福建福州市福清第一中学2024-2025学年高二第二学期物理校本测试4

福清一中2024-2025学年高二第二学期物理校本测试4 一、单项选择题（本题共4小题，每小题4分，共16分。） 1.2024巴黎奥运会，中国艺术体操队以69.800分的成绩斩获集体全 10 o 能金牌。中国队选手进行带操比赛时彩带的运动可简化为一列沿x轴 .2 tis 方向传播的简谐横波，图甲是t=1.0s时的波形图，P为该波传播方向 -10 图用 图乙 上的质点，其振动图像如图乙所示，下列说法正确的是() A.波沿x轴负方向传播 B.t=1.1s时原点处的质点与质点P位移相同 C.质点P的平衡位置坐标为x=2.1m D.原点处质点的振动方程为v=10n(子-)m 2.一个有固定转动轴的竖直圆盘如图甲所示，圆盘转动时，固定在圆盘上的小圆柱带动一个T形支架在竖直方向振 动，T形支架的下面系着一个由弹簧和小球组成的振动系统。圆盘静止时，让小球做简谐运动，其振动频率为0.5Hz。 圆盘以某一转速匀速转动时，小球振动的图像如图乙所示，下列说法正确的是( A.小球振动的固有周期是4s m B.此时圆盘的转速为15r/s 小圆柱 C.若圆盘的转速变为30r/min,小球振动的振幅会变大 D.若圆盘的转速变为30r/min,小球振动的固有频率会变大 3.宝石切工决定价值，优秀的切割工艺可以让宝石璀璨夺目。某宝石的剖面简化如图，一束复合光斜射到宝石的 AB面上，经折射后分成4、b两束单色光照射在CO面上，下列说法正确的是() A.宝石对a光的折射率比b光的大 B.宝石中a光的传播速度比b光的大 C.b光从空气进入宝石，频率变低 D.逐渐减小光斜射到AB面上的入射角，从CO面射出的光线中α光先消失 4.如图所示，直角三角形ABC为某棱镜的截面，其中∠A=30°，BC边长为L,将棱镜C点固定在水平地面上，AB 面平行于地面。一束单色光从AB边的中点D垂直于AB面射入棱镜，单色光在AC边折射光线在水平面形成的光斑 与C点的距离为5L。然后将单色光绕D点逆时针旋转60°。光在真空中的传播速度为。下列说法中正确的是 () A30 B D A.棱镜对单色光的折射率为√2 B.单色光旋转前在枝镜中最短的传播时间为√5L 7777777777777777777777777777777 C.单色光旋转后可以在AC界面发生折射 D.单色光旋转后光线垂直BC界面射出 试卷第1页，共 二、多项选择题（本题共4小题，每小题6分，共24分。每小题有多项符合题目要求。） 5.如图所示，光滑斜面体固定在水平桌面上，轻弹簧下端与斜面底端的固定挡板相连，上端与放在斜 面上的物块A相连，物块B与A相互接触，用力沿斜面向下推 物块B使A、B静止在某一位置。现撤去推力，当物块B运动 LQ000000VAB 到最高点时，A、B恰好不分离。己知重力加速度大小为g,则 在A、B一起向上运动的过程中，下列判断正确的是() A.物块B一直处于加速状态 B.物块B的机械能一直增加 C.当B到最高点时，弹簧刚好处于原长D.撤去推力的一瞬间，A、B的加速度等于g 6.如图，x轴方向有一根均匀弹性轻绳，坐标分别为x=0与x=12m的质点同时沿竖直方向做简谐运 动，形成相向传播的甲、乙两列波，t=0时刻的波形如图。则() A.两列波的起振方向均为向上起振 甲 B.甲乙两波的频率之比为1：2 C.第一次波峰相遇在x=5.75m位置 3456789101112 →xm D.乙波的衍射本领比甲波强 7.为模拟光在光导纤维中的传播原理，取一圆柱形长直玻璃丝 进行实验。如图所示，纸面内有一束激光由空气中以α，=45°的 空气 入射角射向玻璃丝的AB端面圆心O,恰好在玻璃丝的内侧面发 生全反射，此时内侧面入射角为日。下列说法正确的是( ) A.sino=6 B.玻璃丝只能传播该频率的光 C.激光由空气中进入玻璃丝后，其波长变短D.减小入射角α，激光在玻璃丝中仍能发生全反射 8.如图为一折射率=2的玻璃砖截面示意图，其截面一侧是以O点为圆心、半径为R的四分之一圆 弧，其余两侧为直面AC与BC,且AC=BC=R。仅靠O点下方有一单色激光发射器S,能在玻璃砖 截面所在的平面内发出过O点的光束，现让激光发射器S绕过O点垂直于纸面的轴开始顺时针匀速转 动，转动周期为T,观察到玻璃砖AC面和BC面上有光斑移动，光在真空中速度大小为C,不考虑光 线的多次反射，下列说法正确的是() A.光线透过玻璃砖最长时间为W5-)R B.光斑从玻璃砖4C面消失到BC面出现的时间间隔为上T 6 O R B C.光斑在玻璃砖AC面上刚要消失的瞬时速度为8R 3T D.在发射器S开始转动的一个周期内，能观察到4C面和8C面上有光斑的时间为。 2页 三、填空题（本大题5小题，共26分，每空2分。） 9.在x轴上有两波源MN振动形成简谐横波沿着x传播，M点的坐标xM=-2m,xw=16m。两波源同时开始振 动，M的振幅AM=10cm,N的振幅Aw=20cm。稳定后，x,=7m处的P质点的振幅为30cm,x2=9m处的质点是 与P相邻的振幅相同的质点。则MN波源的起振方向 (相 >x/m 同、相反)；简谐波的波长为 m,在M、N两波源间（除M N两点)共有」 个振动加强点。 10.质点在O点附近做简谐运动，由O点开始计时，质点第一次到达O点附近的M点需时6s,又经过4s再一次通 过M点，则质点第三次通过M点还要经过的时间为 或 11.如图所示，圆柱形玻璃砖静置在水平面上，AB是截面圆的竖直直径，一束单色光 60° A 从A点以与竖直方向成60°角的方向射入玻璃砖，从C点射出玻璃砖，并射在地面上的 D点。己知光线CD与地面垂直，B、D间的距离为d,光在真空中的传播速度为c。则 玻璃砖对该光的折射率为，光从A点传播到C点所用时间为 B D 12.用单摆测定重力加速度的实验装置如图所示。 (1)某同学某次实验中用刻度尺测出摆线长1，球直径d如图所 3 (cm） 山L 示，d cm;秒表记录下单摆的n次全振动的时间t, thmm 0510 重力加速度8的表达式为■ (用l、d、n、t表示)。 (2)用多组实验数据作出T2-L图像，也可以求出重力加速度8。已知三位同学作出的T2-L图线的示意图如图中的a、 b、c所示，其中a和b平行，b和c都过原点，图线b对应的g值最接近当地重力加速度的值。则相对于图线b,下 列分析正确的是 （选填选项前的字母)。 A.出现图线α的原因可能是误将悬点到小球下端的距离记为摆长L B.出现图线c的原因可能是误将49次全振动记为50次 C.图线C对应的g值小于图线b对应的8值 13.某实验小组在用插针法“测玻璃的折射率”实验中，画出的光路如图甲所示。 (1)下列关于大头针P3、P4的位置，说法正确的是 (填字母)。 A.插上大头针P3,使P3挡住P1、P2的像 B.插上大头针P3,使P3仅挡住P2的像 C.插上大头针P4、使P4挡住P1、P2的像和P D.插上大头针P4使P4仅挡住 (2)该实验小组的同学在甲图的基础上，以入射点O为圆心作圆，与入射光线PO、 折射光线OO分别交于A、B点，再过A、B点作法线W的垂线，垂足分别为C、 试卷第2页，共 D点，如图乙所示，则玻璃的折射率n= (用图中线段的字母表示)。 (3)若该组同学在正确画出两界面后，不小心将玻璃砖平移了一些，如图丙所示（虚线表示平移后玻璃 砖边界)，其他操作无误，则他测得的折射率将 (填“偏大“偏小”或“不变)。 四、计算题（本大题共3小题，共34分。其中第14题9分，第15题10分，第16题15分。解答时 请写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤。只写出最后答案的不能得分) 14.如图所示，质量M=0.4g的物体Q放在地面上，其上端连接一轻质弹簧，将质量为m=0.3g的 物体P放在弹簧上端并与之连接，使P上下振动，形成竖直方向的弹簧振子。已知弹簧原长为10c, 劲度系数k=100N/m,g取10m/s2,P、Q的厚度可忽略不计。 (I)当物体P做简谐运动时，求它的平衡位置离地面的高度： (2)若在物体P振动过程中弹簧始终不拉伸，那么当物体P以最大振幅振动时， 求物体Q对地面的最大压力： 777 (3)在第(2)问的基础上，求弹簧最大的弹性势能及物体P的最大速度的大小。 15.一列简谐横波沿x轴传播，如图所示，实线为=0时刻的波形图，虚线为t=1s时刻的波形图。 (1)若己知x=0处的质点在0~1s内运动的路程为25cm,求x=0处的质点的振动方程（用正弦函数形 式表达)： ◆y/cm (2)若波沿x轴正向传播，求波的传播速度大小。 x/m 16.如图所示，正三角形ABC为玻璃薄板，以正三角形ABC的几何中心O点为圆心挖出一圆孔（可 视为真空)，现将一点光源放置在O点处，该光源向各方向均匀发光且发射波长为=500的蓝光， CH为AB边的中垂线。已知光在真空中的传播速度为c,蓝光在正三角形ABC玻璃薄板中传播的波长 为2=250m,求： (1)蓝光在玻璃薄板中传播时的速度： (2)正三角形ABC玻璃薄板对蓝光的折射率； (3)射到AB边的光子中能直接从AB边射出和不能直接从AB边射出的 光子个数比（不考虑多次反射）。 H 2页 《2025年5月9日高中物理作业◆难》参考答案 题号 1 2 5 6 7 8 答案 B B D BC ABC CD CD 1.B 【详解】A.由图乙可知，t=1.0s时，P点振动方向向上，由图甲可知，波沿x轴正方向传 播，A错误； B.由图甲可知，t=11s时，原点处的质点从平衡位置向下振动0,1s,即T,位移为-5cm: 12 质点P1.1s时向上振动，再经O,1s=T到达平衡位置，则11s时位移也为-50m,B正确： 12 C.P点经过△t=1.2s-1.0s=0.2s回到平衡位置，等效于x=1.5m处的振动传到x,处， 由 元，知v=2.5m/s 解得xp=2.0m,C错误； D.设原点处质点的振动方程为)=Asn(a+)如图甲知A=10cm圆频率o0=2”-5工 1=10s时，=0，可得0=子 放方程为y=10n4+孕cm,D错误：故选B 2.C 【详解】A.小球振动的固有频率∫=0.5H五，则小球振动的固有周期T=2s,故A错误： B.小球做受迫振动时，小球的周期等于驱动力的周期，即等于圆盘转动周期，根据图乙可 知，圆盘转动的周期为4s,则圆盘的转速n=0.25r/s=15r/min故B错误： C.当圆盘的转速变为h=30r/min=0.5r/s时，小球振动的频率f=0.5Hz,刚好等于小球 的固有频率，小球发生共振，振幅最大，故C正确： D.小球的固有频率与圆盘的转速无关，不会随着转速改变而改变，故D错误。故选C。 3.B 【详解】A.由题意知宝石对单色光α的偏折程度比对单色光b的偏折程度小，因此宝石对 单色光a的折射率小，A错误； B.由m-号得r一员可知单色光a在宝石中的传播速度比单色光6在宝石中的传搭速度大： C.单色光b从空气进入宝石，频率不变，C错误： 1 D.由snC=二可知，单色光a的临界角大于单色光b的临界角，逐渐减小斜射到AB面上 的入射光束的入射角，从CO面射出的光束中单色光b最先消失，D错误。 故选B。 答案第1页，共7页 4.D 【详解】A.光路图如图所示，设单色光在AC边的入射点为O, A30丽 折射光线在水平面形成的光斑为F,由几何关系可得 DO=xBC OC=-BC 1 ×5=L,OE=OCsin30°= sin30°2 BC:C30=5L则am∠B0P-BC-C OE 解得∠EOF=30°根据光路的可逆性可知n= sin(30°+∠EOF) sin30° 则棱镜对单色光的折射率为n=√3故A错误； B.根据n=C DO 单色光旋转前在棱镜中最短的传播时间为t= 联立，解得t=5L 2c 故B错误； 60° A SD C.单色光旋转后光路图如图所示，根据n=sin60° 30° sine ⊙ 解得0=309 G又a 由几何关系可得∠AGD=180°-30°-30°-90°=30° 则单色光旋转后在AC界面的入射角8=90°-30°=60° 根据n=1 sinC 解得smc-V 3 <sin60°=V3 2 可知单色光旋转后在AC界面发生全反射，由几何关系可知69，=90°-日=30° 则单色光旋转后光线垂直BC界面射出，故C错误；D正确。故选D。 5.BC 【详解】A.物块B向上先做加速运动后做减速运动，故A错误； B.A对B的推力一直做正功，B的机械能一直增加，故B正确； C.当A、B刚好分离时，A、B的加速度均为gs日，因此弹簧的弹力为零，弹簧处于原 长，故C正确： D.由于A、B向上做简谐运动，根据对称性，撤去推力的一瞬间，A、B的加速度等于gSnB, 故D错误。故选BC。 6.ABC 【详解】A.根据波的传播方向，用同侧法可以判断两列波波源的起振方向相同，均为向上 振动，故A正确： 答案第2页，共7页 B.根据频率f=Y 图中可知甲乙波长比为2：1，同种介质中波速v不变，甲乙频率比为1：2，故B正确： C.第一次波峰相遇在x=10.5 -1m=4.75m 故C正确： 2 D.因为甲的波长更大，故乙波的衍射本领比甲波小，故D错误。 故选AB。 7.CD sin a sin a 【详解】A.根据折射定律有n= sin(90°-0)cos0 又因为光恰好在玻璃丝的内侧面发生全反射，则有= 1 联立解得sin0= 6 sine 3 故A错误： B.玻璃丝可以传播不同频率的光，故B错误： C.激光由空气中进入玻璃丝后，传播速度变小，则波长变短，故C正确： D.减小入射角，则折射角减小，光在玻璃丝的内侧面入射角增大，大于临界角，发生全 反射，故D正确。故选CD。 8.CD 【详解】A.光线透过玻璃砖最长时间为从C点射出的光线，则 1=R-R 又n=C联立，解得f=2W5-1)R 故A错误； BD.若射到E点和G点的光线恰能发生全反射，可知射到AE之间 和GB之间的光线都能从透明光学部件中射出，如图所示 由mC=解得<C-30 根据几何关系可知∠EOG=90°-2×30°=30° 可知光斑从玻璃砖AC面消失到BC面出现的时间间隔为1=30°T=二？ 360°12 在发射器S开始转动的一个周期内，能观察到AC面和BC面上有光斑的时间为 s60° 故B错误；D正确； 360° 6 C.把光斑在玻璃砖AC面上刚要消失的瞬时速度分解为沿光线方向和垂直光线方向，可得 vcos30°=o0E又w=2z R ·ro驱-c0s3 联立，解得v=8故C正确。故选CD。 37 9. 相同 4m 9 【详解】[1]由于P点是两波源的加强点，P点到两波源的距离相等，故两波源的起振方向 相同： 答案第3页，共7页 [2]根据题意可知，x3=9m处的质点是与P相邻的加强点，所以振动加强点满足的条件 -2 79 16 △x=n2(n=0,1,2)所以x2=9m处的质点到两 →x/m M N 波源的距离刚好为一个波长，如图所示，即 2=△x9-(-2)-(16-9)m=4m [3]分析MP之间的振动，设某点坐标为x,则该点到N的距离为16-x,到M点的距离x+2, 则△x=16-x-x-2)m=14-2.x(-2<x<7)由此可得x=-1m,△x=42 x=1m,△x=3a x=3m,△x=2元 x=5m,△x=a 故此，在MP间有4个加强点，同理，在PN之间也有4个加强点，再加上P点，在MN 两波源间（除M、N两点）共有9个加强点。 10.28s或？s 【详解】[1]根据题意画出质点的运动情况示意图， A O M B 如图所示根据题意和示意图可以判断出，质点在MB之间的距离所用的时间为2s,质点 通过O点时计时开始，经过6s质点第一次通过M点分两种情况：第一种情况，质点由O 点向右运动到M点，则OB之间所用的时间为ts=6$+2s=&s 根据对称性，则OA之间所用的时间也为8s,所以第三次通过M点所用的时间为 t=2tou +2t0 28s 第二种情况，设质点一个周期所用时间为T,质点先向左运动在到M点，则从 0→A→0→M→B所用时间为子T=6+2s=8s解得T- 3 3$ 所以第三次经过M点所用时间为1=T-土s= 20 3 11. 5 2v3d 【详解】[1]如图所示，根据几何关系可知，光从A点入射、从C 60° 点出射，偏向角为60°，光在A点的折射角为30°，AC间的距离为 2d,折射率n= sin60° =5 sin30° 60° [2]光在玻璃砖中速度v= ,则光从A传播到C所用时间 160 777777777777777777777i777777 1=2d =2nd_2d B D 1C 答案第4页，共7页 12.(1)2.01 4rr0+ (2)B 【详解】(1)[1]10分度游标卡尺的精确值为0.1m,由图可知球的直径为 d=2cm+1×0.1nm=2.01cm [2]秒表记录下单摆的n次全振动的时间，则周期为T=兰 n d 根据单摆周期公式可得T=2π 联立可得重力加速度为 4r2r0+ 8= (2)A.由单摆周期公式T=2π， 可得T.rL 可知T2-Z图像的斜率为k=4π 当地的重力加速度为g=4r k 若测量摆长时忘了加上摆球的半径，则摆长变成摆线的长度L,则有 不=4r亿+)4rL+4r可如图线与b线斜率相等，两图线应该平行，4r中为纵轴截 g g 距，故出现图线α的原因可能是误将悬点到小球上端的距离记为摆长L造成的，故A错误； B.实验中误将49次全振动记为50次，则周期的测量值偏小，导致重力加速度的测量值偏 大，图线的斜率k偏小，故出现图线c的原因可能是误将49次全振动记为50次，故B正确： C.由图可知，图线c对应的斜率k偏小，根据T?-L图像的斜率k=4 8 可得当地的重力加速度g=k 4π2 可知图线c对应的8值大于图线b对应的8值，故C错误。 故选B。 13.(1)AC (2c (3)不变 BD 【详解】（1)插上大头针P3,应使P3挡住P1、P2的像；插上大头针P4、使P4挡住P1、P2 的像和P3。故选AC。 AC (2)玻璃的折射率n=sini-40_AC sinr BDBD BO (3)如图所示实线表示玻璃砖平移后实际的光路，虚线表 示实验中得到的光路，可知实验中得到的入射角、折射角与实 际的入射角、折射角分别相等，由折射定律可知，测出的折射率不变。 答案第5页，共7页 3 14.(1)0.07m (2)10N(3)0.18J: m/s V10 【详解】(1)P在平衡位置时，所受合力为零，设弹簧的压缩量为，则mg=a。 解得=0.03m则P的平衡位置离地面的高度h=1-,=0.07m (2)物体P在振动过程中弹簧始终不拉伸，最大振幅A=,=0.03m 在最低点时，Q对地面压力最大，此时弹簧压缩形变量为2A,物体Q对地面的最大压力为 F=Mg+kx24=10N 方向竖直向下。 (3)P运动到最低点时弹性势能最大，根据机械能守恒定律，弹簧最大弹性势能为 B,=mg×2A=0.18】P运动到平衡位置速度最大，根据动能定理g4-0+4A= A= 2 解得v= m/s V10 15.(1)y=5sin 5元t+元cm (2)v=4n+3(m/s)0∈N) 【详解】(1)已知x=0处的质点在0·1s内运动的路程为25cm51,则时间为红 设x=0处的质点的振动方程为y=Asin(at+p) 由题知该质点专=0时刻向y轴负方向运动，可知=π 、由△=T+工解得T=5亏=08s 4 所以0=2π、5 πad/s 由图知A=5cm T2 44 (5π+ 所以x=0处的质点的振动方程为y=5sin -t+πcm 2 （2)由图知2=4m 若波沿x轴正向传插，则△M=M+37 4△t 解得T= 4 4n+3 所以波的传播速度大小y=2-4+3)2_4+3)x4ms=4+30mW9(me T 4△t 4×1 1 16.(1)r=20(2n=2 (3)1:1 【详解】(1)设蓝光在玻璃薄板中传播时的速度为ⅴ，由波速公式、折射率和波速关系可得 c=lof v=Af 解得v=二c 2 (2)正三角形ABC玻璃薄板对蓝光的折射率n=C=2 1 答案第6页，共7页 (3)如图所示 设D点为光线在HB区域恰好发生全反射的点，设玻璃介 质的临界角为C,由临界角公式可得snC=1 解得C=30° 易得∠HOD=C 对于玻璃薄板HB段，由几何关系可得出DB段区域的入射 A 角大于临界角C,发生全反射无光线射出，HD区域对应 HD 光线的入射角小于临界角C,由于各方向发光均匀，则辐射区域光子数目与辐射角成正比， C 对HB区域，设能够射出的光子数为N,,不能射出的为N,可得 N.HOB-C=1 由于AH段和HB段对称，故射到AB边的光子能直接从AB边射出和不能直接从AB边射出 的光子个数比为1：1。 答案第7页，共7页