置换用更细的金属丝时，Δx变小 12. 如图甲所示，光滑绝缘水平面上有宽度为2L的条形磁场，磁场方向竖直向下，磁感应强度随时间按图乙所示规律变化，B0、t0均为已知量，理想边界有磁场。质量为m、电阻为R的匀质长方形单匝线框，其长为2L、宽为L，初始时有一半在磁场中。t=0时刻由静止释放线框，t0时刻ab边刚好进入磁场，ab边离开磁场时，线框的速度大小为ab边刚进入磁场时的。下列说法正确的是（　　） A. 在0~t0内，线框中产生逆时针方向的电流 B. t=0时刻，cd边受到的安培力为 C. 在0~t0内，安培力对线框做功为 D. t0时刻以后，bc边产生的焦耳热为 三、实验题（每空2分，计20分） 13. 某同学在“用单摆测重力加速度”的实验中进行了如下的操作： （1）用游标上有10个小格的游标卡尺测量摆球直径如图甲所示，摆球直径d为__________，把摆球用细线悬挂在铁架台上，测量摆线长，得到摆长L表达式为__________； （2）用停表测量单摆的周期，当单摆摆动稳定且到达最低点时开始计时并记为，单摆每经过最低点记一次数，当数到时停表的示数如图乙所示，该单摆的周期__________s（结果保留三位有效数字）； （3）①测量出多组周期T、摆长L数值后，画出图象如图丙，造成图线不过坐标原点的原因可能是__________（从下面选项中选择填） A．摆球的振幅过小 B．将计为摆长L C．将计为摆长L D．摆球质量过大 ②根据图像得出的g测量值__________（选填“偏大”、“偏小”或“不受影响”）。 （4）在测量过程中，下列操作合理的是__________。 A. 先测好摆长，再将单摆悬挂到铁架台上 B. 释放单摆时，摆角尽量大些，以便观察 C. 单摆摆动稳定后，摆球经过平衡位置时开始计时 D. 摆动过程中，若逐渐形成了圆锥摆，可以继续测量，不影响单摆周期 14. 如图甲所示，用插针法测定玻璃砖折射率： （1）在该实验中，光线是由空气射入玻璃砖，根据测得的入射角和折射角的正弦值画出的图线如图乙所示，从图线可知玻璃砖的折射率为_______________； （2）该实验小组选取了操作正确的实验记录，在白纸上画出光线的径迹，以入射点O为圆心作圆，与入射光线、折射光线的延长线分别交于A、B点，再过A、B点作法线的垂线，垂足分别为C、D点，如图丙所示，则玻璃的折射率_______________（用图中线段的字母表示）； （3）在用插针法测定玻璃砖折射率的实验中，甲、乙二位同学在纸上画出的界面。与玻璃砖位置的关系分别如图丁中①、②所示，其中甲同学用的是矩形玻璃砖，乙同学用的是梯形玻璃砖。他们的其他操作均正确，且均以为界面画光路图。则甲同学测得的折射率与真实值相比_______________（填“偏大”“偏小”或“不变”）；乙同学测得的折射率与真实值相比_______________（填“偏大”“偏小”或“不变”）。 四、计算题 15. 如图所示，M、O、N为均匀介质中某一直线上的三个质点，其中O点为简谐横波的波源，起振方向向上，振动周期为0.2 s，离平衡位置的最大距离为0.05 m．O、N两质点平衡位置之间的距离为3 m．从波传播到N点开始计时，此时O恰好位于波谷．t=0.3 s时，质点M第一次到达波峰．已知波长2 m<λ<5 m． （i）求该波波长； （ii）写出质点M振动后的位移随时间变化的关系式． 16. 光纤通讯已成为现代主要的有线通信方式。现有一长为1km，直径为的长直光纤，一束单色平行光从该光纤一端沿光纤方向射入，经过在光纤另端接收到该光束。求： （1）光纤的折射率； （2）如图所示该光纤绕圆柱转弯，若平行射入该光纤的光在转弯处均能发生全反射，求该圆柱体半径R的最小值。 17. 如图所示，间距L=1m两光滑金属导轨相互平行放置，水平导轨与倾斜导轨之间用绝缘材料平滑连接。倾斜轨道的倾角θ=37°，在倾斜轨道上端有一单刀双掷开关S，可连接E=9V，r=2Ω的电源或C=F的未充电的电容器。