湖北省孝感高级中学2024-2025学年高二下学期2月测试物理试题

孝感高中2023级高二年级 物理试题 一、单选题(每题4分，共7题，共28分) 1.在以下四种情景中，线圈中产生的电流与其正下方所示的图线相对应的是(    ) A. 图甲 B. 图乙 C. 图丙 D. 图丁 2．金属探测仪内部的线圈与电容器构成振荡电路，某时刻线圈中的磁场方向和电容器中的电场方向如图所示，则(    ) A. 此时电容器中的电场能正在增加 B. 此时穿过线圈的磁通量的变化率正在减小 C. 若振荡电路中的电感减小，则其振荡周期增大 D. 若自感系数和电容都增大到原来的两倍，其振荡周期变为原来的二分之一 3.如图所示，a和b都是厚度均匀的平行玻璃板，a和b之间的夹角为β，一细光束由红光和蓝光组成，以入射角θ从O点射入a板，且射出b板后的两束单色光射在地面上P、Q两点，由此可知（　　） A．射出b板后的两束单色光与入射光不平行 B．射到P点的光在玻璃中的传播速度较大，波长较长 C．若稍微增大入射角θ，光从b板上表面射入到其下表面时，在该界面上有可能发生全反射 D．若射到P、Q两点的光分别通过同一双缝发生干涉现象，则射到P点的光形成干涉条纹的间距小，这束光为蓝光 4.如图甲所示，弹簧下端连接一重物，上端固定在水平转动轴的弯曲处，转动摇杆即可驱动重物上下振动。弹簧和重物组成的系统可视为弹簧振子，已知弹簧振子做简谐运动的周期，其中为弹簧的劲度系数，为重物质量。现改变摇杆转动频率，得到重物的振幅随摇杆转动频率变化的图像，如图乙所示。则该重物的质量为(    ) A. B. C . D. 5．如图所示，水平放置足够长光滑金属导轨abc和de，ab与de平行并相距为L，bc是以O为圆心的半径为r的圆弧导轨，圆弧be左侧和扇形Obc内有方向如图的匀强磁场，磁感应强度均为B，a、d两端接有一个电容为C的电容器，金属杆OP的O端与e点用导线相接，P端与圆弧bc接触良好，初始时，可滑动的金属杆MN静止在平行导轨上，金属杆MN质量为m，金属杆MN和OP电阻均为R，其余电阻不计，若杆OP绕O点在匀强磁场区内以角速度ω从b到c匀速转动时，回路中始终有电流，则此过程中，下列说法正确的有（　　） A．杆OP产生的感应电动势恒为Bωr2 B．电容器带电量恒为 C．杆MN中的电流逐渐减小 D．杆MN向左做匀加速直线运动，加速度大小为 6．在光滑的水平面上，两个小车A和B之间用轻质弹簧相连，它们以共同的速度v0向右匀速运动，A、B的质量分别m和2m．有一质量为m的粘性物体C从高处自由落下，正好落在A车上，并与之粘合在一起，在以后的运动过程中，弹簧获得的最大弹性势能为Ep1；如果物体C落在B车上，其它条件不变，在以后的运动过程中，弹簧获得的最大弹性势能为Ep2，则Ep1：Ep2为（　　） A．1：3 B．3：1 C．1：1 D． 7．如图，理想变压器原、副线圈匝数比为n1：n2，输入端C、D接入电压有效值恒定的交变电源，灯泡L1、L2的阻值始终与定值电阻R0的阻值相同。在滑动变阻器R的滑片从a端滑动到b端的过程中，两个灯泡始终发光且工作在额定电压以内，下列说法正确的是（　　） A．L1先变暗后变亮，L2一直变亮 B．L1先变亮后变暗，L2一直变亮 C．L1先变暗后变亮，L2先变亮后变暗 D．L1先变亮后变暗，L2先变亮后变暗 二、多选题（每题4分，共3题，共12分，错选0分，漏选2分） （多选）8.咸宁九宫山的风电通过如图所示的线路输送到某工厂。两变压器均为理想变压器，升压变压器的匝数比，输电线的总电阻。风力发电机的输出功率为，升压变压器的输入电压，降压变压器的输出电压。下列说法正确的是(    ) A. 降压变压器输出的电流为 B. 降压变压器匝数比 C. 输电线路上损失的电功率 D. 降压变压器的输入电压 （多选）9．在x轴正半轴和负半轴存在两种不同材质的弹性绳（相连于O点），x＝﹣6m和x＝12m处为两波源，分别向右、向左传播形成振幅均为4cm的简谐横波，t＝0时刻的波形如图所示，此时x＝﹣2m和x＝4m处的质点刚好开始振动，已知波在左右两种介质中的传播速度之比为1：2，t＝0s到时间内P点经过的路程为6cm，则下列说法正确的是（　　） A．t＝0时刻P处质点向右运动 B．波2振动的周期为1s C．波2在x轴负半轴的传播速度为8m/s D．不考虑不同介质中的振幅变化，两列波相遇后在x＝﹣1m处质点的振幅为8cm 10. 如图所示，一半径为r的半圆形线圈，以直径ab为轴匀速转动，转速为n，ab的左侧有垂直于纸面向里（与ab垂直），磁感应强度为B的匀强磁场。M和N是两个集流环，负载电阻为R，线圈、电流表和连接导线的电阻不计，下列说法中正确的是（　　） A．转动过程中电流表的示数为 B．从图示位置起转过1/4圈的时间内产生的平均感应电动势为nπBr2 C．从图示位置起转过1/4圈的时间内负载电阻R上产生的热量为 D．从图示位置起转过1/4圈的时间内通过负载电阻R的电荷量为 三、实验题(共16分，每空2分) 11.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、、、、遮光筒、毛玻璃、放大镜。  、、三个光学元件依次为___________。 A.滤光片、单缝、双缝    单缝、滤光片、双缝   C.单缝、双缝、滤光片    滤光片、双缝、单缝 若想减少从目镜中观察到的条纹个数，该同学可__________。 A. 将单缝向双缝靠近  将屏向靠近双缝的方向移动 B. 将屏向远离双缝的方向移动  使用间距更大的双缝 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时，手轮的读数，继续转动手轮，使分划板中心刻线对准时，手轮的读数如图丙所示，______。 若已知双缝间距，双缝到屏的距离，则待测光的波长为_______结果保留三位有效数字 12.在“测玻璃的折射率”实验中： 如图甲所示，甲同学用插针法测定平行玻璃砖折射率的实验。 下列说法中正确的是________； A.为了减少实验误差，应选用两光学表面间距适当大的玻璃砖 B.为减少测量误差，、的连线与法线的夹角应尽量小些 C.为了减小作图误差，和的距离应适当取小些 D.若、的连线与法线夹角较大时有可能在面发生全反射，所以在一侧就看不到、的像 在该实验中，光线是由空气射入玻璃砖，甲同学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是________； 在该实验中，甲同学在纸上画出的界面、与玻璃砖位置的关系分别如图丙所示，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”； 乙同学在做实验时，选用一横截面为三角形的玻璃砖，放置在如图丁的实线位置。插针后在描绘三棱镜轮廓的过程中，三棱镜的位置发生了微小的平移移至图丁中虚线位置，底边仍重合，则三棱镜玻璃材料折射率的测量值________真实值填“大于”“小于”或“等于”。 四．计算题(共44分) 13．（12分）如图所示，为等腰直角三棱镜的截面图，，P为AB边上一点，Q是BC边的中点。 一束单色光自P点垂直BC边射入棱镜，逆时针调整入射角度，当入射光线垂直于AB边时，BC边恰好无光线射出。已知光在真空中的传播速度为c，只考虑光线在棱镜中的第一次反射，求： （1）棱镜对该单色光的折射率； （2）若该单色光自P点平行于BC边射入，折射光线经Q点反射后从AC边射出，求单色光在棱镜中传播的时间t。 14．（16分）如图所示，在xOy坐标系中，有垂直坐标平面向里磁感应强度为B的匀强磁场和沿y轴方向的匀强电场，电场和磁场的分界线为MN，MN过坐标原点O，分布在第二、四象限，与y轴的夹角θ＝30°。一个质量为m、带电量为q（q＞0）的带电粒子，从O点以大小为v0、方向与x轴正向成θ＝30°角的初速度射入磁场，粒子经磁场偏转进入电场后，恰好到达x轴。不计粒子的重力，求： （1）匀强电场的电场强度大小； （2）粒子从O点射出后，到第二次经过边界MN时运动的时间； （3）粒子从O点射出后，第四次经过边界MN时距O点的距离。 15．（16分）如图所示，间距为l＝1m且足够长的平行金属导轨MM1M2与NN1N2，由倾斜与水平两部分平滑连接组成。倾角θ＝37°的倾斜光滑导轨间有垂直导轨平面斜向上的匀强磁场，水平粗糙导轨间有竖直向上的匀强磁场，两个匀强磁场的磁感应强度均为B＝1T。质量均为m＝1kg的金属棒a、b分别垂直放在倾斜和水平导轨上，a、b棒与水平粗糙导轨间的动摩擦因数均为μ＝0.2，现将a棒从倾斜导轨某位置由静止开始释放，并同时锁定b棒，使其保持静止。已知a棒穿过M1N1之前已做匀速直线运动，且当a棒刚穿过M1N1时，立即解除b棒锁定并同时给b棒施加F＝4N水平向右的恒定拉力，b棒运动t＝2s后两棒速度相等。已知a、b棒接入电路的电阻均为R＝1Ω，不计导轨的电阻，两棒始终与导轨保持接触良好，在运动过程中两棒不会发生碰撞，取g＝10m/s2，sin37°＝0.6，求： （1）金属棒a到达斜面底端M1N1时的速度v0的大小； （2）为了保证两棒不会发生碰撞，初始时金属棒b到M1N1的最小距离Δs； （3）a、b两棒最终运动的速度va，vb大小。 学科网（北京）股份有限公司 $$ 孝感高中2023级高二年级 物理试题 一、单选题(每题4分，共7题，共28分) 1.在以下四种情景中，线圈中产生的电流与其正下方所示的图线相对应的是(    ) A. 图甲 B. 图乙 C. 图丙 D. 图丁 【答案】A 【解析】A.图甲中线圈从垂直中性面开始转动，产生交流电是余弦线，选项A正确； B.图乙中线圈转动时仍产生不间断的正弦交流电，选项B错误；C.图丙中线圈处于辐射状的磁场中，线圈的两边所处位置的磁场大小不变，则产生恒定不变的电动势，选项C错误；D.图丁中线圈转动时仍产生正弦交流电，选项D错误。故选A。 2．金属探测仪内部的线圈与电容器构成振荡电路，某时刻线圈中的磁场方向和电容器中的电场方向如图所示，则(    ) A. 此时电容器中的电场能正在增加 B. 此时穿过线圈的磁通量的变化率正在减小 C. 若振荡电路中的电感减小，则其振荡周期增大 D. 若自感系数和电容都增大到原来的两倍，其振荡周期变为原来的二分之一 【答案】B 【解析】根据图中磁场方向结合右手螺旋定则可知，此时电流方向沿顺时针方向，由下极板流向上极板，且下极板带正电，所以此时电容器正在放电，电容器两板间的电压正在减小，电容器中的电场能减小，线圈中磁场能增大，则电路中电流正在增大，但电流增大越来越慢，所以此时穿过线圈的磁通量的变化率正在减小，故A错误，B正确；根据可知，若振荡电路中的电感减小，则其振荡周期减小，若自感系数和电容都增大到原来的倍，则其振荡周期变为原来的倍，故CD错误。故选B。 3.如图所示，a和b都是厚度均匀的平行玻璃板，a和b之间的夹角为β，一细光束由红光和蓝光组成，以入射角θ从O点射入a板，且射出b板后的两束单色光射在地面上P、Q两点，由此可知（　　） A．射出b板后的两束单色光与入射光不平行 B．射到P点的光在玻璃中的传播速度较大，波长较长 C．若稍微增大入射角θ，光从b板上表面射入到其下表面时，在该界面上有可能发生全反射 D．若射到P、Q两点的光分别通过同一双缝发生干涉现象，则射到P点的光形成干涉条纹的间距小，这束光为蓝光 【解答】解：A、光线经过平行玻璃板时出射光线和入射光线平行，则最终从c板射出的两束单色光与入射光仍然平行。故A错误。B、射到Q点的光偏折程度没有射到P点的光偏折程度厉害，知射到Q点的光在玻璃中的折射率较小。故B错误。C、由于b板是上下表面是平行的，所以光从b板上表面射入到其下表面时，在该界面上不可能发生全反射。故C错误。D、根据知，条纹间距较小的光波长小，则频率大，折射率大，偏折厉害，为射到P点的光，即蓝光。故D正确。故选：D。 4．如图甲所示，弹簧下端连接一重物，上端固定在水平转动轴的弯曲处，转动摇杆即可驱动重物上下振动。弹簧和重物组成的系统可视为弹簧振子，已知弹簧振子做简谐运动的周期，其中为弹簧的劲度系数，为重物质量。现改变摇杆转动频率，得到重物的振幅随摇杆转动频率变化的图像，如图乙所示。则该重物的质量为(    ) A. B. C. D. 【答案】A 【解析】由图可知，重物做简谐振动的固有频率为，则根据，，可得 ，故选A。 5.如图所示，水平放置足够长光滑金属导轨abc和de，ab与de平行并相距为L，bc是以O为圆心的半径为r的圆弧导轨，圆弧be左侧和扇形Obc内有方向如图的匀强磁场，磁感应强度均为B，a、d两端接有一个电容为C的电容器，金属杆OP的O端与e点用导线相接，P端与圆弧bc接触良好，初始时，可滑动的金属杆MN静止在平行导轨上，金属杆MN质量为m，金属杆MN和OP电阻均为R，其余电阻不计，若杆OP绕O点在匀强磁场区内以角速度ω从b到c匀速转动时，回路中始终有电流，则此过程中，下列说法正确的有（　　） A．杆OP产生的感应电动势恒为Bωr2 B．电容器带电量恒为 C．杆MN中的电流逐渐减小 D．杆MN向左做匀加速直线运动，加速度大小为 【解答】解：A、设OP转动的角速度为ω，圆弧导轨半径为r，则OP转动切割磁感应线的感应电动势为：E＝Br＝ω，故A错误；BC、根据右手定则可知OP棒中产生的感应电流方向由O到P，则通过MN的电流方向由M到N，根据左手定则可知杆MN受到的安培力方向向左，杆MN将向左运动切割磁感应线，由于MN切割磁感应线产生的感应电流方向由N到M，从而使得杆MN中的电流逐渐减小，则电容器两端带电量会减小，故B错误，C正确；D、根据C选项分析可知，杆MN中的电流大小发生变化，根据牛顿第二定律可得MN的加速度大小a＝发生改变，杆MN不是做匀加速直线运动，故D错误；故选：C。 6．在光滑的水平面上，两个小车A和B之间用轻质弹簧相连，它们以共同的速度v0向右匀速运动，A、B的质量分别m和2m．有一质量为m的粘性物体C从高处自由落下，正好落在A车上，并与之粘合在一起，在以后的运动过程中，弹簧获得的最大弹性势能为Ep1；如果物体C落在B车上，其它条件不变，在以后的运动过程中，弹簧获得的最大弹性势能为Ep2，则Ep1：Ep2为（　　） A．1：3 B．3：1 C．1：1 D． 【解答】解：对于粘性物体C与A车作用过程，根据水平方向动量守恒得：mv0＝（m+m）v1得：v1＝v0 粘性物体落在A车上后，当A、B两车速度相等时，弹簧的弹性势能最大，根据动量守恒和机械能守恒得 2mv0+（m+m）v1＝（2m+m+m）v2，+＝+Ep1联立解得：Ep1＝m 对于粘性物体C与B车作用过程，根据水平方向动量守恒得： 2mv0＝（2m+m）v3 得：v3＝v0 粘性物体落在A车上后，当A、B两车速度相等时，弹簧的弹性势能最大，根据动量守恒和机械能守恒得： mv0+（2m+m）v3＝（2m+m+m）v4 +（2m+m）＝4m+Ep2 联立解得：Ep2＝m 所以Ep1：Ep2＝3：1。 故选：B。 7.如图，理想变压器原、副线圈匝数比为n1：n2，输入端C、D接入电压有效值恒定的交变电源，灯泡L1、L2的阻值始终与定值电阻R0的阻值相同。在滑动变阻器R的滑片从a端滑动到b端的过程中，两个灯泡始终发光且工作在额定电压以内，下列说法正确的是（　　） A．L1先变暗后变亮，L2一直变亮 B．L1先变亮后变暗，L2一直变亮 C．L1先变暗后变亮，L2先变亮后变暗 D．L1先变亮后变暗，L2先变亮后变暗 【解答】解：由题意画出滑片移动时的等效电路图如图所示：滑片在a端时，Ra＝0，滑片在b端时，Rb＝0。由于灯泡L1、L2的阻值始终与定值电阻R0的阻值相同，根据数学知识可知，当滑动变阻器的滑片处于中间位置时，副线圈的总电阻最大。 由图可知，滑片在两端时，副线圈所在电路总阻值最小，当滑片从a端向中间滑动时，副线圈所在电路的总阻值增大，则副线圈所在电路的总电流减小，根据＝可知原线圈所在电路的电流也减小，则灯泡L1变暗，由于输入端C、D接入电压有效值恒定，L1两端电压减小，则原线圈两端电压增大，根据＝可知副线圈两端电压增大，而L2所在支路电阻减小，则通过L2的电流增大，灯泡L2变亮； 当滑片从中间向b端移动时，副线圈所在电路的总阻值减小，则副线圈所在电路的总电流增大，根据＝可知原线圈所在电路的电流也增大，则灯泡L1变亮，由于输入端C、D接入电压有效值恒定，L1两端电压增大，则原线圈两端电压减小，根据＝可知副线圈两端电压减小，R0所在支路总电阻增大、则通过R0的电流减小、而副线圈总电流增大，则通过L2的电流增大，灯泡L2变亮。 综上所述，A正确、BCD错误。故选：A。 二、多选题（每题4分，共3题，共12分，错选0分，漏选2分） 8.咸宁九宫山的风电通过如图所示的线路输送到某工厂。两变压器均为理想变压器，升压变压器的匝数比，输电线的总电阻。风力发电机的输出功率为，升压变压器的输入电压，降压变压器的输出电压。下列说法正确的是(    ) A. 降压变压器输出的电流为 B. 降压变压器匝数比 C. 输电线路上损失的电功率 D. 降压变压器的输入电压 【答案】BD  【解析】【分析】 本题为远距离输电问题，解决此类问题要明确理想变压器电压比等于匝数比，电流比等于匝数的反比，原副线圈功率相等， 同时要掌握输电线的功率损耗和电压损耗，功率损耗为，电压损耗为，输电电流、为输电线电流和电阻，、是升压变压器副线圈的功率和电压。 【解答】 D.理想变压器原、副线圈的电压之比等于线圈匝数之比，则， 原、副线圈的电流之比等于线圈匝数的反比，则， 则降压变压器的输入电压为，故D正确； B.降压变压器原、副线圈匝数之比为，故B正确； A.降压变压器的输出电流为，故A错误； C.输电线路上损失的电功率为，故C错误。 故选BD。 （多选）9．在x轴正半轴和负半轴存在两种不同材质的弹性绳（相连于O点），x＝﹣6m和x＝12m处为两波源，分别向右、向左传播形成振幅均为4cm的简谐横波，t＝0时刻的波形如图所示，此时x＝﹣2m和x＝4m处的质点刚好开始振动，已知波在左右两种介质中的传播速度之比为1：2，t＝0s到时间内P点经过的路程为6cm，则下列说法正确的是（　　） A．t＝0时刻P处质点向右运动 B．波2振动的周期为1s C．波2在x轴负半轴的传播速度为8m/s D．不考虑不同介质中的振幅变化，两列波相遇后在x＝﹣1m处质点的振幅为8cm 【解答】解：A．简谐横波沿着x轴的方向传播，但质点只能上下振动，故A错误； BC．由图可知两列波的波长分别为λ1＝4m，λ2＝8m，即波长之比为1：2；根据题意可知波在左右两种介质中的传播速度之比为1：2，根据波的传播速度与周期、波长关系可知两列波的周期相同；研究向右传播的波1，根据质点的振动方程有 其中A1＝4cm，y＝2cm，可得 t＝0s到时间内P点经过的路程为6cm，则有： 解得：T＝1s 可知波2振动的周期也为1s；根据波速的计算公式可知，向右传播的波1在x轴负半轴的传播速度为： 机械波的传播速度由介质决定，可知波2在x轴负半轴的传播速度也为4m/s，故B正确，C错误； D．波2在x轴正半轴的传播速度为 由图可知，t＝0时刻向右传播的波1在x＝﹣5m处的波谷传播到x＝﹣1m处所用时间为 t＝0时刻向左传播的波2在x＝6m处的波谷传播到x＝﹣1m处所用时间为 可知两列波的波谷同时传到x＝﹣1m处，故x＝﹣1m处为振动加强点，则两列波相遇后在x＝﹣1m处质点的振幅为： A′＝A1+A2＝4cm+4cm＝8cm，故D正确。 故选：BD。 （多选）10．如图所示，一半径为r的半圆形线圈，以直径ab为轴匀速转动，转速为n，ab的左侧有垂直于纸面向里（与ab垂直），磁感应强度为B的匀强磁场。M和N是两个集流环，负载电阻为R，线圈、电流表和连接导线的电阻不计，下列说法中正确的是（　　） A．转动过程中电流表的示数为 B．从图示位置起转过1/4圈的时间内产生的平均感应电动势为nπBr2 C．从图示位置起转过1/4圈的时间内负载电阻R上产生的热量为 D．从图示位置起转过1/4圈的时间内通过负载电阻R的电荷量为 【解答】解：转速为n，则ω＝2πn；s＝πr2 最大感应电动势Em＝BSω，则因只有一半区域内有磁场，由有效值的计算公式可得： ＝（）2×× 则有效值E＝＝；则电路中电流I＝＝；故A正确； B、转圈时磁通量的变化量为Φ＝BS＝B；所用的时间t＝＝；则平均电动势＝＝2nπBr2；故B错误； C、从图示位置起转过圈的时间内负载电阻R上产生的热量为I2Rt＝；故C正确； D、电量Q＝＝＝；故D错误； 故选：AC。 三、实验题(共16分，每空2分) 11.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、、、、遮光筒、毛玻璃、放大镜。   、、三个光学元件依次为___________。 A.滤光片、单缝、双缝    单缝、滤光片、双缝   C.单缝、双缝、滤光片    滤光片、双缝、单缝 若想减少从目镜中观察到的条纹个数，该同学可__________。 A.将单缝向双缝靠近                将屏向靠近双缝的方向移动 C.将屏向远离双缝的方向移动        使用间距更大的双缝 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时，手轮的读数，继续转动手轮，使分划板中心刻线对准时，手轮的读数如图丙所示，______。 若已知双缝间距，双缝到屏的距离，则待测光的波长为_______结果保留三位有效数字 【答案】；；；  【解析】【分析】 为获取单色线光源，在光屏上产生干涉图样，白色光源后面要有滤光片、单缝、双缝、遮光筒和光屏． 若想减少从目镜中观察到的条纹个数，需增加相邻亮条纹暗条纹间的距离，由双缝干涉条纹间距公式分析即可； 螺旋测微器的读数等于固定刻度读数加上可动刻度读数，需估读； 根据求出光的波长。 本题考查了实验装置、条纹间距公式的应用，知道双缝干涉实验的原理、熟练应用双缝干涉条纹间距公式即可正确解题。 【解答】 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，、、三个光学元件依次为：滤光片、单缝、双缝，故A正确。 若想减少从目镜中观察到的条纹个数，需增加相邻亮条纹暗条纹间的距离，由双缝干涉条纹间距公式可知，对于某单色光，波长一定，减小双缝间距或增大双缝到光屏的距离都可增加相邻亮纹暗纹间的距离，故C正确，ABD错误。故选C。 丙图示数为： 相邻亮纹的间距，根据，代入得； 12.在“测玻璃的折射率”实验中： 如图甲所示，甲同学用插针法测定平行玻璃砖折射率的实验。 下列说法中正确的是________； A.为了减少实验误差，应选用两光学表面间距适当大的玻璃砖 B.为减少测量误差，、的连线与法线的夹角应尽量小些 C.为了减小作图误差，和的距离应适当取小些 D.若、的连线与法线夹角较大时有可能在面发生全反射，所以在一侧就看不到、的像 在该实验中，光线是由空气射入玻璃砖，甲同学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是________； 在该实验中，甲同学在纸上画出的界面、与玻璃砖位置的关系分别如图丙所示，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”； 乙同学在做实验时，选用一横截面为三角形的玻璃砖，放置在如图丁的实线位置。插针后在描绘三棱镜轮廓的过程中，三棱镜的位置发生了微小的平移移至图丁中虚线位置，底边仍重合，则三棱镜玻璃材料折射率的测量值________真实值填“大于”“小于”或“等于”。 【答案】；；偏小； 大于  【解答】 为了减少实验误差，应选用两光学表面间距适当大的玻璃砖，故A正确； B.为了减小误差，入射角应适当大一些，即、连线与法线的夹角应尽量大些，故B错误； C.为了减小作图误差，和的距离应适当取大些，故C错误； D.由几何关系可知，光线在上表面的折射角等于下表面的入射角，根据光路可逆性原理可知，光线一定会从下表面射出，光线不会在玻璃砖内下表面发生全反射，故D错误。 故选A； 根据折射率定义公式有，代入数据可得玻璃砖的折射率是； 甲同学测定折射率时，作出的折射光线如下图中虚线所示： 实线表示实际光线，可见测量的折射角偏大，则由折射定律可知，测得的折射率将偏小； 作出光路图如图所示： 三棱镜的位置发生了微小的平移，在界面折射后的折射角变小，根据折射定律可知三棱镜玻璃材料折射率的测量值大于真实值。 四．计算题(共44分) 13．如图所示，为等腰直角三棱镜的截面图，，P为AB边上一点，Q是BC边的中点。 一束单色光自P点垂直BC边射入棱镜，逆时针调整入射角度，当入射光线垂直于AB边时，BC边恰好无光线射出。已知光在真空中的传播速度为c，只考虑光线在棱镜中的第一次反射，求： （1）棱镜对该单色光的折射率； （2）若该单色光自P点平行于BC边射入，折射光线经Q点反射后从AC边射出，求单色光在棱镜中传播的时间t。 【答案】（1）；（2） 【详解】（1）光线垂直于AB边射入棱镜后光路图如图所示，设光线在棱镜中发生全反射的临界角为，由几何关系可得，又，解得 （2）光线自P点平行于BC边射入棱镜，光线恰好经过Q点的光路图如图所示 由折射定律得， 可得折射角为， 则有 在中，由正弦定理可得，解得， 由对称性可知，光线在棱镜中通过的路程为， 光线在棱镜中的传播速度为，光线在棱镜中传播的时间 14．如图所示，在xOy坐标系中，有垂直坐标平面向里磁感应强度为B的匀强磁场和沿y轴方向的匀强电场，电场和磁场的分界线为MN，MN过坐标原点O，分布在第二、四象限，与y轴的夹角θ＝30°。一个质量为m、带电量为q（q＞0）的带电粒子，从O点以大小为v0、方向与x轴正向成θ＝30°角的初速度射入磁场，粒子经磁场偏转进入电场后，恰好到达x轴。不计粒子的重力，求： （1）匀强电场的电场强度大小； （2）粒子从O点射出后，到第二次经过边界MN时运动的时间； （3）粒子从O点射出后，第四次经过边界MN时距O点的距离。 【解答】解：（1）粒子在磁场中做匀速圆周运动，洛伦兹力提供它做圆周运动的向心力 根据几何关系，粒子出磁场的位置A离x轴的距离为 PA＝Rsin60° 粒子进入电场后做匀减速运动，刚好能到达x轴，有 解得 （2）粒子在磁场中做圆周运动的周期为 第一次在磁场中运动的时间为 在电场中运动根据牛顿第二定律 qE＝ma 粒子由A运动到P点 0＝v0﹣at2 从O点起粒子第二次经过边界MN的时间为 t＝t1+2t2 解得 （3）粒子第一次在磁场中运动 OA＝R 第二次在磁场中运动 AC＝R 第二次进入电场垂直NM方向：初速度v0sin30°，加速度，做匀减速直线运动 沿NM方向：初速度v0cos30°，加速度，做匀加速直线运动 第四次经过边界MN时距O点的距离 s＝OA+AC+CD 联立解得 答：（1）匀强电场的电场强度大小为； （2）粒子从O点射出后，到第二次经过边界MN时运动的时间为； （3）粒子从O点射出后，第四次经过边界MN时距O点的距离为 15.如图所示，间距为l＝1m且足够长的平行金属导轨MM1M2与NN1N2，由倾斜与水平两部分平滑连接组成。倾角θ＝37°的倾斜光滑导轨间有垂直导轨平面斜向上的匀强磁场，水平粗糙导轨间有竖直向上的匀强磁场，两个匀强磁场的磁感应强度均为B＝1T。质量均为m＝1kg的金属棒a、b分别垂直放在倾斜和水平导轨上，a、b棒与水平粗糙导轨间的动摩擦因数均为μ＝0.2，现将a棒从倾斜导轨某位置由静止开始释放，并同时锁定b棒，使其保持静止。已知a棒穿过M1N1之前已做匀速直线运动，且当a棒刚穿过M1N1时，立即解除b棒锁定并同时给b棒施加F＝4N水平向右的恒定拉力，b棒运动t＝2s后两棒速度相等。已知a、b棒接入电路的电阻均为R＝1Ω，不计导轨的电阻，两棒始终与导轨保持接触良好，在运动过程中两棒不会发生碰撞，取g＝10m/s2，sin37°＝0.6，求： （1）金属棒a到达斜面底端M1N1时的速度v0的大小； （2）为了保证两棒不会发生碰撞，初始时金属棒b到M1N1的最小距离Δs； （3）a、b两棒最终运动的速度va，vb大小。 【解答】解：（1）研究a棒下滑过程，得BIl＝mgsinθ，，得v0＝12m/s （2）研究a、b棒组成的系统，因所受的摩擦力与拉力F等大反向，可知系统动量守恒mv0＝2mv 研究b棒在水平面上的运动，得，，Δs＝xa﹣xb，得Δs＝4m （3）研究a、b棒运动全过程，由动量守恒得mv0＝mva+mvb 研究a棒最终在水平面做匀速直线运动，得 解得：va＝4m/s，vb＝8m/s 答：（1）金属棒a到达斜面底端M1N1时的速度v0的大小为12m/s； （2）为了保证两棒不会发生碰撞，初始时金属棒b到M1N1的最小距离为4m； （3）a、b两棒最终运动的速度va为4m/s，vb为8m/s。 学科网（北京）股份有限公司 $$