精品解析:安徽怀宁县高河中学2025-2026学年度第二学期期中考试高二物理试题
2026-07-07
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资源信息
| 学段 | 高中 |
| 学科 | 物理 |
| 教材版本 | - |
| 年级 | 高二 |
| 章节 | - |
| 类型 | 试卷 |
| 知识点 | - |
| 使用场景 | 同步教学-期中 |
| 学年 | 2026-2027 |
| 地区(省份) | 安徽省 |
| 地区(市) | 安庆市 |
| 地区(区县) | 怀宁县 |
| 文件格式 | ZIP |
| 文件大小 | 1.54 MB |
| 发布时间 | 2026-07-07 |
| 更新时间 | 2026-07-07 |
| 作者 | 学科网试题平台 |
| 品牌系列 | - |
| 审核时间 | 2026-07-07 |
| 下载链接 | https://m.zxxk.com/soft/58700185.html |
| 价格 | 3.00储值(1储值=1元) |
| 来源 | 学科网 |
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内容正文:
高河中学2025-2026学年度第二学期期中考试
高二物理试题
一、单项选择题:本题共8小题,每小题4分,共32分。在每小题给出的四个选项中,只有一项是符合题目要求的。
1. 以下关于振动和光的说法中正确的是( )
A. 物体做受迫振动时如果增大驱动力的频率,则物体做受迫振动的振幅会增大
B. 光导纤维由内芯和外套两层组成,内芯的折射率比外套的小
C. 拍摄水中景物时,在照相机镜头前装上偏振滤光片,可以减弱反射光的影响
D. 单缝衍射的图象与双缝干涉产生的图象相同:各条纹等宽、等亮、等间距
2. 如图所示,为了观察波的产生与传播,某同学用手握住一条较长软绳的左端上下抖动,让绳左端做简谐运动,绳上形成一列简谐横波,A为绳上一标记点。下列说法正确的是( )
A. 图中A点速度方向为竖直向下
B. 图中A点速度方向为水平向右
C. 仅增大手上下抖动的频率则波长变小
D. 仅增大手上下抖动的频率则波速变大
3. 艺术体操带操是一项极具观赏性和艺术性的运动项目,它要求运动员手持彩带,在音乐的伴奏下完成各种优美、流畅的动作。如果某段时间里彩带波形可视为简谐波,如图甲所示为运动员彩带表演过程中t=0时刻的波形图,P是平衡位置x=4m处的质点,图乙为质点P的振动图像,则( )
A. 该简谐波的传播速度为0.5m/s
B. 该简谐波沿轴负方向传播
C. m处的质点在s时位于平衡位置
D. 质点在s时间内运动的路程为200cm
4. 下面左图为双缝干涉实验装置示意图,右图为用该装置实验时得到的甲、乙两种单色光的干涉条纹。下列说法正确的是( )
A. 若甲光是蓝光,乙光可能是红光
B. 将光屏移近双缝,其他条件不变,干涉条纹间距变小
C. 换一个双缝之间距离更小的双缝,其他条件不变,干涉条纹间距变小
D. 用白光进行实验,光屏上无干涉条纹
5. 质子和 α 粒子在同一匀强磁场中做半径相同的圆周运动,已知 α 粒子质量是质子的4倍,电荷量是质子的2倍。则下列说法正确的是( )
A. 质子和α粒子的速度大小之比为1:2
B. 质子和α粒子的周期之比为2:1
C. 质子和α粒子的动量之比为1:2
D. 质子和α粒子的动能之比为2:1
6. 长度为L的水平板上方区域存在垂直纸面向里、磁感应强度大小为B的匀强磁场,从距水平板中心正上方的P点处以水平向右的速度释放一个质量为m、电荷量为e的电子,若电子能打在水平板上,速度应满足( )
