河北省衡水市阜城中学2024-2025学年高二下学期3月月考物理试题

2024-2025学年河北阜城中学高二年级3月月考 物理试题 一、选择题（本题共10小题，共46分。1-7题每小题4分，每小题给出的四个选项中，只有一个正确选项；8-10题每小题有多个选项正确，全对得6分，选不全的得3分，有选错或不答的得0分） 1． 一水平弹簧振子做简谐运动的振动图像如图所示，已知该弹簧的劲度系数为 20 N/cm，则(　　) A.图中A点对应的时刻振子所受的回复力大小为5 N，方向指向x轴的负方向 B．图中A点对应的时刻振子的速度方向指向x轴的负方向 C．在0～4 s内振子做了1.75次全振动 D．在0～4 s内振子通过的路程为3.5 cm 2．如图所示，在光滑杆下面铺一张可沿垂直杆方向匀速移动的白纸，一带有铅笔的弹簧振子在B、C两点间做机械振动，可以在白纸上留下痕迹．已知弹簧的劲度系数为k＝10 N/m，振子的质量为0.5 kg，白纸移动速度为2 m/s，弹簧弹性势能的表达式Ep＝ky2，不计一切摩擦．在一次弹簧振子实验中得到如图所示的图线，则下列说法正确的是(　) A.该弹簧振子的振幅为1 m B．该弹簧振子的周期为1 s C．该弹簧振子的最大加速度为20 m/s2 D．该弹簧振子的最大速度为2 m/s 3．图甲中摆球表面包有一小块橡皮泥，在竖直平面内其振动图像如图乙所示，某时刻橡皮泥瞬间自然脱落，不考虑单摆摆长的变化，则下列说法错误的是(　　) 　　 A．t＝0时刻橡皮泥脱落，此后单摆周期T＜4 s B．t＝1 s时刻橡皮泥脱落，此后单摆周期T＝4 s C．t＝0时刻橡皮泥脱落，此后单摆振幅A＝10 cm D．t＝1 s时刻橡皮泥脱落，此后单摆振幅A＝10 cm 4．一列沿x轴正方向传播的简谐横波在t＝0时刻的波形如图所示，质点P的x坐标为3 m．已知任意振动质点连续2次经过平衡位置的时间间隔为0.4 s，下列说法正确的是(　　) A.波速为4 m/s B．x坐标为15 m的质点在t＝0.6 s时恰好位于平衡位置 C．x坐标为22 m的质点在t＝0.2 s时恰好位于波谷 D．当质点P位于波峰时，x坐标为17 m的质点恰好也位于波峰 5．如图所示是水平面上两列频率相同的简谐波在某时刻的叠加情况，图中实线为 波峰，虚线为波谷．已知两列波的振幅均为2 cm，波速为2 m/s，波长为8 cm，E点是B、D和A、C连线的交点．下列说法中正确的是(　　) A．A、C两处两质点是振动加强的点 B．B、D两处两质点在该时刻的竖直高度差是4 cm C．E处质点是振动减弱的点 D．经0.02 s，B处质点通过的路程是8 cm 6．通过如图甲所示的装置可研究光的干涉和衍射现象．从光源发出的光经过一缝板，在缝板后有一装有感光元件的光屏，通过信号转换，可在电脑上看到屏上的光强分布情况．图乙分别显示出A光和B光通过同一缝板得到的光强分布情况．下列有关A、B两种色光的说法中正确的有(　　) 　 A．光通过的可能是缝板上的单缝 B．A光的波长比B光的波长长 C．A光的频率比B光的频率大 D．A光在玻璃中的传播速度小于B光在玻璃中的传播速度 7．如图甲所示，为研究一半圆柱形透明新材料的光学性质，用激光由真空沿半圆柱体的径向射入，入射光线与法线成θ角，由光学传感器CD可以探测反射光的强度。实验获得从AB面反射回来的反射光的强度随θ角变化的情况如图乙所示。光在真空中的传播速度为c，则该激光在这种透明新材料中(　　) A．折射率为 B．传播速度为c C．θ＝0°时，反射光强度为0 D．反射光的强度随θ角的增大而增大 甲　　　　　　　　　乙 8． (多选)渔船上的声呐利用超声波来探测远方鱼群的方位．某渔船发出的一列超声波在t＝0时的波动图像如图(a)所示，图(b)为质点P的振动图像，则(　　) 　 A．该波的波速为1.5 m/s B．该波沿x轴正方向传播 C．0～1 s时间内，质点P沿x轴运动了1.5 m D．0～1 s时间内，质点P运动的路程为2 m 9. (多选)关于甲、乙、丙、丁四个实验,以下说法正确的是(　　) A.四个实验产生的条纹均为干涉条纹 B.甲、乙两实验产生的条纹均为等距条纹 C.丙实验中,产生的条纹间距越大,该光的频率越小 D.丁实验中,适当减小单缝的宽度,中央条纹会变宽 10. (多选)夏天，海面上的下层空气的温度比上层低。我们设想海面上的空气是由折射率不同的许多水平气层组成的，远处的景物发出的光线由于不断被折射，越来越偏离原来的方向，以致发生全反射．人们逆着光线看去就出现了蜃景，如图所示，下列说法中正确的是(　　) A．海面上上层空气的折射率比下层空气的折射率要小 B．海面上上层空气的折射率比下层空气的折射率要大 C．A是蜃景，B是景物 D．B是蜃景，A是景物 二、实验题（本题共2小题，共16分） 11.(8分）在“测定玻璃的折射率”的实验中,在白纸上放好平行玻璃砖,a和a'分别是玻璃砖与空气的两个界面,如图甲所示。在玻璃砖的一侧插上两枚大头针P1和P2,然后在另一侧透过玻璃砖观察,并插上大头针P3,使其挡住P2、P1的像;接着插上大头针P4,使其挡住P3、P2和P1的像,用“·”表示大头针的位置,这样大头针P1、P2就确定了射入玻璃砖的光线。 (1)根据以上信息,请在图甲中画出光路图。 (2)正确作出光路图后,测量a分界面上的入射角i和折射角r。多次改变入射角,测得多组入射角和折射角,根据测得的入射角和折射角的正弦值,画出了如图乙所示的图像,由图像可知该玻璃的折射率n=　　　　(保留两位有效数字)。  (3)如图丙所示,在实验过程中画出界面a后,不小心将玻璃砖向上平移了一些,导致界面a'画到图中虚线位置,而在作光路图时界面a仍为开始所画的,则所测得的折射率将　　　　 (选填“偏大”“偏小”或“不变”)。  12.(8分）在“用双缝干涉测光的波长”实验中，如图甲所示，光具座上放置的光学元件依次为光源、透镜、M、N、P、遮光筒、毛玻璃、放大镜。 (1)M、N、P三个光学元件依次为____。 A．滤光片、单缝、双缝 B．单缝、滤光片、双缝 C．单缝、双缝、滤光片 D．滤光片、双缝、单缝 (2)如果用激光器做光源，该实验照样可以完成，这时可以去掉的部件是 。 (3)观察到干涉条纹如图乙所示。转动测量头的手轮，使分划板中心刻线对准a时，手轮的读数x1=1.002mm，继续转动手轮，使分划板中心刻线对准b时，手轮的读数如图丙所示，x2= mm。 (4) 若已知双缝间距d=2.0×10−4m，双缝到屏的距离L=1.0m，则待测光的波长 为 nm。（结果保留三位有效数字） 三、计算题（本题共3小题，共38分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，只写最后答案的不给分。有数字计算的题必须写出数值和单位） 13．（10分如图所示为一列沿x轴传播的简谐横波在t＝0时的波形图，图中P、Q为平衡位置分别为x1＝6 m、x2＝10 m的两个质点，质点P的振动方程为y＝0.2cos 2πt(m)，质点Q从t＝0时刻开始，经过 s第一次到达波峰．求： (1)这列波的传播方向及波速； (2)x3＝24 m处的质点在t＝6 s的位移及振动方向． 14.(14分)将自然光引入室内进行照明是一种新型的绿色能源技术。某科技兴趣小组设计了一种接收太阳光的实验装置，如图为过装置中心轴线的截面，上部的集光球是半径为R的某种均匀透明材料的半球体，下部为导光管，两部分的交界面是PQ。若只有PQ上方高度h＝R范围内的光束平行于PQ射入，恰能直接通过PQ面进入导光管(不考虑集光球内表面的反射)。 求(1)该材料的折射率。 (2)光在集光球中传播的最长时间 15．（14分）如图，一个半径为R的玻璃球，O点为球心。球面内侧单色点光源S发出的一束光在A点射出，出射光线AB与球直径SC平行，θ＝30°。光在真空中的传播速度为c。求： (1)玻璃的折射率； (2)若从S发出的光线与球直径SC夹角θ＝45°，则光线能否全反射回到S点，若能回到S点，则求光线回到S点的时间。 1、A　解析：由简谐运动的特点和弹簧弹力与伸长量的关系可知，图中A点对应的时刻振子所受的回复力大小为F＝kx＝20 N/cm×0.05 cm＝5 N，方向指向x轴的负方向，并且现在正在远离O点向x轴的正方向运动，A正确，B错误；由图像可知，周期为2 s，0～4 s内振子做了两次全振动，通过的路程是s＝0.5 cm×4×2＝4 cm，C、D错误． 2、B　解析：弹簧振子的振幅为振子偏离平衡位置的最大距离，所以该弹簧振子的振幅为A＝0.5 m，选项A错误；由题图所示振子振动曲线可知，白纸移动x＝2 m，振动一个周期，所以弹簧振子的周期为T＝＝1 s，选项B正确；该弹簧振子所受最大回复力F＝kA＝10×0.5 N＝5 N，最大加速度为a＝＝10 m/s2，选项C正确；根据题述弹簧弹性势能的表达式为Ep＝ky2，弹簧振子振动过程中机械能守恒，由mvm2＝kA2可得该弹簧振子的最大速度为vm＝A＝ m/s，选项D错误． 3．A　解析：因为是自然脱落，橡皮泥与摆球之间无相互作用且摆长不变，则摆球仍在原范围内振动，振幅不变，周期不变，选项A错误． 4．B　解析：任意振动质点连续两次通过平衡位置的时间间隔为0.4 s，则T＝0.4 s，解得T＝0.8 s，由题图知，该波的波长λ＝4 m，波速v＝＝5 m/s，故A错误；画出t＝0.6 s时的波形图如图所示，因15 m＝3λ＋λ，故x坐标为15 m的质点与x＝3 m处的质点振动情况一样，即在平衡位置向下振动，正确；画出t＝0.2 s时的波形图如图所示． 因22 m＝5λ＋λ，故x＝22 m处的质点与x＝2 m处的质点振动情况一样，即在波峰位置，C错误；因质点P与x＝17 m处质点平衡位置间距离Δx＝14 m＝3λ＋λ，故两质点振动步调相反，D错误． 5．D　解析：由题图可知，A、C两处两质点是两列波波峰与波谷叠加的地方，是振动减弱的点，A错误；B、D两点都是振动加强的点，振幅都是4 cm，此时D点处于波峰，B点处于波谷，则B、D两处两质点在该时刻的竖直高度差是8 cm，B错误；B、D两点都是振动加强的点，它们的连线上各点振动也加强，所以E处质点是振动加强的点，C错误；由T＝＝ s＝0.04 s，0.02 s为半个周期，则B处质点通过的路程是s＝2A＝2×4 cm＝8 cm，D正确． 6．B　解析：从光的强度分布可以看出，光屏上的光是等间距、等亮度的，所以是光通过双缝产生的干涉现象，故A错误；由图样可看出，A光的条纹间距大于B光的条纹间距，由Δx＝λ可知，A光的波长大于B光的波长，A光的频率小于B光的频率，故B正确，C错误；A光的频率小于B光的频率，则玻璃对A光的折射率小于对B光的折射率，所以A光在玻璃中的传播速度大于B光在玻璃中的传播速度，故D错误． 7．B　[据题图乙知θ＝60°时激光发生全反射，由折射定律得n＝＝，故A错误；v＝＝c，故B正确；θ＝0°时大量的激光从O点射出，少量激光发生反射，故C错误；根据题图乙可知当θ＝60°时激光发生全反射，此后θ角增大，但反射光的强度不变，故D错误。] 8．BD　解析：由图(a)可知，该波的波长λ＝1.5×10－2 m，由图(b)可知周期T＝1×10－5 s，则该波的波速v＝＝1.5×103 m/s，A错误；由图(b)可得，在t＝0时刻，P质点沿y轴正方向振动，由波形的平移方式可知该波沿x轴正方向传播，B正确；质点P只在平衡位置附近振动，不沿x轴运动，C错误；质点P的振幅是5×10－6 m，在0～1 s时间内共振动了＝105个周期，运动的路程是s＝4×5×10－6×105 m＝2 m，D正确． 9、CD　解析 甲、乙、丙实验产生的条纹均为干涉条纹,而丁实验是光的衍射条纹,故A错误;甲实验产生的条纹为等距条纹,而乙是牛顿环,空气薄层不均匀变化,则干涉条纹间距不相等,故B错误;根据干涉条纹间距公式Δx=λ,丙实验中,产生的条纹间距越大,则波长越长,频率越小,故C正确;丁实验中,产生的明暗条纹间距不相等,若减小单缝的宽度,中央条纹会变宽,故D正确。 10、BC 11、.答案 (1)见解析图　(2)1.5　(3)偏大 解析 (1)画出的光路图如图所示。 (2)根据折射定律n= 所以sin r=·sin i 根据图像得 解得n=1.5。 (3)如图丙所示,在实验过程中画出界面a后,不小心将玻璃砖向上平移了一些,导致界面a'画到图中虚线位置,而在作光路图时界面a仍为开始所画的,入射角i不变,导致折射角r偏小,则所测得的折射率将偏大。 12、(1)A (2)滤光片与单缝 (3)9.762 (4)438 13、(1)沿x轴负方向　24 m/s　(2)0.1 m　沿y轴正向 解析：(1)由质点P的振动方程可知y＝0.2cos 2πt (m)可知波的传播周期T＝1 s（1分） 故波传播的速度v＝（2分）v＝24 m/s（1分） 质点Q从t＝0时刻开始，经过s＝T第一次到达波峰，可知波沿x轴负方向传播（2分）． (2)由波的传播方向及质点的振动方向的关系可知，x＝24 m处的质点在t＝0时刻在平衡位置沿y轴正向振动，其振动方程为y＝0.2sin 2πt (m)（2分） 则在t＝6 s的位移 y＝0.2sin m＝0.1 m（2分） 根据波动与振动的关系可知，此质点正沿y轴正向振动． 14.[解析]　由于不考虑集光球内表面的反射，所以最上面的一束光线的光M 路图如图所 由几何关系可知sin θ＝＝ (2分) 解得θ＝60° （1分） 可知入射角θ1＝θ＝60°，折射角θ2＝＝30°（1分）示 根据折射定律可知，该材料的折射率 n＝（2分）n＝（1分）。 (2)光在半球体中传播的速度为v＝＝c（2分） 由几何关系知，可得光线在集光球内最长路程x=R（2分） 光在半球体中传播的时间t＝（2分）t＝（1分） 15．解析：(1)根据题意将光路图补充完整，如图所示 根据几何关系可知i1＝θ＝30°，i2＝60°（1分） 根据折射定律有nsin i1＝sin i2（2分） 解得n＝（1分）。 (2)设全反射的临界角为C，则sin C＝＝ C<450 故能发生全反射（2分） 光在玻璃球内的传播速度有v＝ （2分） 根据几何关系可知当θ＝45°时，即光路为圆的内接正方形，从S发出的光线经多次全反射回到S点，则正方形的边长x＝R（2分） 则时间为t＝ （2分） 所以 t＝（2分）。 学科网（北京）股份有限公司 $$