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高二物理
一、单项选择题(本题共7 小题,每小题4分,共 28 分。在每小题给出的四个选项中,只有一项符合题目要求。)
1. 如图所示,在张紧的绳上挂了a、b、c、d四个单摆,四个单摆的摆长关系为lc>lb=ld>la,先让d摆摆动起来(摆角小于5°),则下列说法中正确的是 ( ).
A. b摆发生振动,其余摆均不动
B. 所有摆均以相同摆角振动
C. 摆动过程中,b摆的振幅最大
D. 摆动过程中,c摆的周期最大
【答案】C
【解析】
【详解】d摆摆动起来后,通过水平绳子对a、b、c三个摆施加周期性的驱动力,使a、b、c三摆做受迫振动,a、b、c三摆做受迫振动的频率等于驱动力的频率,由于驱动力频率相同,则a、b、c三摆均以相同频率振动,周期相等;由于b的摆长与d的摆长相等,所以b摆发生共振,振幅最大,摆角最大,故C正确,ABD错误.
2. 某小组用图甲装置进行双缝干涉实验,调节完毕后,在屏上观察到如图乙所示的竖直条纹。下列说法正确的是( )
A. 装置中的双缝沿水平方向放置
B. 仅向右移动单缝,使之靠近双缝,干涉条纹间距将变大
C. 仅更换双缝间距更小的双缝,干涉条纹间距将变大
D. 仅将红色滤光片换为绿色滤光片,干涉条纹间距将变大
【答案】C
【解析】
【详解】A.根据图乙可知,装置中的双缝沿竖直方向放置,故A错误;
B.根据双缝干涉的条纹间距公式,仅向右移动单缝,条纹间距不变,故B错误;
C.仅更换双缝间距更小的双缝,d变小,干涉条纹间距将变大,故C正确;
D.仅将红色滤光片换为绿色滤光片,波长变小,干涉条纹间距将变小,故D错误。
故选C。
3. 分子a固定在x轴上的O点,分子b由较远处只在分子力的作用下沿x轴负方向运动,其分子势能随两分子距离的变化规律如图所示。下列说法中正确的是( )
A. 从较远处到处,分子b的速度先增大后减小
B. 从较远处到处,分子b的加速度先增大后减小
C. 分子b在处,两分子间的作用力最大
D. 分子b在处,两分子间的作用力为零
【答案】A
【解析】
【详解】A.由图可知,分子b从较远处到处其分子势能先减小后增大,故分子b的分子动能先增大后减小,在处时分子b的分子势能最小,分子动能最大,所以此过程分子b的速度先增大后减小,故A正确;
BCD.由图可知,在处时分子b的分子势能最小,分子动能最大,即分子b的在处所受的分子间的作用力为零,所以在该过程中分子b所受分子间的作用力先增大后减小再增大,故分子b的加速度先增大后减小再增大,故BCD错误。
故选A。
4. 如图甲所示,一束复色光经玻璃砖折射后分成、两束单色光。用光照射光电管时,电流表有示数,如图乙所示,若使电流表的示数增大,可以采取的措施是( )
A. 增加光的照射时间 B. 增强光的光照强度
C. 将滑动变阻器的滑片向左移动 D. 换用相同光照强度的光照射
【答案】B
【解析】
【详解】A.光电流大小与光照时间无关,故A错误;
B.增大b光的光照强度,即单位时间内逸出的光电子数目增多,则光电流增大,故B正确;
C.滑片向左移动,板间的正向电压减小,如果原来没有达到饱和电流,则光电流会减小,如果已经达到了饱和电流,则光电流可能保持不变,然后减小,故C错误;
D.由甲图可知a光的折射率大于b光的折射率,所以a光的频率大于b光的频率,用光照强度相同的a光照射,则单位时间内逸出的光电子数目会减小,则光电流减小,故D错误。
故选B。
5. 医学治疗中常用放射性核素产生射线,而是由半衰期相对较长的衰变产生的。对于质量为的,经过时间t后剩余的质量为m,其图线如图所示。从图中可以得到的半衰期为( )
A. B. C. D.
【答案】C
【解析】
【分析】
【详解】由图可知从到恰好衰变了一半,根据半衰期的定义可知半衰期为
故选C。
6. 一列沿x轴正方向传播的简谐横波,振幅为2cm,波速为2m/s。如图,在波的传播方向上两质点a、b的平衡位置相距0.4m(小于一个波长),当质点a在波峰位置时,质点b在x轴下方与x轴相距1cm的位置。则下列说法不正确的是( )
A. 从此时刻起经过0.5s,b点可能在波谷位置
B. 从此时刻起经过0.5s,b点可能在波峰位置
C. 此波的周期可能为0.6s
D. 此波的周期可能为1.0s
【答案】D
【解析】
【详解】AC.第一种情况如图所示
根据图像得
解得
周期为
再经0.5s,波向右移动的距离为
波形向右移动1m,波峰在1m处,如图所示
从图像可知,b点在波谷处。故AC正确,与题意不符;
BD.第二种情况,如图所示
根据图像得
解得
周期为
再经0.5s,波向右移动的距离为
波形向右移动0.4m,波峰在0.4m处,如图所示
根据图像,b点在波峰处。故B正确,与题意不符;D错误,与题意相符。
本题选不正确的故选D。
7. 一定质量的气体保持压强不变,它从0℃升到5℃的体积增量为ΔV1;从10 ℃升到15 ℃的体积增量为ΔV2,则( )
A. ΔV1=ΔV2 B. ΔV1>ΔV2
C. ΔV1<ΔV2 D. 无法确定
【答案】A
【解析】
【详解】一定质量的理想气体,在压强不变的情况下发生等压变化,根据盖·吕萨克定律得
由数学知识可得
则
由
T=t+273K
可得
所以
据题条件知,从5℃升到10℃温度的变化量等于从15℃升到20℃温度的变化量,所以可得
故选A。
二、多项选择题(本题共3小题,每小题6分,共 18 分。每个小题有多项符合题目要求,全部选对的得6分,选对但不全的得3分,有选错的得0分。)
8. 下列说法正确的是( )
A. 电磁波谱按照波长由大到小顺序排列为:无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线
B. 爱因斯坦通过研究黑体辐射提出能量子的概念,成为量子力学的奠基人之一
C. 紫外线可以消毒,X射线可以用于诊断病情,γ射线可以摧毁病变细胞
D. 机场处用红外线对旅客的行旅箱进行安全检查
【答案】AC
【解析】
【详解】A.电磁波谱按照波长由大到小顺序排列为:无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线,选项A正确;
B.普朗克通过研究黑体辐射提出能量子的概念,成为量子力学的奠基人之一,选项B错误;
C.紫外线可以消毒,X射线可以用于诊断病情,γ射线可以摧毁病变细胞,选项C正确;
D.机场处用X射线对旅客的行旅箱进行安全检查,选项D错误。
故选AC。
9. 如图所示,将一只轻弹簧上端悬挂在天花板上,下端连接物体A,A下面再用棉线挂一物体B,A、B质量相等,g为当地重力加速度,不计空气阻力。烧断棉线,下列说法中正确的是( )
A. 烧断棉线瞬间,A的加速度大小为g
B. 烧断棉线之后,A向上先加速后减速
C. 烧断棉线之后,A在运动中机械能守恒
D. 当弹簧恢复原长时,A的速度恰好减到零
【答案】ABD
【解析】
【详解】A.设A、B质量为m,烧断棉线前,对A、B整体受力分析知,弹簧的弹力为
烧断棉线瞬间,弹簧的弹力不变,对物体A,根据牛顿第二定律可得
解得
A正确;
B.烧断棉线后,A在弹力和重力的作用下向上运动,弹力先大于重力,后小于重力,所以物体A向上先加速后减速,B正确;
C.烧断棉线后,A受弹簧弹力作用且弹力对A会做功,故A的机械能不守恒,但A和弹簧组成的系统机械能守恒,C错误;
D.烧断棉线后,A在重力和弹力的作用下做简谐运动,在最低点回复力大小为
方向向上,根据对称性可知,在最高点回复力大小为
方向向下,即
解得
故在最高点速度为零时,弹簧弹力为零,即弹簧恢复原长,D正确。
故选ABD。
10. 如图甲所示,我国航天员王亚平在天宫课堂上演示了微重力环境下的神奇现象。液体呈球状,往其中央注入空气,可以在液体球内部形成一个同心球形气泡。假设此液体球其内外半径之比为,由a、b两种颜色的光组成的细复色光束在过球心的平面内,从A点以i=45°的入射角射入球中,a、b两条折射光线如图乙所示,其中b光的折射光线刚好与液体球内壁相切。下列说法正确的是( )
A. 该液体材料对a光的折射率大于对b光的折射率
B. a光在液体球中的传播速度比b光的大
C. 该液体材料对b光的折射率为2
D. 若增大入射角i,b光可能因发生全反射而无法射出液体球
【答案】AC
【解析】
【详解】AB.根据折射率的公式
可知,以相同的入射角射入球中时,a光的折射角较小,故其折射率较大,由
可知a光在液体球中的传播速度比b光的大小,故A正确,B错误;
C.如图所示
可知b光线的折射角
故该液体对b光的折射率
故C正确;
D.若继续增大入射角i,b光的折射角增大,光线远离同心球形气泡,光线从液体材料射出时的入射角与射入液体材料时的折射角大小相等,根据光的可逆性可知不会发生全反射,故D错误。
故选AC。
三、实验题(共2小题,共14分)
11. 某同学进行“单摆周期与重力加速度定量关系的实验研究”,在伽利略用斜面“淡”重力思想的启发下,创设了“重力加速度”可以人为调节的实验环境。如图1所示,在水平地面上固定一倾角θ可调的光滑斜面,把摆线一端固定于斜面上的O点,使摆线平行于斜面。小角度拉开摆球至A点,静止释放后,摆球在ABC之间做简谐运动。某次实验中,该同学通过力传感器(图中未画出)测得摆线的拉力F随时间t变化的关系如图2所示,其中T0已知,当地的重力加速度大小为g,摆球质量为m。
(1)实验中测得摆球的周期T为__________(用T0表示)。
(2)如图1所示,若摆球在A点的摆角为α,则摆球在A点的回复力是( )
A. B. C. D.
(3)该同学多次调节斜面的倾角θ,测出相应的摆球周期T,并以T2为纵坐标,以_______(填“sin”或“”)为横坐标,绘制的图像是一条直线,则可以得到实验结论。
【答案】(1)
(2)C (3)
【解析】
【小问1详解】
摆球经过最高点时,拉力最小,经过最低点时,拉力最大,由图可知,摆球的周期T为
【小问2详解】
由于摆球在斜面内摆动,所以在A点的回复力为小球所受重力沿斜面向下的分量再分解到A点切线方向的分力,所以
故选C。
【小问3详解】
根据单摆周期公式
所以
所以应以T2为纵坐标,以为横坐标,绘制的图像是一条直线,则可以得到实验结论。
12. 某实验小组探究“一定质量的气体在温度不变时,压强与体积的关系”时,设计了如下实验:用注射器封闭一部分气体并连接装置,如图甲所示,从注射器上读出封闭气体的体积V,由计算机显示出压强p,改变气体体积,根据实验数据画出的图像如图乙所示。
(1)实验操作中,柱塞上均匀涂抹润滑油,主要目的是______________;
(2)关于该实验的操作,下列说法正确的有_________;
A.应缓慢推拉柱塞
B.用手握紧注射器推拉柱塞
C.若压强传感器与注射器之间的软管脱落,应立即重新接上,继续实验
(3)若该实验的误差仅由注射器与传感器之间细管中的气体体积导致,由图乙得大小为_________。(结果保留l位小数)
【答案】 ①. 封闭气体,防止漏气 ②. A ③. 1.0##0.9##1.1
【解析】
【详解】(1)[1]在活塞上涂润滑油既可以减小摩擦,又可以封闭气体,防止漏气;
(2)[2] A.应缓慢推拉柱塞,是封闭气体与外界温度保持一致,故A正确;
B.用手握紧注射器推拉柱塞会改变封闭气体的温度,所以不能用手握注射器,故B错误;
C.若压强传感器与注射器之间的软管脱落,气体质量变化,应重新实验,故C错误。
故选A。
(3)[3]由
可得
结合图线可知大小为
四、计算题(本题共3小题,共40分。作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. 某同学欲测量一形状不规则又易溶于水的固体体积,他采用如图所示的装置,将上端开口的隔热性良好的圆柱形汽缸竖直放置在水平面上,先将被测物体轻放在汽缸底部,再用横截面积为S=0.2 m2的活塞从上端开口处放下并封闭一定质量的理想气体,待活塞稳定后测得活塞到汽缸底部高度h=0.5 m,此时气体温度t1=27 ℃,接通电热丝将气体加热到t2=77 ℃时,活塞上升了Δh=0.05 m,已知活塞厚度不计,活塞质量为m,大气压强为p0,重力加速度为g,忽略一切摩擦,固体体积始终不变,求:
(1)气体的压强;
(2)固体的体积。
【答案】(1);(2)
【解析】
【详解】(1)对活塞由力的平衡条件得
解得
(2)在对气体缓慢加热的过程中,气体的压强保持不变,设固体的体积为,由盖吕萨克定律可得
其中
带入数据解得
14. 如图所示,实线是一列简谐横波在时刻的波形图,虚线是在时刻的波形图。
(1)若波向左传播,求它在这段时间内传播的可能距离;
(2)若质点M在时刻的速度方向沿y轴正向,求波传播的最小速度。
【答案】(1);(2)
【解析】
【详解】(1)由波形图可知波长,波向左传播的可能距离为
(2)若质点M在时刻的速度方向沿y轴正向,说明波向右传播;传播的最小距离为
传播的时间,对应的最小速度为
15. 如图所示,ABCD是某种透明材料的截面,AB面为平面,CD面是半径为R的圆弧面,O1O2为对称轴;一束单色光从O1点斜射到AB面上折射后照射到圆弧面上E点,刚好发生全反射,∠O1O2E= 30°,DO2⊥CO2,透明材料对单色光的折射率为,光在真空中传播速度为c,求:
(i)单色光在AB面上入射角α的正弦值;(结果可以用根号表示)
(ii)光在透明材料中传播的时间(不考虑光在BC面的反射).(结果可以用根号表示)
【答案】(i)(ii)
【解析】
【详解】(i)光在圆弧面上刚好发生全反射,因此有 sinC=
由几何关系可知r+θ=C,因此r=30°,由折射公式有
n=,sinα=
(ii)由几何关系可知 O1E=R
光在E点的反射光线EF平行于AB,则 EF=Rsin45°−Rsin30°=
光在材料中传播速度
因此光在材料中传播的时间为
【点睛】解答此类问题的关键是画出光路图,根据全反射条件、折射定律和几何关系列方程联立求解.
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一、单项选择题(本题共7 小题,每小题4分,共 28 分。在每小题给出的四个选项中,只有一项符合题目要求。)
1. 如图所示,在张紧的绳上挂了a、b、c、d四个单摆,四个单摆的摆长关系为lc>lb=ld>la,先让d摆摆动起来(摆角小于5°),则下列说法中正确的是 ( ).
A. b摆发生振动,其余摆均不动
B. 所有摆均以相同摆角振动
C. 摆动过程中,b摆的振幅最大
D. 摆动过程中,c摆的周期最大
2. 某小组用图甲装置进行双缝干涉实验,调节完毕后,在屏上观察到如图乙所示的竖直条纹。下列说法正确的是( )
A. 装置中的双缝沿水平方向放置
B. 仅向右移动单缝,使之靠近双缝,干涉条纹间距将变大
C. 仅更换双缝间距更小的双缝,干涉条纹间距将变大
D. 仅将红色滤光片换为绿色滤光片,干涉条纹间距将变大
3. 分子a固定在x轴上的O点,分子b由较远处只在分子力的作用下沿x轴负方向运动,其分子势能随两分子距离的变化规律如图所示。下列说法中正确的是( )
A. 从较远处到处,分子b的速度先增大后减小
B. 从较远处到处,分子b的加速度先增大后减小
C. 分子b在处,两分子间的作用力最大
D. 分子b在处,两分子间的作用力为零
4. 如图甲所示,一束复色光经玻璃砖折射后分成、两束单色光。用光照射光电管时,电流表有示数,如图乙所示,若使电流表的示数增大,可以采取的措施是( )
A. 增加光的照射时间 B. 增强光的光照强度
C. 将滑动变阻器的滑片向左移动 D. 换用相同光照强度的光照射
5. 医学治疗中常用放射性核素产生射线,而是由半衰期相对较长的衰变产生的。对于质量为的,经过时间t后剩余的质量为m,其图线如图所示。从图中可以得到的半衰期为( )
A. B. C. D.
6. 一列沿x轴正方向传播的简谐横波,振幅为2cm,波速为2m/s。如图,在波的传播方向上两质点a、b的平衡位置相距0.4m(小于一个波长),当质点a在波峰位置时,质点b在x轴下方与x轴相距1cm的位置。则下列说法不正确的是( )
A. 从此时刻起经过0.5s,b点可能在波谷位置
B. 从此时刻起经过0.5s,b点可能在波峰位置
C. 此波的周期可能为0.6s
D. 此波的周期可能为1.0s
7. 一定质量的气体保持压强不变,它从0℃升到5℃的体积增量为ΔV1;从10 ℃升到15 ℃的体积增量为ΔV2,则( )
A. ΔV1=ΔV2 B. ΔV1>ΔV2
C. ΔV1<ΔV2 D. 无法确定
二、多项选择题(本题共3小题,每小题6分,共 18 分。每个小题有多项符合题目要求,全部选对的得6分,选对但不全的得3分,有选错的得0分。)
8. 下列说法正确的是( )
A. 电磁波谱按照波长由大到小顺序排列为:无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线
B. 爱因斯坦通过研究黑体辐射提出能量子的概念,成为量子力学的奠基人之一
C. 紫外线可以消毒,X射线可以用于诊断病情,γ射线可以摧毁病变细胞
D. 机场处用红外线对旅客的行旅箱进行安全检查
9. 如图所示,将一只轻弹簧上端悬挂在天花板上,下端连接物体A,A下面再用棉线挂一物体B,A、B质量相等,g为当地重力加速度,不计空气阻力。烧断棉线,下列说法中正确的是( )
A. 烧断棉线瞬间,A的加速度大小为g
B. 烧断棉线之后,A向上先加速后减速
C. 烧断棉线之后,A在运动中机械能守恒
D. 当弹簧恢复原长时,A的速度恰好减到零
10. 如图甲所示,我国航天员王亚平在天宫课堂上演示了微重力环境下的神奇现象。液体呈球状,往其中央注入空气,可以在液体球内部形成一个同心球形气泡。假设此液体球其内外半径之比为,由a、b两种颜色的光组成的细复色光束在过球心的平面内,从A点以i=45°的入射角射入球中,a、b两条折射光线如图乙所示,其中b光的折射光线刚好与液体球内壁相切。下列说法正确的是( )
A. 该液体材料对a光的折射率大于对b光的折射率
B. a光在液体球中的传播速度比b光的大
C. 该液体材料对b光的折射率为2
D. 若增大入射角i,b光可能因发生全反射而无法射出液体球
三、实验题(共2小题,共14分)
11. 某同学进行“单摆周期与重力加速度定量关系的实验研究”,在伽利略用斜面“淡”重力思想的启发下,创设了“重力加速度”可以人为调节的实验环境。如图1所示,在水平地面上固定一倾角θ可调的光滑斜面,把摆线一端固定于斜面上的O点,使摆线平行于斜面。小角度拉开摆球至A点,静止释放后,摆球在ABC之间做简谐运动。某次实验中,该同学通过力传感器(图中未画出)测得摆线的拉力F随时间t变化的关系如图2所示,其中T0已知,当地的重力加速度大小为g,摆球质量为m。
(1)实验中测得摆球的周期T为__________(用T0表示)。
(2)如图1所示,若摆球在A点的摆角为α,则摆球在A点的回复力是( )
A. B. C. D.
(3)该同学多次调节斜面的倾角θ,测出相应的摆球周期T,并以T2为纵坐标,以_______(填“sin”或“”)为横坐标,绘制的图像是一条直线,则可以得到实验结论。
12. 某实验小组探究“一定质量的气体在温度不变时,压强与体积的关系”时,设计了如下实验:用注射器封闭一部分气体并连接装置,如图甲所示,从注射器上读出封闭气体的体积V,由计算机显示出压强p,改变气体体积,根据实验数据画出的图像如图乙所示。
(1)实验操作中,柱塞上均匀涂抹润滑油,主要目的是______________;
(2)关于该实验的操作,下列说法正确的有_________;
A.应缓慢推拉柱塞
B.用手握紧注射器推拉柱塞
C.若压强传感器与注射器之间的软管脱落,应立即重新接上,继续实验
(3)若该实验的误差仅由注射器与传感器之间细管中的气体体积导致,由图乙得大小为_________。(结果保留l位小数)
四、计算题(本题共3小题,共40分。作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. 某同学欲测量一形状不规则又易溶于水的固体体积,他采用如图所示的装置,将上端开口的隔热性良好的圆柱形汽缸竖直放置在水平面上,先将被测物体轻放在汽缸底部,再用横截面积为S=0.2 m2的活塞从上端开口处放下并封闭一定质量的理想气体,待活塞稳定后测得活塞到汽缸底部高度h=0.5 m,此时气体温度t1=27 ℃,接通电热丝将气体加热到t2=77 ℃时,活塞上升了Δh=0.05 m,已知活塞厚度不计,活塞质量为m,大气压强为p0,重力加速度为g,忽略一切摩擦,固体体积始终不变,求:
(1)气体的压强;
(2)固体的体积。
14. 如图所示,实线是一列简谐横波在时刻的波形图,虚线是在时刻的波形图。
(1)若波向左传播,求它在这段时间内传播的可能距离;
(2)若质点M在时刻的速度方向沿y轴正向,求波传播的最小速度。
15. 如图所示,ABCD是某种透明材料的截面,AB面为平面,CD面是半径为R的圆弧面,O1O2为对称轴;一束单色光从O1点斜射到AB面上折射后照射到圆弧面上E点,刚好发生全反射,∠O1O2E= 30°,DO2⊥CO2,透明材料对单色光的折射率为,光在真空中传播速度为c,求:
(i)单色光在AB面上入射角α的正弦值;(结果可以用根号表示)
(ii)光在透明材料中传播的时间(不考虑光在BC面的反射).(结果可以用根号表示)
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