A. B.
C. D. 或
7. 如图所示,空间中有一磁感应强度为B,方向垂直纸面向里的圆形匀强磁场,其半径为。现让一带电粒子(质量为、电荷量为)以一定速度从点沿直径AOB方向射入磁场,当入射速度为时,粒子从点射出磁场,OA与OC成角,不计粒子重力。下列说法正确的是( )
A. 粒子在磁场中做圆周运动的半径等于
B. 粒子在磁场中的运动时间等于
C. 若仅增大磁感应强度,粒子在磁场中做圆周运动的半径增大
D. 若仅增大射入速度,粒子在磁场中的运动时间变长
8. 如图,在一水平、固定的闭合导体圆环上方,有一条形磁铁(N极朝上,S极朝下)由静止开始下落,磁铁从圆环中穿过且不与圆环接触,关于圆环中感应电流的方向(从上向下看),下列说法中正确的是
A. 总是顺时针 B. 总是逆时针
C. 先顺时针后逆时针 D. 先逆时针后顺时针
二、多项选择题:本题共2小题,每小题5分,共10分。每小题有多个选项符合要求。全部选对的得5分,选对但不全的得3分,有错选的得0分。
9. 如图所示,一质量的杆放在倾角的光滑金属轨道上,轨道间距,电路中电流。为使杆静止,在空间加上垂直于杆的某一方向的匀强磁场,取,,,关于所加磁场,下列说法正确的是( )
A. 若磁场方向竖直向上,则磁感应强度大小为
B. 若磁场方向竖直向下,则磁感应强度大小为
C. 若要所加磁场的磁感应强度最小,则最小为
D. 若要所加磁场的磁感应强度最小,则磁场方向应垂直轨道平面斜向上
10. 如图所示,回旋加速器由两个铜质半圆D形金属盒D1、D2构成,其间留有缝隙,缝隙处接交流电源。D形盒处于匀强磁场中,磁场方向垂直于盒底面,盒的圆心附近置有粒子源,若粒子源射出的粒子带电荷量为q(q>0),质量为m,粒子最大回旋半径为R,下列说法正确的是( )
A. 回旋加速器的磁场方向一定做周期性变化
B. 粒子被加速后的最大速度随加速电压增大而增大
C. 交流电压的周期
D. 粒子飞出加速器的动能为
三、实验题(本题共2小题,每空2分,共16分)
11. 某实验小组利用单摆测当地的重力加速度,实验装置如图甲所示。
(1)实验时用螺旋测微器测量小球直径,示数如图乙所示,则读数为________mm。
(2)关于该实验,下列说法正确的是________。
A. 摆线要选择细些的、伸缩性大些的,并且适当长一些
B. 测量摆长时应将摆线长加上小球半径作为摆长
C. 为了使单摆的周期大一些,方便测量,开始时要拉开摆球,使摆角较大
D. 摆球振动稳定后,当摆球运动至最低点处开始计时,记下摆球做50次全振动所用的时间t,则单摆周期
(3)实验中,若直接使用公式计算重力加速度,发现某次测得的重力加速度的值偏大,其原因可能是________。
A. 摆线具有弹性,摆动时绳子伸长 B. 以摆线的长度作为摆长来进行计算
C. 把次全振动时间误当成n次全振动时间 D. 在加速上升的电梯中做此实验
(4)通过改变摆线的长度,该小组测得多组摆长L和对应的周期的平方,画出的图像如图丙所示,若图像的斜率为k,纵截距为b,可得当地的重力加速度大小为________。
12. 在“测玻璃的折射率”实验中。
(1)为了取得较好的实验效果,下列操作正确的是( )
A. 必须选用上下表面平行的玻璃砖
B. 大头针应垂直地插在纸面上
C. 选择的入射角应尽量小些
D. 大头针和及和之间的距离适当大些
(2)甲同学在量入射角和折射角时,由于没有量角器,在完成了光路图以后,以O点为圆心,为半径画圆,交延长线于C点,过A点和C点作垂直法线的直线分别交于B点和D点,如图所示,若他测得,,则可求出玻璃的折射率___________;
(3)在用插针法测定玻璃砖折射率的实验中,甲、乙两位同学在纸上画出的界面、与玻璃砖位置的关系分别如图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___________;乙同学测得的折射率与真实值相比___________。(均选填“偏大”“偏小”或“不变”)
四、计算题(本题共3小题,共42分。解答时应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤。只写出最后答案的不能得分,有数值计算的题,答案中必须明确写出数值和单位)
13. 如图所示为一横截面为直角三角形ABC的玻璃棱镜,其中∠A=30°,D点在AC边上,A、D间距为L,AB=2L。一条光线平行于AB边从D点射入棱镜,经AB边反射后垂直BC边射出,已知真空中的光速为c,求:
(1)通过计算说明光束能否在AB面上发生全反射;
(2)光束在三棱镜中传播的时间。
14. 如图所示,为直角坐标系,第一象限的三角形范围内有垂直坐标平面向外的匀强磁场,。第二象限内有沿轴正方向的匀强电场,一个质量为、电荷量为的粒子从轴上的P(,)点以大小为的速度沿轴正方向射入匀强电场,经电场偏转后从轴上的Q(,)点进入匀强磁场,刚好不从边射出磁场,不计粒子的重力,求:
(1)粒子射出匀强电场时,速度与轴的夹角;
(2)匀强电场的电场强度大小;
(3)匀强磁场的磁感应强度大小。
15. 如图所示,光滑水平地面上,水平轻质弹簧一端固定在竖直挡板上,另一端连接着物块乙,初始时乙静止。足够长的木板左端放置着物块甲,两者一起以大小、方向水平向右的速度从乙的左侧开始运动。木板与乙发生弹性碰撞(碰撞时间极短)后乙做简谐运动,一段时间(该时间内木板未与乙再次碰撞)后木板与甲一起以大小的速度向左做匀速直线运动。已知物块甲、木板的质量分别为,m2=0.3kg,弹簧的劲度系数k=360N/m且弹簧的弹性势能E与形变量x的关系式为,弹簧始终在弹性限度内。求:
(1)木板与乙碰撞后瞬间木板的速度大小v2;
(2)乙的质量;
(3)乙做简谐运动的振幅A和最大加速度a。
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高河中学2025-2026学年度第二学期期中考试
高二物理试题
一、单项选择题:本题共8小题,每小题4分,共32分。在每小题给出的四个选项中,只有一项是符合题目要求的。
1. 以下关于振动和光的说法中正确的是( )
A. 物体做受迫振动时如果增大驱动力的频率,则物体做受迫振动的振幅会增大
B. 光导纤维由内芯和外套两层组成,内芯的折射率比外套的小
C. 拍摄水中景物时,在照相机镜头前装上偏振滤光片,可以减弱反射光的影响
D. 单缝衍射的图象与双缝干涉产生的图象相同:各条纹等宽、等亮、等间距
【答案】C
【解析】
【详解】A.如图所示
驱动力的频率f等于物体的固有频率时,系统发生共振,振幅最大,当时,随f的增大,振幅增大,当时,随f的增大,振幅减小,物体做受迫振动时如果增大驱动力的频率,物体做受迫振动的振幅不一定增大,选项A错误;
B.光导纤维的构造由内芯和外套两层组成。内芯的折射率比外套的大,光传播时在内芯与外套的界面上发生全反射,选项B错误;
C.拍摄水中景物时,在照相机镜头前装上偏振滤光片,可以减弱反射光的影响,选项C正确;
D.单缝衍射的图象与双缝干涉产生的图象不相同:中间条纹最宽、最亮,选项D错误。
故选C。
2. 如图所示,为了观察波的产生与传播,某同学用手握住一条较长软绳的左端上下抖动,让绳左端做简谐运动,绳上形成一列简谐横波,A为绳上一标记点。下列说法正确的是( )
A. 图中A点速度方向为竖直向下
B. 图中A点速度方向为水平向右
C. 仅增大手上下抖动的频率则波长变小
D. 仅增大手上下抖动的频率则波速变大
【答案】C
【解析】
【详解】AB.简谐横波向右传播,根据波形平移法可知,图中A点速度方向为竖直向上,故AB错误;
CD.机械波的波速由介质决定,仅增大手上下抖动的频率,波速不变,由可知,波长变小,故C正确,D错误。
故选C。
3. 艺术体操带操是一项极具观赏性和艺术性的运动项目,它要求运动员手持彩带,在音乐的伴奏下完成各种优美、流畅的动作。如果某段时间里彩带波形可视为简谐波,如图甲所示为运动员彩带表演过程中t=0时刻的波形图,P是平衡位置x=4m处的质点,图乙为质点P的振动图像,则( )
A. 该简谐波的传播速度为0.5m/s
B. 该简谐波沿轴负方向传播
C. m处的质点在s时位于平衡位置
D. 质点在s时间内运动的路程为200cm
【答案】D
【解析】
【详解】A.由甲图可知,该波的波长,由乙图可知,该波的周期为,故该波的波速,故A错误;
B.由乙图可知,时刻P点向下振动,根据“上、下坡”法可知,该波沿x正方向传播,故B错误;
C.由甲图可知,时,处的质点位于波谷,经过半个周期,其应位于波峰,故处的质点在时位于波峰,故C错误;
D.由乙图可知,质点的振幅为,质点P经过,通过的路程应为,故D正确。
故选D。
4. 下面左图为双缝干涉实验装置示意图,右图为用该装置实验时得到的甲、乙两种单色光的干涉条纹。下列说法正确的是( )
A. 若甲光是蓝光,乙光可能是红光
B. 将光屏移近双缝,其他条件不变,干涉条纹间距变小
C. 换一个双缝之间距离更小的双缝,其他条件不变,干涉条纹间距变小
D. 用白光进行实验,光屏上无干涉条纹
【答案】B
【解析】
【详解】A.由
可知甲的干涉条纹间距大,所以甲的波长长,则甲光可能是红光,乙光可能是蓝光,故A错误;
BC.根据干涉图样中两相邻亮条纹的间距
可知若要干涉条纹间距变小,可以将光屏移近双缝,或增大双缝之间的距离,故B正确,C错误;
D.用白光进行实验,则干涉条纹是彩色条纹且中央亮纹是白色的,其它亮纹中红色波长最长在最外侧,紫色光波长最短在最内侧,故D错误。
故选B。
5. 质子和 α 粒子在同一匀强磁场中做半径相同的圆周运动,已知 α 粒子质量是质子的4倍,电荷量是质子的2倍。则下列说法正确的是( )
A. 质子和α粒子的速度大小之比为1:2
B. 质子和α粒子的周期之比为2:1
C. 质子和α粒子的动量之比为1:2
D. 质子和α粒子的动能之比为2:1
【答案】C
【解析】
【详解】A.带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的半径
因为α 粒子质量是质子的4倍,电荷量是质子的2倍,做半径相同的圆周运动,所以质子和α粒子的速度大小之比为2:1,故A错误;
B. 带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的周期
因为α 粒子质量是质子的4倍,电荷量是质子的2倍,所以质子和α粒子的周期之比为1:2,故B错误;
C.因为粒子的动量
因为α 粒子质量是质子的4倍,电荷量是质子的2倍,所以质子和α粒子的动量之比为1:2,故C正确;
D.粒子的动能
因为α 粒子质量是质子的4倍,电荷量是质子的2倍,所以质子和α粒子的动能之比为1:1,故D错误。
故选C。
6. 长度为L的水平板上方区域存在垂直纸面向里、磁感应强度大小为B的匀强磁场,从距水平板中心正上方的P点处以水平向右的速度释放一个质量为m、电荷量为e的电子,若电子能打在水平板上,速度应满足( )
A. B.
C. D. 或
【答案】C
【解析】
【详解】电子在磁场中做匀速圆周运动,由洛伦兹力提供向心力,则有
解得
根据分析,当半径很小或者半径很大时,电子均不能够到达水平板上,两个临界点轨迹分别与水平板相切、轨迹恰好经过水平板两端点,如图所示
根据几何关系可知
,
解得
或
则有
故选C。
7. 如图所示,空间中有一磁感应强度为B,方向垂直纸面向里的圆形匀强磁场,其半径为。现让一带电粒子(质量为、电荷量为)以一定速度从点沿直径AOB方向射入磁场,当入射速度为时,粒子从点射出磁场,OA与OC成角,不计粒子重力。下列说法正确的是( )
A. 粒子在磁场中做圆周运动的半径等于
B. 粒子在磁场中的运动时间等于
C. 若仅增大磁感应强度,粒子在磁场中做圆周运动的半径增大
D. 若仅增大射入速度,粒子在磁场中的运动时间变长
【答案】B
【解析】
【详解】A.粒子在磁场中做匀速圆周运动,运动轨迹如下图所示
根据几何关系可知,,A错误;
B.粒子在磁场中的运动时间等于,B正确;
C.根据可得;若仅增大磁感应强度,粒子在磁场中做圆周运动的半径减小,C错误;
D.若仅增大射入速度,粒子在磁场中的运动的半径变大,圆弧所对的圆心角减小,则时间变短,D错误。
故选B。
8. 如图,在一水平、固定的闭合导体圆环上方,有一条形磁铁(N极朝上,S极朝下)由静止开始下落,磁铁从圆环中穿过且不与圆环接触,关于圆环中感应电流的方向(从上向下看),下列说法中正确的是
A. 总是顺时针 B. 总是逆时针
C. 先顺时针后逆时针 D. 先逆时针后顺时针
【答案】C
【解析】
【详解】由图示可知,在磁铁下落过程中,穿过圆环的磁场方向向上,在磁铁靠近圆环时,穿过圆环的磁通量变大,在磁铁远离圆环时穿过圆环的磁通量减小,由楞次定律可知,从上向下看,圆环中的感应电流先沿顺时针方向,后沿逆时针方向,故C正确.
故选C.
二、多项选择题:本题共2小题,每小题5分,共10分。每小题有多个选项符合要求。全部选对的得5分,选对但不全的得3分,有错选的得0分。
9. 如图所示,一质量的杆放在倾角的光滑金属轨道上,轨道间距,电路中电流。为使杆静止,在空间加上垂直于杆的某一方向的匀强磁场,取,,,关于所加磁场,下列说法正确的是( )
A. 若磁场方向竖直向上,则磁感应强度大小为
B. 若磁场方向竖直向下,则磁感应强度大小为
C. 若要所加磁场的磁感应强度最小,则最小为
D. 若要所加磁场的磁感应强度最小,则磁场方向应垂直轨道平面斜向上
【答案】AD
【解析】
【详解】A.若磁场方向竖直向上,由左手定则可知,杆受安培力方向水平向右,金属导轨光滑,杆在重力、支持力和安培力的作用下静止,由平衡条件可知
解得
A正确;
B.若磁场方向竖直向下,由左手定则可知,杆受安培力方向水平向左,由受力分析可知,杆不会静止,B错误;
CD.杆静止,由平衡条件可知,支持力和安培力的合力与重力大小相等,方向相反,画出力的矢量三角形,如图所示
可知当安培力与支持力垂直时,安培力最小,磁感应强度最小,则有
解得
根据左手定则,可知磁场方向应垂直轨道平面斜向上,C错误,D正确。
故选AD。
10. 如图所示,回旋加速器由两个铜质半圆D形金属盒D1、D2构成,其间留有缝隙,缝隙处接交流电源。D形盒处于匀强磁场中,磁场方向垂直于盒底面,盒的圆心附近置有粒子源,若粒子源射出的粒子带电荷量为q(q>0),质量为m,粒子最大回旋半径为R,下列说法正确的是( )
A. 回旋加速器的磁场方向一定做周期性变化
B. 粒子被加速后的最大速度随加速电压增大而增大
C. 交流电压的周期
D. 粒子飞出加速器的动能为
【答案】CD
【解析】
【详解】A.粒子在磁场中做匀速圆周运动,由左手定则可知,洛伦兹力使粒子偏转,则所加的磁场方向不变化,A错误;
C.据回旋加速器的工作原理知,交流电压的周期等于粒子在磁场运动的周期
C正确;
BD.根据
解得
带电粒子从D形盒中射出时的动能
B错误,D正确。
故选CD。
三、实验题(本题共2小题,每空2分,共16分)
11. 某实验小组利用单摆测当地的重力加速度,实验装置如图甲所示。
(1)实验时用螺旋测微器测量小球直径,示数如图乙所示,则读数为________mm。
(2)关于该实验,下列说法正确的是________。
A. 摆线要选择细些的、伸缩性大些的,并且适当长一些
B. 测量摆长时应将摆线长加上小球半径作为摆长
C. 为了使单摆的周期大一些,方便测量,开始时要拉开摆球,使摆角较大
D. 摆球振动稳定后,当摆球运动至最低点处开始计时,记下摆球做50次全振动所用的时间t,则单摆周期
(3)实验中,若直接使用公式计算重力加速度,发现某次测得的重力加速度的值偏大,其原因可能是________。
A. 摆线具有弹性,摆动时绳子伸长 B. 以摆线的长度作为摆长来进行计算
C. 把次全振动时间误当成n次全振动时间 D. 在加速上升的电梯中做此实验
(4)通过改变摆线的长度,该小组测得多组摆长L和对应的周期的平方,画出的图像如图丙所示,若图像的斜率为k,纵截距为b,可得当地的重力加速度大小为________。
【答案】(1)11.700##11.699##11.701 (2)BD (3)CD
(4)
【解析】
【小问1详解】
读数为。
【小问2详解】
A.摆线不能有伸缩性,应适当细些、长些,故A错误;
B.摆长为摆线长加小球半径,故B正确;
C.单摆测重力加速度的前提是摆角小于5°,故C错误;
D.当摆球运动至最低点处开始计时,误差最小,50次全振动所用的时间t,则单摆周期,故D正确。
故选BD。
【小问3详解】
根据,得
A.摆线具有伸缩性,则摆长测量值偏小,则g的测量值偏小,故A错误;
B.以摆线的长度作为摆长来进行计算,摆长测量值偏小,则g的测量值偏小,故B错误;
C.把次全振动时间误当成n次全振动时间,T的测量值偏小,则g的测量值偏大,故C正确;
D.在加速上升的电梯中做此实验,等效重力加速度大于g,则g的测量值偏大,故D正确。
故选CD。
【小问4详解】
[1][2]图丙中,图像交纵轴于正半轴,这是由于把摆线长当成摆长造成的,但这并不会改变图像的斜率,由,得
则
得
12. 在“测玻璃的折射率”实验中。
(1)为了取得较好的实验效果,下列操作正确的是( )
A. 必须选用上下表面平行的玻璃砖
B. 大头针应垂直地插在纸面上
C. 选择的入射角应尽量小些
D. 大头针和及和之间的距离适当大些
(2)甲同学在量入射角和折射角时,由于没有量角器,在完成了光路图以后,以O点为圆心,为半径画圆,交延长线于C点,过A点和C点作垂直法线的直线分别交于B点和D点,如图所示,若他测得,,则可求出玻璃的折射率___________;
(3)在用插针法测定玻璃砖折射率的实验中,甲、乙两位同学在纸上画出的界面、与玻璃砖位置的关系分别如图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___________;乙同学测得的折射率与真实值相比___________。(均选填“偏大”“偏小”或“不变”)
【答案】(1)BD (2)1.6
(3) ①. 偏小 ②. 不变
【解析】
【小问1详解】
A.玻璃上下表面不平行也能测出折射率,故A错误;
B.为了减小误差,大头针应垂直地插在纸面上,故B正确;
C.选择的入射角应尽量大一些,以减小测量误差,故C错误;
D.大头针P1和P2及P3和P4之间的距离适当大些,可减小确定光线时产生的误差,故D正确。
故选BD。
【小问2详解】
根据几何关系可得玻璃的折射率为
【小问3详解】
[1]如图为在①图中分别作出的实际光路图(图中实线)和以 ab、cd为界面、以大头针留的痕迹作为出射光线画的实验光路图(图中虚线)
比较实际光路图的折射角与实验光路图的折射角关系可知:折射角测量值偏大,则甲同学测得的折射率与真实值相比偏小;
[2]②图中对折射率的测量无影响,即乙同学测得的折射率与真实值相比不变。
四、计算题(本题共3小题,共42分。解答时应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤。只写出最后答案的不能得分,有数值计算的题,答案中必须明确写出数值和单位)
13. 如图所示为一横截面为直角三角形ABC的玻璃棱镜,其中∠A=30°,D点在AC边上,A、D间距为L,AB=2L。一条光线平行于AB边从D点射入棱镜,经AB边反射后垂直BC边射出,已知真空中的光速为c,求:
(1)通过计算说明光束能否在AB面上发生全反射;
(2)光束在三棱镜中传播的时间。
【答案】(1)能;(2)
【解析】
【详解】光路如图所示
(1)因为光线垂直边射出,可知,光线在点发生反射,根据光的反射定律有,根据几何关系可知,光线平行于边从点射入棱镜,入射角,由折射定律有
根据几何关系可得光束在界面上的入射角大于临界角,因此光线能在面上发生全反射。
(2)为等腰三角形,由几何关系有
又
则
光线在棱镜中传播的路程为
光线在棱镜中传播的速度
光线在棱镜中传播的时间为
14. 如图所示,为直角坐标系,第一象限的三角形范围内有垂直坐标平面向外的匀强磁场,。第二象限内有沿轴正方向的匀强电场,一个质量为、电荷量为的粒子从轴上的P(,)点以大小为的速度沿轴正方向射入匀强电场,经电场偏转后从轴上的Q(,)点进入匀强磁场,刚好不从边射出磁场,不计粒子的重力,求:
(1)粒子射出匀强电场时,速度与轴的夹角;
(2)匀强电场的电场强度大小;
(3)匀强磁场的磁感应强度大小。
【答案】(1)
(2)
(3)
【解析】
【小问1详解】
带电粒子在轴方向做匀速直线运动可得
设末速度大小为,在轴方向做匀加速运动可得
离开电场时速度与轴夹角满足
解得
【小问2详解】
沿轴方向有
沿轴方向有
在匀强电场中,设电场强度大小为,由牛顿第二定律可得
解得
【小问3详解】
由于带电粒子刚好不从边射出磁场,则其运动轨迹与相切,如图所示
由几何关系得带电粒子在磁场中做圆周运动的半径
此时洛伦兹力充当向心力,有
代入数据解得
15. 如图所示,光滑水平地面上,水平轻质弹簧一端固定在竖直挡板上,另一端连接着物块乙,初始时乙静止。足够长的木板左端放置着物块甲,两者一起以大小、方向水平向右的速度从乙的左侧开始运动。木板与乙发生弹性碰撞(碰撞时间极短)后乙做简谐运动,一段时间(该时间内木板未与乙再次碰撞)后木板与甲一起以大小的速度向左做匀速直线运动。已知物块甲、木板的质量分别为,m2=0.3kg,弹簧的劲度系数k=360N/m且弹簧的弹性势能E与形变量x的关系式为,弹簧始终在弹性限度内。求:
(1)木板与乙碰撞后瞬间木板的速度大小v2;
(2)乙的质量;
(3)乙做简谐运动的振幅A和最大加速度a。
【答案】(1)4m/s
(2)
(3)0.2m,
【解析】
【小问1详解】
以水平向右为正方向,木板与乙碰撞后,甲与木板构成的系统动量守恒,有
解得
即木板与乙碰撞后木板的速度大小为4m/s
【小问2详解】
木板与乙发生弹性碰撞,根据动量守恒有
根据能量守恒有
解得,
【小问3详解】
设乙做简谐运动的振幅为 A,根据能量守恒有
解得A=0.2m
乙在最大位移处有最大加速度,根据牛顿第二定律有
解得
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