在倾斜导轨区域和直导轨CDGH矩形区域存在着相同的磁场，方向竖直向上，在水平导轨的右端连接了R2=10Ω的电阻。已知R1=10Ω，d=3m，将开关S与1相连，一质量m=0.1kg的金属导体棒ab恰好能静止在高h=3.6m的倾斜导轨上。不计其他一切电阻和阻力，取g=10m/s2。求： （1）磁感应强度B的大小； （2）将开关S掷向2后，ab棒滑到MN处的速度v； （3）ab棒通过CDGH磁场区域过程中R2上产生焦耳热。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $$ 安徽师大附中2023-2024学年高二第二学期测试 物理试题 一、单选题（每题4分，计32分） 1. 关于质点的简谐运动，以下说法正确的是（　　） A. 简谐运动的平衡位置就是所受合力为零的位置 B. 做简谐运动的质点先后通过同一点时，回复力、速度、加速度都是相同的 C. 做简谐运动的质点，振动速度增加时，加速度一定减小 D. 做简谐运动的质点，当振动位移为负值时，速度不一定为负值，但加速度一定为负值 【答案】C 【解析】 【详解】A．回复力为零的位置是简谐运动的平衡位置，故A错误； B．做简谐运动的质点先后通过同一点时，回复力、加速度都相同，速度大小相等，但方向可能相反，则经过同一点是速度可能不同，故B错误； C．做简谐运动的质点，当振子从最大位移处向平衡位置运动时，振子的振动速度增加，加速度减小，故C正确； D．回复力的方向与位移方向相反，做简谐运动的质点，当振动位移为负值时，回复力是正的，加速度一定为正值，故D错误； 故选C。 2. 1842年,奥地利物理学家多普勒带着女儿在铁道旁散步时,发现波源与观察者互相靠近或者互相远离时,接收到的波的频率都会发生变化,并且做出了解释．人们把这种现象叫做多普勒效应．多普勒效应在科学技术中有广泛的应用．装有多普勒测速仪的监视器可以安装在公路上方,向行进中的车辆发射频率已知的超声波,同时测量反射波的频率,根据反射波频率变化的多少就能知道车辆的速度．在测速的同时把车辆牌号拍摄下来,并把测得的速度自动打印在照片上．下列说法正确的是（ ） A. 当车辆驶向监视器时,监视器发射的超声波频率变大 B. 当车辆驶向监视器时,监视器接收到的超声波频率比发射出时小 C. 车速越大,监视器接收到的超声波频率比发射出时大得越多 D. 超声波能发生多普勒效应,光波也能发生多普勒效应 【答案】D 【解析】 【详解】（1）多普勒效应是波源和观察者有相对运动时观察者接收到的波的频率与波源发出的频率不相同的现象．但波源实际发出的频率并没有变化．所以A错误； （2）当波源和观察者靠近时，接收到的频率增大，当波源和观察者远离时，接收到的频率减小．所以当车辆驶向监视器时,监视器接收到的超声波频率比发射出时的大，B错； （3）车速越大，如果车辆靠近监视器的话，监视器接收到的超声波频率比发射出时大得越多，远离的话反而更小，C错误； （4）超声波，电磁波都可发生多普勒效应，光波属于电磁波所以可以发生多普勒效应．D正确． 故本题选D. 3. 如图所示，一束复色光照射到水中的球形气泡以后，经折射后分成a、b两束单色光，下列说法正确的是（　　） A. 在真空中，a光的传播速度大于b光的传播速度 B. a光能发生偏振现象，b光不能发生偏振现象 C. a、b两束光分别通过同一双缝干涉装置，b光的条纹间距更大 D. a、b两束光分别通过同一单缝衍射装置，a光的中央亮条纹较宽 【答案】D 【解析】 【分析】 【详解】A．所有光在真空中的传播速度均相同，选项A错误； B．光是横波，a、b两束光均能发生偏振现象，选项B错误； C．由光路可知a光的折射率小于b光的折射率，则a光的频率小于b光的频率，a光的波长大于b光的波长，由双缝干涉条纹间距公式可知a、b两束光分别通过同一双缝干涉装置，a光的条纹间距更大，选项C错误； D．由于a光的波长大于b光的波长，所以通过同一单缝衍射装置，a光的中央亮条纹较宽，选项D正确。 故选D。 4. 在水面下同一深处有两个点光源P、Q，能发出不同颜色的光．当它们发光时，在水面上看到P光照亮的水面区域大于Q光，以下说法正确的是 ( ) A. P光的频率大于Q光 B. P光在水中传播的波长大于Q光在水中传播的波长 C. P光在水中的传播速度小于Q光 D. 光从水中射向空气，增大入射角时P光比Q光先发生全反射 【答案】B 【解析】 【详解】在水面下同一深处的两个点光源P、Q发出不同颜色的光，光照亮的水面区域边缘光刚好发生全反射，因为在水面上P光照亮的区域大于Q光照亮的区域，则P光发生全反射的临界角大于Q光发生全反射的临界角，根据，知P光的折射率小于Q光的折射率，P光的频率也小于Q光的频率，由知，P光的折射率小于Q光的折射率，则P光在水中的速度大于Q光在水中的速度，根据，得，P光的频率小于Q光的频率，而P光在水中的速度大于Q光在水中的速度，故P光在水中传播的波长大于Q光在水中传播的波长，故AC错误，B正确；P光发生全反射的临界角大，故增大入射角时Q光比P光先发生全反射，故D错误；故选B. 【点睛】在同一深度两光源发光的水面区域不同，则说明它们的临界角不同，从而确定它们的折射率．由c=nv可得两根光线在水中的速度与折射率成反比；再由得波长与速度成正比的关系． 5. 甲、乙两列简谐横波在同一种均匀介质中分别沿x轴正方向和负方向传播，时刻波形图如图所示。当两列波均传播到坐标原点后，坐标原点处质点的振幅为（　　） A. 8cm B. 6cm C. 0cm D. 2cm 【答案】A 【解析】 【详解】由波形图可知，两列波的波长相同，均为8m，介质一定，波传播速度相同，根据 可知，两列波的频率也相同，两列波会发生干涉，0时刻两列波的波前到原点的间距差值为 根据同侧法可知，左侧波上各点起振方向向下，右侧波上各点起振方向向上，两波前振动步调相反，可知坐标原点处的质点为振动的加强点，所以坐标原点处的质点振动的振幅为 故选A。 6. 1834年，洛埃利用单面镜同样得到了杨氏干涉的结果（称洛埃镜实验）。实验基本装置如图所示，单色光源S发出的光直接照在光屏上，同时S发出的光还通过平面镜反射在光屏上。从平面镜反射的光相当于S在平面镜中的虚像发出的，这样就形成了两个相干光源。设光源S到平面镜所在平面的距离和到光屏的距离分别为a和L，光的波长为。如果仅改变以下条件，关于光屏上相邻两条亮纹间距的描述正确的是（　　） A. 平面镜水平向左移动少许，将变小 B. 平面镜竖直向下移动少许，将变小 C. 光屏向左移动少许，将变大， D. 点光源S由红色换成绿色，将变大 【答案】B 【解析】 【详解】从光源直接发出的光和被平面镜反射的光实际上是同一列光，故是相干光，该干涉现象可以看做双缝干涉，所以之间的距离为d，而光源S到光屏的距离看以看做双孔屏到像屏距离L，双缝干涉的相邻条纹之间的距离为 因为d=2a所以相邻两条亮纹（或暗纹）间距离为 平面镜水平向左移动少许，不变；平面镜竖直向下移动少许，a变大，将变小；光屏向左移动少许，L变小，将变小；点光源S由红色换成绿色，波长变小，将变小。 故选B。 7. 如图甲所示，在均匀介质中，坐标系xOy位于水平面内，O处的波源垂直xOy平面振动后，产生的简谐横波在xOy平面内传播，实线圆、虚线圆分别表示t=0时刻相邻的波峰和波谷，且此时刻平面内只有一圈波谷，图乙为图甲中质点A的振动图像，z轴垂直于xOy水平面，且正方向为竖直向上，则下列说法不正确的是（　　） A. 此机械波的波长是2m B. 此机械波的传播速度为10m/s C. t=0.2s时，机械波恰好传至B处 D. 在t=0至t=0.85s这段时间内，C质点运动的路程为12cm 【答案】C 【解析】 【详解】A．由图甲可知波峰到波谷的距离为1m，故波的波长为 故A正确，不符合题意； B．图乙为质点的振动图象则 T = 0.2s 根据波速计算公式有 v = = 10m/s 故B正确，不符合题意； C．因为t=0时刻平面内只有一圈波谷，而此时O也处于波峰，由此可以判断波的起振方向向上且波刚开始传播时O处于平衡位置，由此可以判断波传播了1.25个波长，用时0.25s，t=0时刻波刚好传播到2.5m处，则机械波恰好传至B处的时间点为 故C错误，符合题意； D．质点到波源的距离为 波传播到C点所用的时间为 由图像可知波的振幅为 故从到过程中，质点运动的路程为 故D正确，不符合题意 故选C。 8. 光刻机是生产大规模集成电路的核心设备。一个光刻机的物镜投影原理简化图如图所示，三角形ABC为一个等腰直角三棱镜，半球形玻璃砖的半径为R，球心为O，为玻璃砖的对称轴。间距为的两条平行光线，从左侧垂直AB边射入三棱镜，经AC边反射后进入半球形玻璃砖，最后汇聚在硅片上M点。已知半球形玻璃砖的折射率为，反射光线关于轴线对称。则OM两点间距离为（　　） A. R B. C. D. 【答案】C 【解析】 【详解】根据对称性，先来分析一下a光线，光路图如图 第一次折射在D点，入射角，折射角。根据折射率公式，有 由几何知识，可得 又 解得 可得 第二次折射发生在F点，设入射角为，折射角。根据折射率公式，有 又 解得 由三角形知识可得 又 解得 故选C。 二、多选题（每题4分，计16分。漏选得2分，错选不选0分） 9. 如图所示为一列沿x轴正方向传播的简谐横波，实线为t=0时刻的波形图，虚线为t=0.9 s时的波形图，已知波的周期T>0.9 s，则（　　） A. t=0.45 s时，Q点到达平衡位置且向下运动 B. 在t=0.45 s时，Q点到达平衡位置且向上运动 C. 经过4.5 s，P点通过的路程为2 m D. 经过4.5 s，P点通过的路程为20 m 【答案】BC 【解析】 【详解】AB．由图可知，简谐横波的波长 依题意，波的周期T>0.9 s则经，传播的距离为 可知传播的时间为 解得 可知波速为 在t=0.45 s时，该波传播的距离为 根据波形的平移法可得Q点到达平衡位置且向上运动。故A错误；B正确； CD．根据上面选项分析可得 则P点通过的路程为 故C正确；D错误。 故选BC。 10. 如图所示，等边三角形ABC为某透明玻璃三棱镜的截面图，边长等于L，在截面上一束足够强的细光束从AB边中点与AB边成30°角由真空射入三棱镜，从BC边射出的光线与BC的夹角为30°，已知光在真空中的速度为c，则（　　） A. 玻璃的折射率为 B. 玻璃的折射率为 C. 光在三棱镜中的传播路程为0.5L D. 光在三棱镜中的传播时间为 【答案】ACD 【解析】 【详解】AB．由题意，作出光路图如图所示。 光束在AB面入射角为 i1＝90°－30°＝60° 光束在BC面的折射角为 r2＝90°－30°＝60°＝i1 根据折射定律有 由上式和几何关系可得 r1＝i2＝30° 解得玻璃的折射率为 故A正确，B错误； C．根据几何关系可得光在三棱镜中的传播路程为 故C正确； D．光在三棱镜中的传播速度为 光在三棱镜中的传播时间为 故D正确。 故选ACD。 11. 利用薄膜干涉原理可以测量金属丝的直径。将矩形的平行薄玻璃板AB放在水平标准工件的上面，右侧垫有粗细均匀的直金属丝，在标准工件与玻璃板之间形成一个楔形空气膜，其截面如图所示。用波长为λ的光，垂直标准工件方向射向玻璃板，在玻璃板上方形成平行条纹，测出相邻亮条纹中心间的距离为Δx，金属丝与标准工件的接触点D到楔形顶端C点的距离为L，以下说法正确的是（　　） A. 条纹方向平行于CD B. 金属丝的直径 C. 当金属丝向右移动少许时，Δx变小 D. 在同一位置换用更细的金属丝时，Δx变小 【答案】B 【解析】 【详解】A．根据薄膜干涉原理，干涉条纹平行等宽，方向应垂直于CD方向，故A错误； B．设金属丝直径为d，玻璃板与标准工件间夹角为α，由几何关系有 当光垂直标准工件方向射向玻璃板时，得到干涉条纹，相邻两条纹对应劈尖厚度差为 由几何关系有 则 则 故B正确； C．当金属丝向右移动少许时，即L增大，则变大，故C错误； D．在同一位置换用更细的金属丝时，L不变，d减小，则变大，故D错误。 故选B。 12. 如图甲所示，光滑绝缘水平面上有宽度为2L的条形磁场，磁场方向竖直向下，磁感应强度随时间按图乙所示规律变化，B0、t0均为已知量，理想边界有磁场。质量为m、电阻为R的匀质长方形单匝线框，其长为2L、宽为L，初始时有一半在磁场中。t=0时刻由静止释放线框，t0时刻ab边刚好进入磁场，ab边离开磁场时，线框的速度大小为ab边刚进入磁场时的。下列说法正确的是（　　） A. 在0~t0内，线框中产生逆时针方向的电流 B. t=0时刻，cd边受到安培力为 C. 在0~t0内，安培力对线框做功为 D. t0时刻以后，bc边产生的焦耳热为 【答案】BC 【解析】 【详解】A．t=0时刻，线框由静止释放，做加速运动，cd边受安培力向右，根据左手定则可知，线框中产生的感应电流方向为顺时针方向，故A错误； B．由图像可知t=0时刻，线框中感应电动势为 感应电流为 cd边受到的安培力为 故B正确； C．设ab边刚进磁场时速度为，从ab边刚好进入磁场，到ab边离开磁场过程中，线框受到安培力做减速运动，由动量定理有 ，， 联立解得 在0~t0内，对线框，根据动能定理有 故C正确； D．t0时刻以后，根据能量守恒可知整个线框产生的焦耳热为 bc边产生的焦耳热为 故D错误。 故选BC。 三、实验题（每空2分，计20分） 13. 某同学在“用单摆测重力加速度”的实验中进行了如下的操作： （1）用游标上有10个小格的游标卡尺测量摆球直径如图甲所示，摆球直径d为__________，把摆球用细线悬挂在铁架台上，测量摆线长，得到摆长L表达式为__________； （2）用停表测量单摆的周期，当单摆摆动稳定且到达最低点时开始计时并记为，单摆每经过最低点记一次数，当数到时停表的示数如图乙所示，该单摆的周期__________s（结果保留三位有效数字）； （3）①测量出多组周期T、摆长L数值后，画出图象如图丙，造成图线不过坐标原点的原因可能是__________（从下面选项中选择填） A．摆球的振幅过小 B．将计为摆长L C．将计为摆长L D．摆球质量过大 ②根据图像得出的g测量值__________（选填“偏大”、“偏小”或“不受影响”）。 （4）在测量过程中，下列操作合理的是__________。 A. 先测好摆长，再将单摆悬挂到铁架台上 B. 释放单摆时，摆角尽量大些，以便观察 C. 单摆摆动稳定后，摆球经过平衡位置时开始计时 D. 摆动过程中，若逐渐形成了圆锥摆，可以继续测量，不影响单摆周期 【答案】（1） ①. 2.07 ②. （2）2.24##2.25##2.26 （3） ①. B ②. 不受影响 （4）C 【解析】 【小问1详解】 [1]摆球直径 d=2cm+0.1mm×7=2.07cm [2]摆长L表达式为 【小问2详解】 秒表读数为60s+7.4s=67.4s，则周期 【小问3详解】 ①[1]根据 可得 因图像在纵轴上有正的截距，可知原因可能将摆线长计为摆长L，若将计为摆长L，则直线在纵轴负方向有截距，该情况与摆球的质量和振幅无关；故选B； ②[2]该情况中不影响图像的斜率，则根据图像得出的g测量值不受影响； 【小问4详解】 A．先将单摆悬挂到铁架台上，再测好摆长，选项A错误； B．释放单摆时，摆角不超过5°，否则就不是简谐振动，选项B错误； C．单摆摆动稳定后，摆球经过平衡位置时开始计时，选项C正确； D．摆动过程中，若逐渐形成了圆锥摆，会影响单摆周期，选项D错误。 故选C。 14. 如图甲所示，用插针法测定玻璃砖折射率： （1）在该实验中，光线是由空气射入玻璃砖，根据测得的入射角和折射角的正弦值画出的图线如图乙所示，从图线可知玻璃砖的折射率为_______________； （2）该实验小组选取了操作正确的实验记录，在白纸上画出光线的径迹，以入射点O为圆心作圆，与入射光线、折射光线的延长线分别交于A、B点，再过A、B点作法线的垂线，垂足分别为C、D点，如图丙所示，则玻璃的折射率_______________（用图中线段的字母表示）； （3）在用插针法测定玻璃砖折射率的实验中，甲、乙二位同学在纸上画出的界面。与玻璃砖位置的关系分别如图丁中①、②所示，其中甲同学用的是矩形玻璃砖，乙同学用的是梯形玻璃砖。他们的其他操作均正确，且均以为界面画光路图。则甲同学测得的折射率与真实值相比_______________（填“偏大”“偏小”或“不变”）；乙同学测得的折射率与真实值相比_______________（填“偏大”“偏小”或“不变”）。 【答案】 ①. 1.5 ②. ③. 偏小 ④. 不变 【解析】 【详解】（1）[1]根据题意，由折射定律结合图甲可知，玻璃的折射率为 可知图乙中图像斜率的倒数等于，即 （2）[2]根据题意，由折射定律结合图丙可知，玻璃的折射率为 又有 整理可得 （3）[3][4]甲同学所作折射光线（虚线）与实际折射光线（实线）如图所示 此时所测折射角比实际折射角偏大，所以甲同学测得的折射率与真实值相比偏小。虽然乙同学所用的是梯形玻璃砖，但在操作正确的情况下不影响入射角和折射角的测量，所以乙同学测得的折射率与真实值相比不变。 四、计算题 15. 如图所示，M、O、N为均匀介质中某一直线上的三个质点，其中O点为简谐横波的波源，起振方向向上，振动周期为0.2 s，离平衡位置的最大距离为0.05 m．O、N两质点平衡位置之间的距离为3 m．从波传播到N点开始计时，此时O恰好位于波谷．t=0.3 s时，质点M第一次到达波峰．已知波长2 m<λ<5 m． （i）求该波波长； （ii）写出质点M振动后的位移随时间变化的关系式． 【答案】（i）；（ii） 【解析】 【详解】（i）由波从O向N传播，在t=0时，N在平衡位置向上振动（起振状态），O处于波谷，故ON＝(n+)λ，n∈Z；又有ON=3m，2m＜λ＜5m，所以，n=0，λ＝＝4m； （ii）质点M做简谐振动的振幅A=0.05m，周期T=0.2s； 由波源起振方向向上可得：质点M从起振到第一次到达波峰的时间间隔△t＝＝0.05s； 故质点M从t=0.25s开始振动，起振方向向上； 所以质点M振动后的位移随时间变化的关系式：y＝Asin (t−0.25)＝0.05sin10π(t−0.25)m； 16. 光纤通讯已成为现代主要的有线通信方式。现有一长为1km，直径为的长直光纤，一束单色平行光从该光纤一端沿光纤方向射入，经过在光纤另端接收到该光束。求： （1）光纤的折射率； （2）如图所示该光纤绕圆柱转弯，若平行射入该光纤的光在转弯处均能发生全反射，求该圆柱体半径R的最小值。 【答案】（1）1.5；（2）0.4mm 【解析】 【详解】（1）光在长直光纤中传输 解得 光纤的折射率 解得 （2）如图所示，当光纤中最下面的光线发生全反射，则平行光在弯曲处全部发生全反射 由几何关系可知 又 解得 17. 如图所示，间距L=1m的两光滑金属导轨相互平行放置，水平导轨与倾斜导轨之间用绝缘材料平滑连接。倾斜轨道的倾角θ=37°，在倾斜轨道上端有一单刀双掷开关S，可连接E=9V，r=2Ω的电源或C=F的未充电的电容器。在倾斜导轨区域和直导轨CDGH矩形区域存在着相同的磁场，方向竖直向上，在水平导轨的右端连接了R2=10Ω的电阻。已知R1=10Ω，d=3m，将开关S与1相连，一质量m=0.1kg的金属导体棒ab恰好能静止在高h=3.6m的倾斜导轨上。不计其他一切电阻和阻力，取g=10m/s2。求： （1）磁感应强度B的大小； （2）将开关S掷向2后，ab棒滑到MN处的速度v； （3）ab棒通过CDGH磁场区域过程中R2上产生的焦耳热。 【答案】（1）B=1T；（2）；（3） 【解析】 【详解】（1）导体棒ab恰好能静止在倾斜导轨上，根据受力分析有 根据闭合回路欧姆定律有 代入数据解得 B=1T （2）将开关S掷向2后，对ab棒根据牛顿第二定律有 又 解得 根据匀变速运动规律有 则ab棒滑到MN处的速度 （3）设ab棒出GH边界时的速度为，根据动量定理有 又 解得 根据能量守恒有 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $$