精品解析：河南省实验中学2024-2025学年高二下学期期中物理试卷

河南省实验中学2024——2025学年下期期中试卷 高二年级物理 （时间：75分钟，满分：100分） 一、选择题（17题为单选，每小题4分；810题为多选，每小题6分。共46分。） 1. 光在科学技术、生产和生活中有着广泛的应用，下列符合实际应用的是（  ） A. 在光导纤维内传送图像是利用光的色散 B. 托马斯·杨通过光单缝衍射实验，证明了光是一种波 C. 用三棱镜观察白光看到的彩色图样是利用光的衍射 D. 马路积水上的油膜呈现彩色图样是薄膜干涉现象 【答案】D 【解析】 【详解】A．在光导纤维内传送图像是利用光的全反射，故A错误； B．托马斯·杨通过光的双缝干涉实验，证明了光是一种波，故B错误； C．用三棱镜观察白光看到的彩色图样是利用光的折射，故C错误； D．光照射在水面上的油膜上，光在油膜的上下两个表面分别发生反射，两列反射光在油膜的上表面发生薄膜干涉形成彩色干涉条纹，故D正确。 故选D。 2. 一质点做简谐运动，则下列说法中正确的是（ ） A. 若位移为负值，则速度一定为正值，加速度也一定为正值 B. 质点通过平衡位置时，速度为零，加速度最大 C. 质点每次通过平衡位置时，加速度不一定相同，速度也不一定相同 D. 质点每次通过同一位置时，其速度不一定相同，但加速度一定相同 【答案】D 【解析】 【详解】质点通过同一位置，加速度、位移相同，速度方向可正可负，AC错误、D正确；质点通过平衡位置时，速度最大、中加速度为零，B错误． 3. 下列四幅图分别对应四种有关分子动理论的说法，正确的是（　　） A. 任意一个分子在100℃时的速率一定比0℃时要大 B. 图中的连线是微粒的运动轨迹 C. 当两个相邻的分子间距离为时，它们之间的势能达到最小值 D. 实验中要尽可能保证每颗玻璃球与电子秤碰撞时的速率相等 【答案】C 【解析】 【详解】A．温度越高，分子平均动能越大，平均分子速率越大，任意一个分子在100℃时的速率不一定比0℃时要大，故A错误； B．图中的连线是固体微粒的无规则运动在每隔一定时间的位置情况，而不是运动轨迹，是按时间间隔依次记录位置的连线，故B错误； C．当两个相邻的分子间距离为时，分子力为零，此时无论分子间距离增大还是减小，分子力均做负功，分子势能均增大，故此时它们之间的势能达到最小值，故C正确； D．图中模拟气体压强的产生，分子的速率不是完全相等的，所以也不要求小球的速率一定相等，故D错误。 故选C。 4. 《三国演义》中“草船借箭”是后人熟悉的故事。若草船的质量为M，每支箭的质量为m，草船以速度驶来时，对岸士兵多箭齐发，箭以相同的速度水平射中草船。假设此时草船正好停下来，不计水的阻力，则射出的箭的数目为（　　） A. B. C. D. 【答案】C 【解析】 【详解】设射出的箭的数目为，在草船与箭的作用过程中，系统动量守恒，则有 解得 故选C。 5. 如图所示，内径均匀、两端开口的细V形管，B管竖直插入水银槽中，A管与B管之间的夹角为θ，A管中有一段长为h的水银柱保持静止，下列说法中正确的是（　　） A. B管内水银面比槽内水银面高h B. B管内水银面比槽内水银面高hcos θ C. B管内水银面比槽内水银面低hcos θ D. 管内封闭气体的压强比大气压强小h高水银柱产生的压强 【答案】B 【解析】 【详解】以管中的水银柱为研究对象有 则管内封闭气体的压强 显然且管内水银面要比槽内水银面高出。 故选B。 6. 用打气筒将压强为1atm的空气打进自行车胎内，如果打气筒容积，轮胎容积V=3L，原来压强。现要使轮胎内压强变为，问用这个打气筒要打气几次（设打气过程中空气的温度不变）（　　） A. 25次 B. 20次 C. 15次 D. 10次 【答案】B 【解析】 【详解】设压强p0=1atm，根据玻意耳定律得 解得用这个打气筒要打气次数为 n=20次 故选B。 7. 一列简谐横波沿直线方向由a向b传播，a、b两质点的平衡位置相距3m，a、b两质点的振动图像如图所示。则该波的传播速度大小可能为（　　） A 2.0m/s B. 1.5m/s C. 1.0m/s D. 0.5m/s 【答案】C 【解析】 【详解】A．根据图像可知，t=0时刻，a质点位于平衡位置向上振动，b质点位于波峰，又由于简谐横波沿直线方向由a向b传播，则有 （n=0，1，2，3…） 根据图像可知 该波的传播速度 解得 （n=0，1，2，3…） 若波速为2.0m/s，解得 不符合题意，故A错误； B．若波速为1.5m/s，解得 不符合题意，故B错误； C．若波速为1.0m/s，解得 符合题意，故C正确； D．若波速为0.5m/s，解得 不符合题意，故D错误。 故选C。 8. 如图所示，光源S从水下向真空发射一束由红光和蓝光组成复合光，在A点该复色光分成a、b两束，则下列说法正确的是（　　） A. b光是蓝光 B. 射出水面前a光的传播速度较大，射出水面后a、b光传播速度相同 C. 逐渐增大入射角，a光最先发生全反射 D. b光比a光更容易发生明显的衍射现象 【答案】AB 【解析】 【详解】A．由图知，两光束的入射角i相同，折射角的关系为 根据折射定律 得：折射率关系为 因为光的频率越大（红光的频率小于蓝光的频率），在同一介质中折射率越大，所以蓝光的折射率比红光的大。则知a光是红色光，b光是蓝色光，A正确； B．射出水面前，根据公式可知折射率越大，在水平传播速度越小，即a光的传播速度大，射出水面后，在真空中传播速度都等于光速c，B正确； C．根据公式可知折射率越大，全反射临界角越小，所以b光（蓝光）最先发生全反射，C错误； D．a光（红光）的波长大于b光（蓝光）的波长，所以在同一狭缝中，a光（红光）最容易发生明显衍射，D错误。 故选AB。 9. 一列简谐横波在t=s时的波形图如图a所示，P、Q是介质中的两个质点，图b是质点Q的振动图象。则（　　） A. 该列波沿x轴负方向传播 B. 该列波的波速是1.8m/s C. 在t=s时质点Q的位移为A D. 质点P的平衡位置的坐标x=3cm 【答案】ACD 【解析】 【详解】A．由图b可知，t=s时，质点Q向上振动，因此波沿x轴负方向传播，A正确； B．由图a、b可知 ， 因此波速度 B错误； C．质点Q从平衡位置开始振动，在t=s时质点Q的位移 C正确； D．由图可知，OP间相位差恰好为 ，因此OP的距离 D正确。 故选ACD。 10. 如图a所示，物块A、B间拴接一个压缩后被锁定的弹簧，整个系统静止放在光滑水平地面上，其中A物块最初与左侧固定的挡板相接触，B物块质量为2kg。现解除对弹簧的锁定，在A离开挡板后，B物块的vt图像如图b所示，则可知（　　） A. 在A离开挡板前，A、B系统动量守恒 B. 在A离开挡板前，A、B与弹簧组成的系统机械能守恒，之后不守恒 C. 弹簧锁定时其弹性势能9J D. 在A离开挡板后弹簧的最大弹性势能为3J 【答案】CD 【解析】 【详解】A．在A离开挡板前，挡板对A有力的作用，则此时A、B系统受合外力不为零，则系统动量不守恒，选项A错误； B．在A离开挡板前和之后，A、B与弹簧组成的系统都只有弹力做功，则机械能均守恒，选项B错误； C．由图知，A离开挡板瞬间B的速度为v0=3m/s，弹簧锁定时其弹性势能为选项C正确； D．由图知，A离开挡板瞬间B的速度为v0=3m/s，B的速度最小值为vB=1m/s，B的速度最小时，弹簧第一次恢复原长，A的速度最大，取向右为正方向，根据系统动量守恒和机械能守恒得：mBv0=mAvA+mBvB， 解得mA=1kg，vA=4m/s 分析从A离开挡板后A、B的运动过程，弹簧伸长到最长时，弹性势能最大，此时A、B的共同速度为v共，根据动量守恒得mBv0=（mA+mB）v共 解得v共=2m/s 根据机械能守恒定律 故D正确。 故选CD。 二、实验题（11题8分，12题8分，共16分） 11. 南山中学某物理课外活动小组准备测量南山公园处的重力加速度，其中一小组同学将一单摆装置竖直悬挂于某一深度为（未知）且开口向下的小筒中（单摆的下半部分露于筒外），如图甲所示，将悬线拉离平衡位置一个小角度后由静止释放，设单摆摆动过程中悬线不会碰到筒壁.本实验的长度测量工具只能测量出筒的下端口到摆球球心的距离，并通过改变而测出对应的摆动周期，再以为纵轴、为横轴作出函数关系图像，那么就可以通过此图像得出小筒的深度和当地的重力加速度。 （1）实验时用10分度的游标卡尺测量摆球直径，示数如图所示，该摆球的直径___________ mm。 （2）测量单摆的周期时，某同学在摆球某次通过最低点时按下停表开始计时，同时数0，当摆球第二次通过最低点时数1，依此法往下数，当他数到60时，按下停表停止计时，读出这段时间，则该单摆的周期为___________。 A. B. C. D. （3）如果实验中所得到的关系图线如图乙中的_____所示（选填，，），当地的重力加速度_________（取，结果取小数点后两位） 【答案】 ①. 12.0 ②. C ③. a ④. 9.86 【解析】 【详解】（1）[1]游标卡尺读数为 （2）[2]从“0”数到“60”时有经历了30个周期，该单摆的周期为。故选C。 （3）[3][4]摆线在筒内部分的长度为h，由 可得 可知其关系图线应为a，再将 代入 可得 将 代入 可求得 12. 如图甲所示，让两个小球在斜槽末端碰撞来验证动量守恒定律。 （1）关于本实验，下列做法正确的是_____（填选项前的字母）。 A. 实验前，调节装置，使斜槽末端水平 B. 选用两个半径不同的小球进行实验 C. 用质量大的小球碰撞质量小的小球 （2）图甲中O点是小球抛出点在地面上的垂直投影，首先，将质量为m1的小球从斜槽上的S位置由静止释放，小球落到复写纸上，重复多次。然后，把质量为m2的被碰小球置于斜槽末端，再将质量为m1的小球从S位置由静止释放，两球相碰，重复多次。分别确定平均落点，记为M、N和P（P为m1单独滑落时的平均落点）。 a．图乙为实验的落点记录，简要说明如何确定平均落点_____； b．分别测出O点到平均落点的距离，记为OP、OM和ON。在误差允许范围内，若关系式_____成立，即可验证碰撞前后动量守恒。 （3）受上述实验的启发，某同学设计了另一种验证动量守恒定律的实验方案。如图丙所示，用两根不可伸长的等长轻绳将两个半径相同、质量不等的匀质小球悬挂于等高的O点和O′点，两点间距等于小球的直径。将质量较小的小球1向左拉起至A点由静止释放，在最低点B与静止于C点的小球2发生正碰。碰后小球1向左反弹至最高点A′，小球2向右摆动至最高点D。测得小球1，2的质量分别为m和M，弦长AB = l1、A′B = l2、CD = l3。 推导说明，m、M、l1、l2、l3满足_____关系即可验证碰撞前后动量守恒 【答案】（1）AC （2） ①. 用圆规画圆，尽可能用最小的圆把各个落点圈住，这个圆的圆心位置代表平均落点 ②. m1OP = m1OM＋m2ON （3）ml1 = −ml2＋Ml3 【解析】 【小问1详解】 A．实验中若使小球碰撞前、后的水平位移与其碰撞前，后速度成正比，需要确保小球做平抛运动，即实验前，调节装置，使斜槽末端水平，故A正确； B．为使两小球发生的碰撞为对心正碰，两小球半径需相同，故B错误； C．为使碰后入射小球与被碰小球同时飞出，需要用质量大的小球碰撞质量小的小球，故C正确。 故选AC。 【小问2详解】 [1]用圆规画圆，尽可能用最小的圆把各个落点圈住，这个圆的圆心位置代表平均落点。 [2]碰撞前、后小球均做平抛运动，由可知，小球的运动时间相同，所以水平位移与平抛初速度成正比，所以若 m1OP = m1OM＋m2ON 即可验证碰撞前后动量守恒。 【小问3详解】 设轻绳长为L，小球从偏角θ处静止摆下，摆到最低点时的速度为v，小球经过圆弧对应的弦长为l，则由动能定理有 由数学知识可知 联立两式解得 若两小球碰撞过程中动量守恒，则有 mv1 = −mv2＋Mv3 又有 ，， 整理可得 ml1 = −ml2＋Ml3 三、解答题（13题10分，14题12分，15题16分，共38分） 13. 如图所示，为直角三角形棱镜的横截面，。有一细光束MN射到AC面上，且MN与AC面的夹角也为30°，该光束从N点进入棱镜后再经BC面反射，最终从AB面上的O点射出，其出射光线OP与BC面平行，求： （1）求此棱镜的折射率； （2）若AC边长为l，N点为AC边中点，求光线在玻璃中传播的时间。（已知光速为c） 【答案】（1）；（2） 【解析】 【详解】（1）如图所示光路 设光在N点的入射角为i，折射角为r，光在Q点的入射角为，则光在Q点的反射角为，在O点的入射角为r，折射角为i，由几何关系得 在三角形BOQ中,其中∠B=30° 联立可得 i=60°，r=30° 由折射定律知，三棱镜材料的折射率 （2）由几何关系可知 ，， 由几何关系可知 ∠BQO=30°=∠B 故三角形BOQ为等腰三角形，可得 解得 14. 如图所示，上端开口的光滑圆柱形汽缸竖直放置，横截面积为40cm2的活塞将一定质量的气体和一形状不规则的固体A封闭在汽缸内。在汽缸内距缸底60cm处设有a、b两限制装置，使活塞只能向上滑动。开始时活塞搁在a、b上，缸内气体的压强为p0（p0＝1.0×105Pa为大气压强），温度为300K。现缓慢加热汽缸内气体，当温度为330K时，活塞恰好离开a、b；当温度为360K时，活塞上移了4cm。g取10m/s2，求活塞的质量和物体A的体积。 【答案】4kg；640cm3 【解析】 【详解】设物体A的体积为ΔV， T1＝300K，p1＝1.0×105Pa，V1＝60×40cm3－ΔV，T2＝330K p2＝Pa V2＝V1，T3＝360K，p3＝p2，V3＝64×40cm3－ΔV 由状态1到状态2为等容过程，则＝，代入数据得 m＝4kg 由状态2到状态3为等压过程，则＝，代入数据得 ΔV＝640cm3 15. 如图所示，为固定在竖直面内半径的光滑四分之一圆弧轨道（点的切线水平），静置在光滑水平地面上的长木板的上表面与圆弧轨道末端平滑连接，物块静置在光滑水平地面上木板的右侧。质量的小滑块（视为质点）从圆弧轨道点由静止释放，滑上木板一段时间后两者共速，再过一段时间木板与物块发生弹性碰撞（碰撞时间极短），最终小滑块恰好未从木板上滑落。已知小滑块与木板间的动摩擦因数，木板的质量，物块的质量=0.15kg，取重力加速度大小，不计空气阻力。求： （1）小滑块与木板第一次共速时的速度大小； （2）从小滑块滑上木板到两者第一次共速的过程中，由于摩擦产生的热量； （3）求木板的长度L。 【答案】（1）5m/s （2）1.5J （3）1.2m 【解析】 【小问1详解】 设小滑块滑上木板瞬间的速度大小为，小滑块从点到点的过程中，根据动能定理则有 小滑块滑上木板后，小滑块和木板组成的系统动量守恒，根据动量守恒定律有 解得 【小问2详解】 根据功能关系有 解得 【小问3详解】 设木板与物块发生碰撞前瞬间，小滑块到木板左端的距离为，根据功能关系有 木板与物块发生弹性碰撞，根据动量守恒定律有 根据能量守恒定律有 设木板与物块发生碰撞后瞬间，木板与物块的速度分别为和，小滑块与木板第二次共速时的速度为，对小滑块与木板组成的系统，根据动量守恒定律有 根据功能关系有 解得L=1.2m 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $$ 河南省实验中学2024——2025学年下期期中试卷 高二年级物理 （时间：75分钟，满分：100分） 一、选择题（17题为单选，每小题4分；810题为多选，每小题6分。共46分。） 1. 光在科学技术、生产和生活中有着广泛的应用，下列符合实际应用的是（  ） A. 在光导纤维内传送图像是利用光的色散 B. 托马斯·杨通过光的单缝衍射实验，证明了光是一种波 C. 用三棱镜观察白光看到彩色图样是利用光的衍射 D. 马路积水上的油膜呈现彩色图样是薄膜干涉现象 2. 一质点做简谐运动，则下列说法中正确的是（ ） A. 若位移负值，则速度一定为正值，加速度也一定为正值 B. 质点通过平衡位置时，速度为零，加速度最大 C. 质点每次通过平衡位置时，加速度不一定相同，速度也不一定相同 D. 质点每次通过同一位置时，其速度不一定相同，但加速度一定相同 3. 下列四幅图分别对应四种有关分子动理论的说法，正确的是（　　） A. 任意一个分子在100℃时的速率一定比0℃时要大 B. 图中的连线是微粒的运动轨迹 C. 当两个相邻的分子间距离为时，它们之间的势能达到最小值 D. 实验中要尽可能保证每颗玻璃球与电子秤碰撞时的速率相等 4. 《三国演义》中“草船借箭”是后人熟悉的故事。若草船的质量为M，每支箭的质量为m，草船以速度驶来时，对岸士兵多箭齐发，箭以相同的速度水平射中草船。假设此时草船正好停下来，不计水的阻力，则射出的箭的数目为（　　） A. B. C. D. 5. 如图所示，内径均匀、两端开口的细V形管，B管竖直插入水银槽中，A管与B管之间的夹角为θ，A管中有一段长为h的水银柱保持静止，下列说法中正确的是（　　） A. B管内水银面比槽内水银面高h B. B管内水银面比槽内水银面高hcos θ C. B管内水银面比槽内水银面低hcos θ D. 管内封闭气体的压强比大气压强小h高水银柱产生的压强 6. 用打气筒将压强为1atm的空气打进自行车胎内，如果打气筒容积，轮胎容积V=3L，原来压强。现要使轮胎内压强变为，问用这个打气筒要打气几次（设打气过程中空气的温度不变）（　　） A. 25次 B. 20次 C. 15次 D. 10次 7. 一列简谐横波沿直线方向由a向b传播，a、b两质点的平衡位置相距3m，a、b两质点的振动图像如图所示。则该波的传播速度大小可能为（　　） A. 2.0m/s B. 1.5m/s C. 1.0m/s D. 0.5m/s 8. 如图所示，光源S从水下向真空发射一束由红光和蓝光组成的复合光，在A点该复色光分成a、b两束，则下列说法正确的是（　　） A. b光是蓝光 B. 射出水面前a光的传播速度较大，射出水面后a、b光传播速度相同 C 逐渐增大入射角，a光最先发生全反射 D. b光比a光更容易发生明显的衍射现象 9. 一列简谐横波在t=s时的波形图如图a所示，P、Q是介质中的两个质点，图b是质点Q的振动图象。则（　　） A. 该列波沿x轴负方向传播 B. 该列波的波速是1.8m/s C. 在t=s时质点Q的位移为A D. 质点P的平衡位置的坐标x=3cm 10. 如图a所示，物块A、B间拴接一个压缩后被锁定的弹簧，整个系统静止放在光滑水平地面上，其中A物块最初与左侧固定的挡板相接触，B物块质量为2kg。现解除对弹簧的锁定，在A离开挡板后，B物块的vt图像如图b所示，则可知（　　） A. 在A离开挡板前，A、B系统动量守恒 B. 在A离开挡板前，A、B与弹簧组成的系统机械能守恒，之后不守恒 C. 弹簧锁定时其弹性势能为9J D. 在A离开挡板后弹簧的最大弹性势能为3J 二、实验题（11题8分，12题8分，共16分） 11. 南山中学某物理课外活动小组准备测量南山公园处的重力加速度，其中一小组同学将一单摆装置竖直悬挂于某一深度为（未知）且开口向下的小筒中（单摆的下半部分露于筒外），如图甲所示，将悬线拉离平衡位置一个小角度后由静止释放，设单摆摆动过程中悬线不会碰到筒壁.本实验的长度测量工具只能测量出筒的下端口到摆球球心的距离，并通过改变而测出对应的摆动周期，再以为纵轴、为横轴作出函数关系图像，那么就可以通过此图像得出小筒的深度和当地的重力加速度。 （1）实验时用10分度的游标卡尺测量摆球直径，示数如图所示，该摆球的直径___________ mm。 （2）测量单摆的周期时，某同学在摆球某次通过最低点时按下停表开始计时，同时数0，当摆球第二次通过最低点时数1，依此法往下数，当他数到60时，按下停表停止计时，读出这段时间，则该单摆的周期为___________。 A. B. C. D. （3）如果实验中所得到的关系图线如图乙中的_____所示（选填，，），当地的重力加速度_________（取，结果取小数点后两位） 12. 如图甲所示，让两个小球斜槽末端碰撞来验证动量守恒定律。 （1）关于本实验，下列做法正确的是_____（填选项前的字母）。 A. 实验前，调节装置，使斜槽末端水平 B. 选用两个半径不同的小球进行实验 C. 用质量大的小球碰撞质量小的小球 （2）图甲中O点是小球抛出点在地面上的垂直投影，首先，将质量为m1的小球从斜槽上的S位置由静止释放，小球落到复写纸上，重复多次。然后，把质量为m2的被碰小球置于斜槽末端，再将质量为m1的小球从S位置由静止释放，两球相碰，重复多次。分别确定平均落点，记为M、N和P（P为m1单独滑落时的平均落点）。 a．图乙为实验的落点记录，简要说明如何确定平均落点_____； b．分别测出O点到平均落点的距离，记为OP、OM和ON。在误差允许范围内，若关系式_____成立，即可验证碰撞前后动量守恒。 （3）受上述实验的启发，某同学设计了另一种验证动量守恒定律的实验方案。如图丙所示，用两根不可伸长的等长轻绳将两个半径相同、质量不等的匀质小球悬挂于等高的O点和O′点，两点间距等于小球的直径。将质量较小的小球1向左拉起至A点由静止释放，在最低点B与静止于C点的小球2发生正碰。碰后小球1向左反弹至最高点A′，小球2向右摆动至最高点D。测得小球1，2的质量分别为m和M，弦长AB = l1、A′B = l2、CD = l3。 推导说明，m、M、l1、l2、l3满足_____关系即可验证碰撞前后动量守恒。 三、解答题（13题10分，14题12分，15题16分，共38分） 13. 如图所示，为直角三角形棱镜的横截面，。有一细光束MN射到AC面上，且MN与AC面的夹角也为30°，该光束从N点进入棱镜后再经BC面反射，最终从AB面上的O点射出，其出射光线OP与BC面平行，求： （1）求此棱镜的折射率； （2）若AC边长为l，N点为AC边中点，求光线在玻璃中传播的时间。（已知光速为c） 14. 如图所示，上端开口的光滑圆柱形汽缸竖直放置，横截面积为40cm2的活塞将一定质量的气体和一形状不规则的固体A封闭在汽缸内。在汽缸内距缸底60cm处设有a、b两限制装置，使活塞只能向上滑动。开始时活塞搁在a、b上，缸内气体的压强为p0（p0＝1.0×105Pa为大气压强），温度为300K。现缓慢加热汽缸内气体，当温度为330K时，活塞恰好离开a、b；当温度为360K时，活塞上移了4cm。g取10m/s2，求活塞的质量和物体A的体积。 15. 如图所示，为固定在竖直面内半径的光滑四分之一圆弧轨道（点的切线水平），静置在光滑水平地面上的长木板的上表面与圆弧轨道末端平滑连接，物块静置在光滑水平地面上木板的右侧。质量的小滑块（视为质点）从圆弧轨道点由静止释放，滑上木板一段时间后两者共速，再过一段时间木板与物块发生弹性碰撞（碰撞时间极短），最终小滑块恰好未从木板上滑落。已知小滑块与木板间的动摩擦因数，木板的质量，物块的质量=0.15kg，取重力加速度大小，不计空气阻力。求： （1）小滑块与木板第一次共速时的速度大小； （2）从小滑块滑上木板到两者第一次共速过程中，由于摩擦产生的热量； （3）求木板的长度L。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $$