精品解析：山东省济南第一中学2024-2025学年高二下学期5月月考物理试题

高二物理试题（5月段考） 一、单项选择题：本题共8小题，每小题3分，共24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. 一质点做直线运动，下列描述其位移x或速度v随时间t变化的图像中，可能正确的是（　　） A. B. C. D. 2. 利用砚台将墨条研磨成墨汁时讲究“圆、缓、匀”，如图，在研磨过程中，砚台始终静止在水平桌面上。当墨条的速度方向水平向左时，（　　） A. 砚台对墨条的摩擦力方向水平向左 B. 桌面对砚台的摩擦力方向水平向左 C. 桌面和墨条对砚台的摩擦力是一对平衡力 D. 桌面对砚台的支持力与墨条对砚台的压力是一对平衡力 3. 照相机、摄影机镜头上都涂有增透膜，以便减少光的反射损失，增强光的透射强度，从而提高成像质量。已知某光在空气中的波长为，增透膜对该光的折射率为，镜头对该光的折射率为，且。则增透膜的厚度可能为（　　） A. B. C. D. 4. 核能作为一种新能源在现代社会中已不可缺少，核裂变和核聚变释放出的巨大核能正在造福于人类，例如核潜艇就是以核反应堆为动力来源的潜艇。有一种核裂变的方程为，下列说法正确的是（　　） A. X原子核中含有141个核子 B. 此裂变反应释放的核能等于反应物的结合能 C. 的比结合能小于的比结合能 D. 的结合能小于的结合能 5. 我国自主研发的氢原子钟现已运用于中国的北斗导航系统中，它通过氢原子能级跃迁而产生的电磁波校准时钟。氢原子能级如图所示，下列说法正确的是（　　） A. 10eV的光子照射处于基态的氢原子可以使之发生跃迁 B. 大量处于n=4能级的氢原子向低能级跃迁时可辐射6种不同频率的光子 C. 现用光子能量介于10eV~12.9eV范围内的光去照射一群处于基态的氢原子，可能被吸收的光子能量只有3种 D. 用n=3能级跃迁到n=2能级辐射的光照射逸出功为1.85eV的金属不能发生光电效应 6. 如图所示，粗糙的正方形斜面ABCD与水平面间的夹角，一质量为m的物体受到与对角线BD平行的恒力F作用，恰好能沿斜面的对角线AC做匀速直线运动，重力加速度为g，则（　　） A. 物体与斜面间的动摩擦因数为 B. 物体与斜面间的动摩擦因数为 C. 恒力F的大小为 D. 恒力F的大小为 7. 如图所示，一束复色光从圆柱形玻璃砖的侧面A点，以45°的入射角射入，结果从玻璃砖的侧面B点和C点各射出一束单色光a和 b，则下列说法正确的是（ ） A. 单色光a从B点出射时的折射角小于单色光b从C点出射的折射角 B. 逐渐增大复合光在A点的入射角，则b光束先于a光束在玻璃砖中发生全反射 C. 单色光a在玻璃中从A到B的传播时间比单色光b从A到C的传播时间少 D. 经同一双缝干涉实验装置，a光形成的条纹间距比b光形成的条纹间距小 8. 一定质量的理想气体由a状态开始，经历a→b→c→a过程，其图像如图，ab的延长线过坐标原点O，bc与纵轴平行。已知a、c两状态下气体的温度相同，a→b过程中气体向外界放出的热量为Q。下列说法正确的是（　　） A. 气体在a状态下的压强小于在c状态下的压强 B. a→b过程中气体内能变化量的绝对值大于Q C. b→c过程中气体从外界吸收的热量为 D. a→b→c→a整个过程中气体对外界做功为零 二、多项选择题：本题共4小题每题4分，共16分。在每小题给出的四个选项中，有多项符合题目要求。全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。 9. 两个步调相同的相干波源上、下振动，波在水平方向上传播，形成了如图所示的干涉图样，其中实线表示波峰，虚线表示波谷。若两列波的振幅均为5cm，下列说法中正确的是（　　） A. 质点d始终保持静止不动 B. 质点b振动始终加强，质点c振动始终减弱 C. 图示时刻，b、c两质点竖直高度差为20cm D. 质点a过一段时间会移动到b点所在位置 10. 如图1所示，一束由两种频率的光组成的复色光照射阴极，调节滑动变阻器，记录电流表与电压表的示数，并用图像表示两者的关系（图2所示）。若用光单独照射，可得到遏止电压分别为，饱和电流分别为；若用光分别照射处于第一激发态的氢原子，只有光能使氢原子电离。下列说法正确的是（　　） A. B. C. D. 11. 如图所示，导热性能良好的汽缸和活塞中封闭了一定质量的理想气体。活塞质量为m，横截面积为S，与汽缸壁之间无摩擦。在活塞上逐渐增加砝码，最后砝码的总质量为M。大气压强与外界的温度T保持不变。对封闭理想气体说法正确的是（已知重力加速度为g）（　　） A. 最后气体压强变为 B. 该过程中，外界对气体做正功，气体内能增大 C. 气体分子的平均动能不变 D. 该过程中，气体从外界吸热 12. 如图所示，在倾角的光滑固定斜面顶端固定一轻弹簧，弹簧下端连接着小球甲，小球甲与小球乙通过轻绳连接。已知小球甲的质量，小球乙的质量，静止时弹簧的伸长量（未超出弹性限度）。已知重力加速度g取，，，则烧断甲、乙之间的轻绳后，下列说法正确的是（　　） A. 弹簧的劲度系数为 B. 小球甲做简谐运动，其振幅为18cm C. 小球甲运动过程中弹簧的最大压缩量为6cm D. 小球甲运动过程中的最大动能为0.144J 三、实验题（共14分） 13. 某同学利用如图甲所示的装置，做“探究小车速度随时间变化的规律”实验，将穿过打点计时器的纸带与小车连接，打点计时器所接电源的频率为50Hz。 （1）释放小车前，小车应________（填“靠近”或“远离”）打点计时器； （2）下面操作正确的是（　　） A. 先接通电源再释放小车 B. 先释放小车再接通电源 （3）用打点计时器打出一条纸带，A、B、C、D、E在纸带上所选的连续的计数点，相邻计数点间还有四个计时点未画出，各点间的距离如图乙所示，则打C点时，小车的速度大小为________m/s，小车的加速度大小为________m/s2。（结果均保留两位有效数字） 14. 某实验小组利用图甲所示的双线摆来测量当地的重力加速度。已知图甲中细线长度均为L＝100.00 cm，与水平方向夹角均为θ＝53°（sin 53°＝0.8）。 （1）关于本实验，下列说法正确的是________。 A. 摆线上端直接绕在水平杆上即可 B. 为便于观察摆球的运动，摆球应选择质量和体积都大些的球 C. 为便于测量振动周期，应使摆球从摆角较大的位置释放 D. 测量周期时应从摆球通过最低点开始计时，并记录多次全振动所用的总时间 （2）小组成员先用游标卡尺测得摆球的直径如图乙所示，则该摆球的直径d＝________cm，他们再将摆球沿垂直纸面向外拉开一个较小角度后释放，用秒表测出30次全振动的总时间t＝54.6 s，则双线摆的振动周期T＝________s。 （3）实验中，他们同时改变两根细线的长度，测出多组双线摆的摆长l和对应振动周期T，作出l－T2图像如图丙所示，图像不过坐标原点，则重力加速度的测量值________（选填“偏大”“偏小”或“不变”）。 四、解答题（共46分） 15. 均匀介质中有向x轴负方向传播的机械波，如图所示为t=0时的波形图，P为波源位置，已知t=0.4s时，位于x轴上0.2m处的质点Q第一次振动到达波谷。 （1）求该机械波的波速大小； （2）写出P′=1.5m处质点的振动方程； （3）求0~1.0s原点O处质点的振动路程。 16. 气垫鞋是通过在鞋底内置密闭气垫（通常填充高压氮气或空气）来提供缓震功能的运动鞋。气垫内气体可视为理想气体，气垫导热良好。某款气垫跑鞋在静态未穿着时每个气垫中气体体积为，压强为，假设大气压强恒为，室温恒为。 （1）某同学穿该跑鞋运动，一段时间后由于摩擦等因素鞋内温度升高5℃，气垫体积被压缩为原来的，求此时气垫内气体压强。（结果保留三位有效数字） （2）长时间穿着导致气垫损坏漏气，静置于室内足够长的时间后，体积仍为，求漏出气垫的气体和剩余气体的质量之比。 17. 1965年香港中文大学校长高锟在一篇论文中提出以石英基玻璃纤维作长程信息传递，引发了光导纤维的研发热潮，1970年康宁公司最先发明并制造出世界第一根可用于光通信的光纤，使光纤通信得以广泛应用。被视为光纤通信的里程碑之一，高锟也因此被国际公认为“光纤之父”。如图为某种新型光导纤维材料的一小段，材料呈圆柱状，半径为l，长度为，将一束光从底部中心P点以入射角θ射入，已知光在真空中的速度为c。 （1）若已知这种材料的折射率为，入射角θ=60°，求光线穿过这段材料所需的时间； （2）这种材料的优势是无论入射角θ为多少，材料侧面始终不会有光线射出，求材料的折射率的最小值。 18. 如图所示，AB为空心圆管、C是可视为质点的小球，AB长度为，AB与C在同一竖直线上，空心圆管处于初始位置时，A与C之间距离，。 （1）若圆筒从初始位置做自由落体运动，圆筒落到地面所需的时间； （2）若圆筒静止，小球从地面以初速度开始做竖直上抛运动，穿过圆筒的时间为，求小球上抛时的初速度； （3）若圆筒从初始位置做自由落体运动的同时，小球从地面以初速度开始做竖直上抛运动，小球向上穿过圆筒的时间为，小球初速度多大。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $ 高二物理试题（5月段考） 一、单项选择题：本题共8小题，每小题3分，共24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. 一质点做直线运动，下列描述其位移x或速度v随时间t变化的图像中，可能正确的是（　　） A. B. C. D. 【答案】C 【解析】 【详解】AB．物体做直线运动，位移与时间成函数关系，AB选项中一个时间对应2个以上的位移，故不可能，故AB错误； CD．同理D选项中一个时间对应2个速度，只有C选项速度与时间是成函数关系，故C正确，D错误。 故选C。 2. 利用砚台将墨条研磨成墨汁时讲究“圆、缓、匀”，如图，在研磨过程中，砚台始终静止在水平桌面上。当墨条的速度方向水平向左时，（　　） A. 砚台对墨条的摩擦力方向水平向左 B. 桌面对砚台的摩擦力方向水平向左 C. 桌面和墨条对砚台的摩擦力是一对平衡力 D. 桌面对砚台的支持力与墨条对砚台的压力是一对平衡力 【答案】C 【解析】 【详解】A．当墨条速度方向水平向左时，墨条相对于砚台向左运动，故砚台对墨条的摩擦力方向水平向右，故A错误； B．根据牛顿第三定律，墨条对砚台的摩擦力方向水平向左，由于砚台处于静止状态，故桌面对砚台的摩擦力方向水平向右，故B错误； C．由于砚台处于静止状态，水平方向桌面和墨条对砚台的摩擦力是一对平衡力，故C正确； D．桌面对砚台的支持力大小等于砚台的重力加上墨条对其的压力，故桌面对砚台的支持力大于墨条对砚台的压力，故D错误。 故选C。 3. 照相机、摄影机镜头上都涂有增透膜，以便减少光的反射损失，增强光的透射强度，从而提高成像质量。已知某光在空气中的波长为，增透膜对该光的折射率为，镜头对该光的折射率为，且。则增透膜的厚度可能为（　　） A. B. C. D. 【答案】A 【解析】 【详解】该单色光在增透膜中的波长为 设增透膜的厚度为d，则膜的后表面上的反射光比前表面上的反射光多经历的路程为2d，两反射光发生相消干涉，有 解得 当时 当时 当时 当时 故选A。 4. 核能作为一种新能源在现代社会中已不可缺少，核裂变和核聚变释放出的巨大核能正在造福于人类，例如核潜艇就是以核反应堆为动力来源的潜艇。有一种核裂变的方程为，下列说法正确的是（　　） A. X原子核中含有141个核子 B. 此裂变反应释放的核能等于反应物的结合能 C. 的比结合能小于的比结合能 D. 的结合能小于的结合能 【答案】D 【解析】 【分析】 【详解】A．根据质量数守恒可知，X原子核中含有132个核子，A错误； B．据能量守恒定律可知，此裂变反应释放的核能等于反应前、后物质结合能之差，B错误； C．裂变生成物（中等质量的核子）比结合能较大，的比结合能大于的比结合能，C错误； D．由于裂变反应过程释放能量，故的结合能小于的结合能，D正确。 故选D。 5. 我国自主研发的氢原子钟现已运用于中国的北斗导航系统中，它通过氢原子能级跃迁而产生的电磁波校准时钟。氢原子能级如图所示，下列说法正确的是（　　） A. 10eV的光子照射处于基态的氢原子可以使之发生跃迁 B. 大量处于n=4能级的氢原子向低能级跃迁时可辐射6种不同频率的光子 C. 现用光子能量介于10eV~12.9eV范围内的光去照射一群处于基态的氢原子，可能被吸收的光子能量只有3种 D. 用n=3能级跃迁到n=2能级辐射的光照射逸出功为1.85eV的金属不能发生光电效应 【答案】BC 【解析】 【分析】 【详解】A．n=1能级与n=2能级能量之差为-3.4eV -（-13.6）eV =10.2eV，而10eV <10.2eV，根据能级跃迁理论，10eV的光子照射处于基态的氢原子不可以使处于基态的氢原子发生跃迁，故A错误； B．处于量子数为n激发态的氢原子能发出种频率不同的光子，则大量处于n=4能级的氢原子向低能级跃迁时可辐射种不同频率的光子，故B正确； C．处于基态的氢原子，在照射光中吸收10.2eV的光子能量可以跃迁到n=2能级；吸收-1.51eV -（-13.6）eV =12.09eV的光子能量可以跃迁到n=3能级；吸收-0.85eV -（-13.6）eV =12.75eV的光子能量可以跃迁到n=4能级，可知照射光中有三种频率的光子被吸收，故C正确； D．用n=3能级跃迁到n=2能级辐射的光子能量为-1.51eV -（-3.4）eV =1.89eV>1.85eV，则照射逸出功为1.85eV的金属能发生光电效应，选项D错误。 故选BC。 6. 如图所示，粗糙的正方形斜面ABCD与水平面间的夹角，一质量为m的物体受到与对角线BD平行的恒力F作用，恰好能沿斜面的对角线AC做匀速直线运动，重力加速度为g，则（　　） A. 物体与斜面间的动摩擦因数为 B. 物体与斜面间的动摩擦因数为 C. 恒力F的大小为 D. 恒力F的大小为 【答案】B 【解析】 【详解】CD．物块受摩擦力方向与速度方向相反，即沿CA方向，重力的分力沿斜面向下，则由平衡可知 及 解得 故CD错误； AB．根据 可得 故B正确，A错误。 故选B。 7. 如图所示，一束复色光从圆柱形玻璃砖的侧面A点，以45°的入射角射入，结果从玻璃砖的侧面B点和C点各射出一束单色光a和 b，则下列说法正确的是（ ） A. 单色光a从B点出射时的折射角小于单色光b从C点出射的折射角 B. 逐渐增大复合光在A点的入射角，则b光束先于a光束在玻璃砖中发生全反射 C. 单色光a在玻璃中从A到B的传播时间比单色光b从A到C的传播时间少 D. 经同一双缝干涉实验装置，a光形成的条纹间距比b光形成的条纹间距小 【答案】C 【解析】 【详解】由图知在A点，玻璃砖对b光的偏折角大于对a光的偏折角，说明玻璃砖对b光的折射率大于对a光的折射率，而由对称性和光路可逆性可知：单色光a从B点出射时的折射角与单色光b形C点出射时的折射角相等，都等于45°．故A错误．逐渐增大复合光在A点的入射角，折射角也随之增大，但根据光路可逆性可知两束光都不可能在玻璃砖中发生全反射，都能从玻璃砖射出．故B错误．由v=c/n知单色光a在玻璃中传播速度较大，而a光在玻璃中通过的路程较小，所以单色光a在玻璃中传播所用时间较短，故C正确．玻璃砖对b光的折射率大于对a光的折射率，则知b光的频率高，波长短，a光的频率低，波长长，而双键干涉条纹的间距与波长成正比，所以a光形成的条纹间距比b光形成的条纹间距大，故D错误．故选C． 【点睛】本题实质考查对不同色光特性的理解能力和掌握程度．对于七种色光各个量的比较是高考中常见的基本题型，可根据光的色散、干涉的结果，结合折射定律和临界角公式理解记忆． 8. 一定质量的理想气体由a状态开始，经历a→b→c→a过程，其图像如图，ab的延长线过坐标原点O，bc与纵轴平行。已知a、c两状态下气体的温度相同，a→b过程中气体向外界放出的热量为Q。下列说法正确的是（　　） A. 气体在a状态下的压强小于在c状态下的压强 B. a→b过程中气体内能变化量的绝对值大于Q C. b→c过程中气体从外界吸收的热量为 D. a→b→c→a整个过程中气体对外界做功为零 【答案】A 【解析】 【详解】A．由题图可知，气体在a状态下的压强小于在c状态下的压强，故A正确； B．a→b过程中，气体压强减小，体积减小，根据理想气体状态方程 可知，气体的温度减小，则气体的内能减小，即 气体体积减小，则外界对气体做功，有 又由题知，气体向外界放出热量Q，根据热力学第一定律有 ΔU为负值，W为正值，故，故B错误； C．b→c过程中，气体体积不变，外界对气体不做功，气体压强增大，根据 可知，气体温度升高，则气体内能增大，根据热力学第一定律 可知，气体从外界吸收热量，且气体吸收的热量等于气体内能的增加量，由于a状态与c状态气体温度相同，则内能相等，则b→c过程中气体从外界吸收的热量 由图可知，a状态的气体压强为4p0，a→b过程外界对气体做功为 联立得，故C错误； D．a→b→c→a整个过程中气体对外界做功等于△abc的面积，故D错误。 故选A。 二、多项选择题：本题共4小题每题4分，共16分。在每小题给出的四个选项中，有多项符合题目要求。全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。 9. 两个步调相同的相干波源上、下振动，波在水平方向上传播，形成了如图所示的干涉图样，其中实线表示波峰，虚线表示波谷。若两列波的振幅均为5cm，下列说法中正确的是（　　） A. 质点d始终保持静止不动 B. 质点b振动始终加强，质点c振动始终减弱 C. 图示时刻，b、c两质点竖直高度差为20cm D. 质点a过一段时间会移动到b点所在位置 【答案】AC 【解析】 【详解】A．质点d是波峰与波谷相遇，振动减弱，振幅为零，故保持静止，故A正确； B．点b是波峰与波峰相遇，c点是波谷与波谷相遇，它们均属于振动加强点，故B错误； C．由B选项分析可知，、均为振动加强点，振幅均为10cm，b在波峰，c在波谷，b、c两质点的竖直高度差为20cm，故C正确； D．做简谐运动的质点只会在其平衡位置附近运动，不会随波迁移，故D错误。 故选AC。 10. 如图1所示，一束由两种频率的光组成的复色光照射阴极，调节滑动变阻器，记录电流表与电压表的示数，并用图像表示两者的关系（图2所示）。若用光单独照射，可得到遏止电压分别为，饱和电流分别为；若用光分别照射处于第一激发态的氢原子，只有光能使氢原子电离。下列说法正确的是（　　） A. B. C. D. 【答案】BD 【解析】 【详解】若用光分别照射处于第一激发态的氢原子，只有光能使氢原子电离，可知P光的光子能量大于Q光的光子能量，根据 则P光的遏止电压较大，即，则由两种频率的光组成的复色光照射阴极时的遏止电压； 由两种频率的光组成的复色光照射阴极时，单位时间逸出光电子数等于两种光产生的光电子数之和，可知饱和光电流I0等于两种光单独照射时的饱和光电流之和，即。 故选BD。 11. 如图所示，导热性能良好的汽缸和活塞中封闭了一定质量的理想气体。活塞质量为m，横截面积为S，与汽缸壁之间无摩擦。在活塞上逐渐增加砝码，最后砝码的总质量为M。大气压强与外界的温度T保持不变。对封闭理想气体说法正确的是（已知重力加速度为g）（　　） A. 最后气体压强变为 B. 该过程中，外界对气体做正功，气体内能增大 C. 气体分子的平均动能不变 D. 该过程中，气体从外界吸热 【答案】AC 【解析】 【详解】A．最后对活塞和砝码，由平衡条件有 解得 故A正确； BC．整个过程中，理想气体温度不变，内能不变（），则气体分子的平均动能不变，故B错误，C正确； D．分析可知气体压强增大，体积减小，则外界对气体做正功（W>0），根据 可知Q<0，气体放热，故D错误。 故选AC。 12. 如图所示，在倾角的光滑固定斜面顶端固定一轻弹簧，弹簧下端连接着小球甲，小球甲与小球乙通过轻绳连接。已知小球甲的质量，小球乙的质量，静止时弹簧的伸长量（未超出弹性限度）。已知重力加速度g取，，，则烧断甲、乙之间的轻绳后，下列说法正确的是（　　） A. 弹簧的劲度系数为 B. 小球甲做简谐运动，其振幅为18cm C. 小球甲运动过程中弹簧的最大压缩量为6cm D. 小球甲运动过程中的最大动能为0.144J 【答案】ACD 【解析】 【详解】A．由静止时甲、乙整体受力分析，甲、乙整体重力沿斜面的分量与弹簧弹力平衡，则有 解得 故A正确； B．剪断轻绳后，甲球将做简谐运动，运动到平衡位置时，根据平衡条件，有 解得弹簧的伸长量为 小球甲做简谐运动，其振幅为A=18cm-6cm=12cm 故B错误； C．甲球运动到最高点时弹簧有最大压缩量，结合简谐运动关于平衡位置对称可推知，弹簧有最大压缩量为 故C正确； D．由简谐运动相关运动规律和能量守恒定律，有 小球甲运动过程中的最大动能为 故D正确。 故选ACD。 三、实验题（共14分） 13. 某同学利用如图甲所示的装置，做“探究小车速度随时间变化的规律”实验，将穿过打点计时器的纸带与小车连接，打点计时器所接电源的频率为50Hz。 （1）释放小车前，小车应________（填“靠近”或“远离”）打点计时器； （2）下面操作正确的是（　　） A. 先接通电源再释放小车 B. 先释放小车再接通电源 （3）用打点计时器打出一条纸带，A、B、C、D、E在纸带上所选的连续的计数点，相邻计数点间还有四个计时点未画出，各点间的距离如图乙所示，则打C点时，小车的速度大小为________m/s，小车的加速度大小为________m/s2。（结果均保留两位有效数字） 【答案】（1）靠近 （2）A （3） ①. 0.31 ②. 0.20 【解析】 【小问1详解】 为了能使打出的纸带适当长些从而充分利用纸带，释放小车前，小车应靠近打点计时器。 【小问2详解】 实验中应先接通电源再释放小车。 故选A。 【小问3详解】 根据逐差法可得小车的加速度大小为 [1]相邻两计数点间的时间间隔为 打C点时小车的速度大小为 [2]加速度 14. 某实验小组利用图甲所示的双线摆来测量当地的重力加速度。已知图甲中细线长度均为L＝100.00 cm，与水平方向夹角均为θ＝53°（sin 53°＝0.8）。 （1）关于本实验，下列说法正确的是________。 A. 摆线上端直接绕在水平杆上即可 B. 为便于观察摆球的运动，摆球应选择质量和体积都大些的球 C. 为便于测量振动周期，应使摆球从摆角较大的位置释放 D. 测量周期时应从摆球通过最低点开始计时，并记录多次全振动所用的总时间 （2）小组成员先用游标卡尺测得摆球的直径如图乙所示，则该摆球的直径d＝________cm，他们再将摆球沿垂直纸面向外拉开一个较小角度后释放，用秒表测出30次全振动的总时间t＝54.6 s，则双线摆的振动周期T＝________s。 （3）实验中，他们同时改变两根细线的长度，测出多组双线摆的摆长l和对应振动周期T，作出l－T2图像如图丙所示，图像不过坐标原点，则重力加速度的测量值________（选填“偏大”“偏小”或“不变”）。 【答案】（1）D （2） ①. 2.200 ②. 1.82 （3）不变 【解析】 【小问1详解】 A．摆线上端直接绕在水平杆上，这样摆球在摆动时，摆线的长度会产生变化，实验误差会增大，因此摆线的上端应固定在悬点上，故A错误； B．为减小实验误差，摆球应选择质量大些和体积小些的球，故B错误； C．为便于测量振动周期，应使摆球从摆角较小的位置释放，以减小实验误差，故C错误； D．测量周期时应从摆球通过最低点开始计时，并记录多次全振动所用的总时间，故D正确。 故选D。 【小问2详解】 [1]由图乙可知，该摆球的直径 [2]由题知，周期为 【小问3详解】 由题可知，单摆的实际摆长为，则单摆的周期公式有 整理可得 图像的斜率为 可知 可知重力加速度的测量值只与直线的斜率有关，与是否过原点无关，只要斜率不变，重力加速度的测量值就保持不变。 四、解答题（共46分） 15. 均匀介质中有向x轴负方向传播的机械波，如图所示为t=0时的波形图，P为波源位置，已知t=0.4s时，位于x轴上0.2m处的质点Q第一次振动到达波谷。 （1）求该机械波的波速大小； （2）写出P′=1.5m处质点的振动方程； （3）求0~1.0s原点O处质点的振动路程。 【答案】（1）2 m/s （2） （3）60 cm 【解析】 【小问1详解】 由图可知，当质点Q第一次振动到达波谷，此时波向左传播0.8m，所以。 【小问2详解】 由图可知，振幅为10 cm，波长为0.8 m，所以周期 所以P′点的振动方程为 根据题意，t=0时，且质点向y轴负方向振动，则 因此P′=1.5m处质点的振动方程为。 【小问3详解】 该波传播到O点的时间为 所以O处质点振动时间为0.6 s，振动路程为。 16. 气垫鞋是通过在鞋底内置密闭气垫（通常填充高压氮气或空气）来提供缓震功能的运动鞋。气垫内气体可视为理想气体，气垫导热良好。某款气垫跑鞋在静态未穿着时每个气垫中气体体积为，压强为，假设大气压强恒为，室温恒为。 （1）某同学穿该跑鞋运动，一段时间后由于摩擦等因素鞋内温度升高5℃，气垫体积被压缩为原来的，求此时气垫内气体压强。（结果保留三位有效数字） （2）长时间穿着导致气垫损坏漏气，静置于室内足够长的时间后，体积仍为，求漏出气垫的气体和剩余气体的质量之比。 【答案】（1） （2） 【解析】 【小问1详解】 取气垫内气体为研究对象，初态：，， 末态：压强，， 由理想气体状态方程有 联立解得 【小问2详解】 以漏气前气垫内的气体为研究对象，初态：， 漏气后：，气体体积 由玻意耳定律有 解得 漏出气垫的气体和剩余气体的质量之比为 解得 17. 1965年香港中文大学校长高锟在一篇论文中提出以石英基玻璃纤维作长程信息传递，引发了光导纤维的研发热潮，1970年康宁公司最先发明并制造出世界第一根可用于光通信的光纤，使光纤通信得以广泛应用。被视为光纤通信的里程碑之一，高锟也因此被国际公认为“光纤之父”。如图为某种新型光导纤维材料的一小段，材料呈圆柱状，半径为l，长度为，将一束光从底部中心P点以入射角θ射入，已知光在真空中的速度为c。 （1）若已知这种材料的折射率为，入射角θ=60°，求光线穿过这段材料所需的时间； （2）这种材料的优势是无论入射角θ为多少，材料侧面始终不会有光线射出，求材料的折射率的最小值。 【答案】（1）；（2） 【解析】 【详解】（1）如图1所示 由折射定律可得 解得 α1=30° 根据几何关系，光在圆柱体中的路程为 s=6l 又 传播时间为 解得，光线穿过这段材料所需的时间为 （2）如图2所示 若将θ逐渐增大，图中α也将不断增大，而光线在侧面的入射角i将不断减小。当θ趋近于90°时，由折射定律及全反射可知，图中α将趋于临界角C，而此时光线射到侧面处时的入射角i将达到最小，若此时刚好发生全反射，则所有到达侧面的光线将全部发生全反射，不会从侧面射出。因此可得 i+C=90° 联合以上各式解得折射率的最小值为 18. 如图所示，AB为空心圆管、C是可视为质点的小球，AB长度为，AB与C在同一竖直线上，空心圆管处于初始位置时，A与C之间距离，。 （1）若圆筒从初始位置做自由落体运动，圆筒落到地面所需的时间； （2）若圆筒静止，小球从地面以初速度开始做竖直上抛运动，穿过圆筒的时间为，求小球上抛时的初速度； （3）若圆筒从初始位置做自由落体运动的同时，小球从地面以初速度开始做竖直上抛运动，小球向上穿过圆筒的时间为，小球初速度多大。 【答案】（1）0.4s （2） （3）10m/s 【解析】 【小问1详解】 依题意，圆筒做自由落体运动，有 解得圆筒落到地面所需的时间 【小问2详解】 依题意，小球C做竖直上抛运动，设小球从地面到A的时间为，从地面到B的时间为，可得 又 联立解得 【小问3详解】 设小球从地面开始运动到与AB空心圆管底端A重合时经历时间为，AB空心圆管下落的高度为 小球上升的高度为 则 可得 设小球从地面开始运动到与AB空心圆管顶端B重合时经历时间为，AB空心圆管下落的高度为 小球上升的高度为 则 得 又 联立解得 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $