精品解析：四川省遂宁高级实验学校2022-2023学年高一下学期第三次月考物理试题

遂宁高级实验学校2023年上期第三学月考试 物理试卷 总分：100分 时间：90分钟 一、单选题（本题共8小题，共32分，每题只有一个选项符合题意） 1. 天宫二号实现了太空课堂，让我们实时观察到了失重环境下许多奇妙的物理现象，实现了天地互动环节，是因为电磁波在空中传播，下列关于电磁波的理解正确的是（　　） A. 电磁波在任何介质中传播速度都是相同的 B. 电磁波和机械波一样，都依靠介质传播振动形式和能量 C. 太空中传送至地面的无线电波是横波，其传播方向与电场强度方向和磁感应强度方向都垂直 D. 电磁波与机械波一样可以发生反射、折射等现象，但不会产生偏振现象 2. 下列说法中正确的是（　　） A. 用标准平面检查光学平面的平整程度是利用了光的全反射 B. 照相机镜头表面涂上增透膜，以增强透射光的强度，是利用了光的衍射现象 C. 海市蜃楼是由于光的干涉现象造成的 D. 白光通过三棱镜后呈现彩色光带是光的色散现象 3. 如图所示，一束由两种单色光混合的复色光沿PO方向射向一上下表面平行的厚玻璃砖的上表面，得到三束光线Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ，若玻璃砖的上下表面足够宽，下列说法正确的是（　　） A. 光束Ⅰ仍为复色光，光束Ⅱ、Ⅲ为单色光，且真空中传播速度II光束比III光束小些 B. 玻璃对光束Ⅲ的折射率等于对光束Ⅱ的折射率 C. 通过相同的双缝干涉装置，光束Ⅱ产生的明暗条纹宽度小于光束Ⅲ的宽度 D. 改变α角，光束Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ可以相交 4. 如图所示为两频率相同的相干水波独立传播到某叠加区域的示意图，图中实线表示波峰，虚线表示波谷，已知两列波的振幅均为2cm（且在图中所示范围内振幅不变），E点是BD连线和AC连线交点，下列说法中正确的是（　　） A. A、C两点是振动加强点 B. E点是振动减弱点 C. B、D两点在此刻的竖直高度差为8cm D. E点此刻离开平衡位置的位移大小为4cm 5. 利用半导体二极管的单向导电性，可以对交变电流进行整流，将交变电流变为直流。一种简单的整流电路如图甲所示，a、b为交变电流信号输入端，D为半导体二极管，R为定值电阻。信号输入后，电阻R两端的电压如图乙所示，则下列说法正确的是（　　） A. 交变电流的频率为100Hz B. R两端电压的有效值为V C. 若电阻，则1min内R产生的热量为 D. 一个标有“95V，30μF”的电容器并联在电阻R两端，可以正常工作 6. 图甲为一列简谐横波在t=0时刻的波形图，P、Q为介质中的两个质点，图乙为质点P的振动图像，则（　　） A. t=0.2s时，质点Q沿y轴负方向运动 B. t=0.5s时，质点Q的加速度小于质点P的加速度 C. 0~0.3s内，质点Q运动的路程为0.3m D. t=0.7s时，质点Q距平衡位置的距离大于质点P距平衡位置的距离 7. 如图为法拉第圆盘发电机的示意图，铜圆盘安装在竖直的铜轴上，两铜片P、Q分别与圆盘的边缘和铜轴接触，圆盘处于方向竖直向上的匀强磁场B中，圆盘以角速度ω顺时针旋转（从上往下看），则 A. 圆盘中心电势比边缘低 B. 穿过圆盘的磁通量不断变化 C. 产生的电动势大小与圆盘半径成正比 D. 若ω变为原来的2ω，则R上的热功率变为原来的4倍 8. 直角坐标系的y轴为两种均匀介质Ⅰ、Ⅱ的分界线。位于处的波源发出的两列机械波a、b同时在Ⅰ、Ⅱ中传播。某时刻只画出了介于和6m之间的波形图，已知此时刻a波刚好传到处，下列说法正确的是（　　） A. 波源的起振方向沿y轴正方向 B. 此时刻b波也刚好传到 C. 质点Q在某四分之一周期内路程可能为0.5A（A为振幅） D. 平衡位置距处1.5m的两质点P、Q中，质点Q先到达最大位移处 二、多项选择题（本题包括4小题，每小题4分，共16分。每小题给出的四个选项中，有多个选项符合题目要求，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. 下列说法中正确的是（　　） A. 图甲是一束复色光进入水珠后传播的示意图，其中a束光在水珠中传播的速度一定大于b束光在水珠中传播的速度 B. 图乙是一束单色光进入平行玻璃砖后传播的示意图，当入射角i逐渐增大到某一值后不会再有光线从面射出 C. 图丙是双缝干涉示意图，若只减小屏到挡板间的距离L，两相邻亮条纹间距离将增大 D. 图丁是用干涉法检测工件表面平整程度时得到的干涉图样，弯曲的干涉条纹说明被检测的平面在此处是下凹的 10. 如图所示，理想变压器原、副线圈匝数比n1∶n2＝1∶3，原线圈接电压随时间变化规律为u＝100 sin 100πt(V)的交流电源，A1、A2、A3是三个理想电流表，D为理想二极管，R1是滑动变阻器，定值电阻R2＝R3＝300 Ω，则(　　) A. 电流表A2的示数为1.0 A B. 电流表A3的示数为1.0 A C. 滑动变阻器R1的滑片向上滑动时，电流表A1的示数将变大 D. 滑动变阻器R1的滑片向下滑动时，变压器输入功率增大 11. 如图所示，一粗糙的平行金属轨道平面与水平面成θ角，两轨道上端用一电阻R相连，该装置处于匀强磁场中，磁场方向垂直轨道平面向上。质量为m的金属杆ab以初速度v0从轨道底端向上滑行，滑行到某高度h后又返回到底端。若运动过程中金属杆始终保持与导轨垂直且接触良好，轨道与金属杆的电阻均忽略不计。则下列说法正确的是（　　） A. 金属杆ab上滑过程与下滑过程通过电阻R的电荷量一样多 B. 金属杆ab上滑过程中克服重力、克服安培力与克服摩擦力所做功之和大于 C. 金属杆ab上滑过程与下滑过程因摩擦而产生的内能一定相等 D. 金属杆ab在整个过程中损失的机械能等于装置产生的焦耳热 12. 某透明材料对红光的折射率为，工厂用这种材料做出一个半径为的透明半球体，其底面内壁涂有吸光材料，O为半球体的球心，在O点正上方有一点光源S，能够朝各个方向发射红光，如图为透明半球体的截面示意图。已知的距离，真空中的光速。（忽略经透明半球体内表面反射后射出的光），则下列说法正确的是（　　） A. 红光到透明半球体的最短时间 B. 红光到透明半球体的最短时间 C. 透明半球体外表面发光区域在此截面上形成的弧长为 D. 透明半球体外表面发光区域在此截面上形成的弧长为 三、实验探究题（本题共2小题，每空2分，共14分。） 13. 在“测玻璃的折射率”实验中，某同学用的是矩形玻璃砖。 （1）如图所示，用插针法测定玻璃砖折射率的实验中，AO为入射光线，下列说法中正确的是_____； A. 若、的距离较大时，通过玻璃砖会看不到、的像 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，和的距离应适当取大些 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 （2）如图所示某同学做实验，法线画得与界面不垂直，测得的折射率比真实值________（填“偏大”、“偏小”或“不变”）；另一同学在白纸上正确画出平行玻璃砖的两个界面aa′和bb′后，将玻璃砖向aa′方向平移了少许，测得的折射率比真实值________（填“偏大”、“偏小”或“不变”） （3）某实验小组选取了操作正确的实验记录，在白纸上画出光线的径迹，以入射点O为圆心作圆，与入射光线、折射光线的延长线分别交于A、B点，再过A、B点作法线的垂线，垂足分别为C、D点，如图所示，进一步测得数据，，，则该玻璃砖的折射率数值为________（保留两位小数）。 14. 下图为“用双缝干涉测量光的波长”实验装置。 （1）下列关于实验操作的说法中正确的是________（填正确答案标号）； A．实验架必须保持水平 B．调节光源高度使光束沿遮光筒轴线照在屏中心时，应该放上单缝和双缝 C．测量某条干涉亮条纹位置时，应使测量头分划板中心刻线与该亮条纹的中心对齐 （2）在实验中，若要增大干涉图样中两相邻亮条纹的间距，可选用的方法是________（填正确答案标号）； A．减小双缝间距 B．将屏幕向远离双缝的位置移动 C．将光源向远离双缝的位置移动 （3）实验测得双缝间的距离 d=1mm，双缝到屏的距离 l=1m，若第 1 个亮条纹到第 11 个亮条纹的中心间距为6.200mm，则该单色光的波长为________(结果保留三位有效数字）。 四、计算题（本大题共4个小题，共38分，解答时请写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤） 15. 如图所示，实线为某时刻的波形图，虚线是0.2s后的波形图。 （1）若波向左传播，请指出图中P点的振动方向； （2）若波向右传播，求它的周期； （3）若波速是35m/s，求波的传播方向。 16. 如图所示，一长、宽，匝数100匝的矩形金属线圈电阻，在的匀强磁场中以恒定角速度绕垂直于磁场方向的固定轴OO′匀速转动，线圈两端通过电刷与图示的电路连接，其中电阻，，理想变压器的原、副线圈的匝数比。求： （1）从中性面开始计时，线圈转动时产生感应电动势的瞬间值表达式； （2）交流电压表、电流表的示数U、I； （3）若不计一切摩擦及空气阻力，线圈转动一周外力做的功W。 17. 如图所示，真空中一个半径为R、折射率为的透明玻璃半球体，O为球心，轴线水平，位于轴线上O点左侧处的点光源S发出一束与夹角的光线射向半球体，已知光在真空中传播的速度为c。不考虑光线在玻璃半球体圆弧界面上的反射，求： (1)光线进入玻璃半球体时的折射角r； (2)光在玻璃半球体内传播的时间t。 18. 如图所示，MN和PQ是固定在水平面内的电阻不计的平行金属导轨，其间距为L，右端接阻值为R的电阻。虚线ab和ef与导轨垂直，距离为d，两条虚线间有垂直导轨平面向上的匀强磁场，磁感应强度为B。虚线ab左侧导轨光滑，右侧导轨粗糙。将一个质量为m、长度为L、电阻也为R的金属棒垂直放在光滑轨道上，给金属棒一个水平向右的恒力F作用，经过一段距离x后撤去F，此时金属棒还没到达虚线ab处，金属棒最后恰好停在虚线ef处。金属棒在运动过程中与导轨接触良好，与粗糙导轨间的动摩擦因数为µ ，重力加速度为g。 （1）金属棒的最大速度v； （2）电阻R产生的焦耳热Q0； （3）金属棒在磁场中运动的时间t。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $ 遂宁高级实验学校2023年上期第三学月考试 物理试卷 总分：100分 时间：90分钟 一、单选题（本题共8小题，共32分，每题只有一个选项符合题意） 1. 天宫二号实现了太空课堂，让我们实时观察到了失重环境下许多奇妙的物理现象，实现了天地互动环节，是因为电磁波在空中传播，下列关于电磁波的理解正确的是（　　） A. 电磁波在任何介质中传播速度都是相同的 B. 电磁波和机械波一样，都依靠介质传播振动形式和能量 C. 太空中传送至地面的无线电波是横波，其传播方向与电场强度方向和磁感应强度方向都垂直 D. 电磁波与机械波一样可以发生反射、折射等现象，但不会产生偏振现象 【答案】C 【解析】 【详解】A．电磁波在同种介质中传播速度都是相同的，不同介质中传播速度不同，选项A错误； B．电磁波可以在真空中传播，选项B错误； C．太空中传送至地面的无线电波是横波，其传播方向与电场强度方向和磁感应强度方向都垂直，选项C正确； D．电磁波与机械波一样可以发生反射、折射等现象，但电磁波会产生偏振现象，选项D错误。 故选C。 2. 下列说法中正确的是（　　） A. 用标准平面检查光学平面的平整程度是利用了光的全反射 B. 照相机镜头表面涂上增透膜，以增强透射光的强度，是利用了光的衍射现象 C. 海市蜃楼是由于光的干涉现象造成的 D. 白光通过三棱镜后呈现彩色光带是光的色散现象 【答案】D 【解析】 【详解】A．用标准平面检查光学平面平整度，利用的是标准平面与待测平面间空气薄层的上下表面反射光形成的薄膜干涉，不是全反射，故A错误； B．增透膜的原理是让膜前后两个表面的反射光发生干涉相消，减少反射光从而增强透射光强度，属于光的干涉现象，不是衍射，故B错误； C．海市蜃楼是由于近地面空气密度不均匀，光在传播过程中发生折射和全反射形成的虚像，和光的干涉无关，故C错误； D．白光通过三棱镜出现彩色光带是因为不同色光的折射率不同，相同入射角下折射角不同，属于光的色散现象，故D正确。 故选D。 3. 如图所示，一束由两种单色光混合的复色光沿PO方向射向一上下表面平行的厚玻璃砖的上表面，得到三束光线Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ，若玻璃砖的上下表面足够宽，下列说法正确的是（　　） A. 光束Ⅰ仍为复色光，光束Ⅱ、Ⅲ为单色光，且真空中传播速度II光束比III光束小些 B. 玻璃对光束Ⅲ的折射率等于对光束Ⅱ的折射率 C. 通过相同的双缝干涉装置，光束Ⅱ产生的明暗条纹宽度小于光束Ⅲ的宽度 D. 改变α角，光束Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ可以相交 【答案】C 【解析】 【详解】A．两种色光都在玻璃砖的上表面发生了反射，入射角相同，由反射定律知，它们的反射角相同，可知光束Ⅰ是复色光；而光束Ⅱ、Ⅲ由于折射率的不同导致偏折分离，所以光束Ⅱ、Ⅲ为单色光。但光在真空中的传播速度都相同，选项A错误； B．作出光路图如图所示： 由图知光束Ⅱ的偏折程度大于光束Ⅲ的偏折程度，根据折射定律可知玻璃对光束Ⅱ的折射率大于对光束Ⅲ的折射率，选项B错误； C．光束Ⅱ的折射率大于光束Ⅲ的折射率，则光束Ⅱ的频率大于光束Ⅲ的频率，光束Ⅱ的波长小于光束Ⅲ的波长，由 可知双缝干涉条纹间距与波长成正比，则双缝干涉实验中光束Ⅱ产生的条纹间距比光束Ⅲ的小，选项C正确； D．一束由两种色光混合的复色光沿PO方向射出，经过反射、再折射后，光线仍是平行，因为光反射时入射角与反射角相等．所以由光路可逆可得出射光线平行．改变α角，光线Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ仍保持平行，选项D错误。 故选C。 4. 如图所示为两频率相同的相干水波独立传播到某叠加区域的示意图，图中实线表示波峰，虚线表示波谷，已知两列波的振幅均为2cm（且在图中所示范围内振幅不变），E点是BD连线和AC连线交点，下列说法中正确的是（　　） A. A、C两点是振动加强点 B. E点是振动减弱点 C. B、D两点在此刻的竖直高度差为8cm D. E点此刻离开平衡位置的位移大小为4cm 【答案】C 【解析】 【详解】A．如图所示，实线表示波峰，虚线表示波谷，A、C两点均是波峰与波谷相遇点，所以振动减弱点，故A错误； B．B点是波谷与波谷相遇点，而D两点是波峰与波峰相遇点，均属于振动加强区，所以BD连线上也是振动加强区，则E点是振动加强点，故B错误； C．B点是波谷与波谷相遇点，则此刻相对平衡的竖直高度为4cm，而D两点是波峰与波峰相遇点，则此刻相对平衡的竖直高度为4cm，所以B、D两点在此刻的竖直高度差为8cm，故C正确； D．图为相干水波在t=0时刻的叠加情况，E点是平衡位置与平衡位置相遇，所以离开平衡位置的位移大小为0，故D错误。 故选C。 5. 利用半导体二极管的单向导电性，可以对交变电流进行整流，将交变电流变为直流。一种简单的整流电路如图甲所示，a、b为交变电流信号输入端，D为半导体二极管，R为定值电阻。信号输入后，电阻R两端的电压如图乙所示，则下列说法正确的是（　　） A. 交变电流的频率为100Hz B. R两端电压的有效值为V C. 若电阻，则1min内R产生的热量为 D. 一个标有“95V，30μF”的电容器并联在电阻R两端，可以正常工作 【答案】C 【解析】 【详解】A．由图乙可知，该电压的周期为0.02s，可知交变电流的频率为 A错误； B．由图乙可知，前周期内最大电压为100V，后周期内电压是零，由有效值的定义可得 解得R两端电压的有效值为 B错误； C．若电阻，由焦耳定律，可得1min内R产生的热量为 C正确； D．因电阻R两端的电压最大值为100V，大于95V，因此一个标有“95V，30μF”的电容器并联在电阻R两端，不可以正常工作，D错误。 故选C。 6. 图甲为一列简谐横波在t=0时刻的波形图，P、Q为介质中的两个质点，图乙为质点P的振动图像，则（　　） A. t=0.2s时，质点Q沿y轴负方向运动 B. t=0.5s时，质点Q的加速度小于质点P的加速度 C. 0~0.3s内，质点Q运动的路程为0.3m D. t=0.7s时，质点Q距平衡位置的距离大于质点P距平衡位置的距离 【答案】B 【解析】 【详解】A．由图乙可知，t=0时刻质点P位于平衡位置且沿y轴正方向振动，由图甲结合同侧法可知，波沿x轴负方向传播，由乙可知，周期T=0.4s 经过半个周期，质点Q沿y轴正方向运动，故A错误； B．时，质点P位于波峰处，质点Q不是处于最大位移，根据 可知质点Q的加速度小于质点P的加速度，故B正确； C．根据简谐运动特点，由于Q不是处于最大位移或平衡位置处，而是沿y轴负方向运动速度越来越大，所以经时间质点Q运动的路程大于0.3m，故C错误； D．时，质点P运动至y轴负方向最大位移处，故质点Q距平衡位置的距离小于质点P距平衡位置的距离，故D错误。 故选B。 7. 如图为法拉第圆盘发电机的示意图，铜圆盘安装在竖直的铜轴上，两铜片P、Q分别与圆盘的边缘和铜轴接触，圆盘处于方向竖直向上的匀强磁场B中，圆盘以角速度ω顺时针旋转（从上往下看），则 A. 圆盘中心电势比边缘低 B. 穿过圆盘的磁通量不断变化 C. 产生的电动势大小与圆盘半径成正比 D. 若ω变为原来的2ω，则R上的热功率变为原来的4倍 【答案】D 【解析】 【详解】A．若从上向下看，圆盘顺时针转动，根据右手定则可知圆盘中心电势比边缘要高，A错误． B．穿过圆盘的磁通量都是常数，穿过圆盘的磁通量保持不变，B错误． C．圆盘转动过程产生的感应电动势： ，与半径平方成正比，C错误． D．若ω变为原来的2ω，电动势变为原来的2倍，根据 可知，产热功率变为原来的4倍，D正确． 8. 直角坐标系的y轴为两种均匀介质Ⅰ、Ⅱ的分界线。位于处的波源发出的两列机械波a、b同时在Ⅰ、Ⅱ中传播。某时刻只画出了介于和6m之间的波形图，已知此时刻a波刚好传到处，下列说法正确的是（　　） A. 波源的起振方向沿y轴正方向 B. 此时刻b波也刚好传到 C. 质点Q在某四分之一周期内路程可能为0.5A（A为振幅） D. 平衡位置距处1.5m的两质点P、Q中，质点Q先到达最大位移处 【答案】D 【解析】 【分析】 【详解】A．由同侧法判断出的质点向下振动，由a波刚好传到的质点处，此时此质点与震源的振动方向一致，故振源的起振方向沿y轴负方向，故A错误； B．由图可知a波的波长为1m，b波的波长为4m，同一波源产生的波频率相等，由 可知介质Ⅱ中波的传播速度时介质Ⅰ中的4倍，此时刻a波传播到处，此时刻b波传播到处，故B错误； C．设Q点的振动方程为 则四分之一周期的路程为 用数学换元法思想得 变形得 当时 无解，当 无解，当 无解，当 无解，故无论在哪一个四分之一周期都Q的路程都不可能为0.5A，故C错误； D．由图可知质点P、Q都是向y轴正方向振动，质点P经过四分之一周期到达最大位移处，而质点Q在小于四分之一周期的时间就能到达最大位移处，即质点Q先到达最大位移处，故D正确。 故选D。 二、多项选择题（本题包括4小题，每小题4分，共16分。每小题给出的四个选项中，有多个选项符合题目要求，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. 下列说法中正确的是（　　） A. 图甲是一束复色光进入水珠后传播的示意图，其中a束光在水珠中传播的速度一定大于b束光在水珠中传播的速度 B. 图乙是一束单色光进入平行玻璃砖后传播的示意图，当入射角i逐渐增大到某一值后不会再有光线从面射出 C. 图丙是双缝干涉示意图，若只减小屏到挡板间的距离L，两相邻亮条纹间距离将增大 D. 图丁是用干涉法检测工件表面平整程度时得到的干涉图样，弯曲的干涉条纹说明被检测的平面在此处是下凹的 【答案】AD 【解析】 【详解】A．从图甲可知，光的偏折程度更大，说明水珠对光的折射率更大。根据光速公式，折射率越大，光在介质中传播速度越小，因此光在水珠中的传播速度一定大于光，故A正确； B．光线入射到平行玻璃砖上表面时，折射角小于入射角；由于玻璃砖上下表面平行，光线到达下表面时，入射角等于上表面的折射角。根据折射定律，因此一定小于临界角，不会发生全反射，始终有光线射出，故B错误； C．双缝干涉的相邻亮纹间距公式为，若减小屏到挡板的距离，相邻亮条纹间距会减小，故C错误； D．薄膜干涉检测平整度的原理是：同一条干涉条纹对应空气膜厚度相同的位置。本题中空气膜越靠近样板左端（劈尖）厚度越小，条纹向薄的一侧弯曲，说明该位置的空气膜厚度等于更靠厚侧的正常厚度，因此被检测平面此处是下凹的，故D正确。 故选AD。 10. 如图所示，理想变压器原、副线圈匝数比n1∶n2＝1∶3，原线圈接电压随时间变化规律为u＝100 sin 100πt(V)的交流电源，A1、A2、A3是三个理想电流表，D为理想二极管，R1是滑动变阻器，定值电阻R2＝R3＝300 Ω，则(　　) A. 电流表A2的示数为1.0 A B. 电流表A3的示数为1.0 A C. 滑动变阻器R1的滑片向上滑动时，电流表A1的示数将变大 D. 滑动变阻器R1的滑片向下滑动时，变压器输入功率增大 【答案】BD 【解析】 【详解】AB．原线圈输入电压的有效值为100V，根据理想变压器的电压比等于匝数比，则理想变压器副线圈两端的电压有效值为U2=300V，则；因为R2与理想二极管串联，根据理想二极管的单向导电性，由焦耳定律可得：，解得：I2=A，故A错误，B正确； C．滑动变阻器的滑片向上滑动时，其电阻值变大，因副线圈两端的电压不变，总电流变小，理想变压器的输出功率变小，输入功率变小，I1变小，故C错误； D．滑动变阻器的滑片向下滑动时，其电阻值变小，因副线圈两端的电压不变，总电流变大，理想变压器的输出功率变大，输入功率变大，故D正确。 故选BD． 11. 如图所示，一粗糙的平行金属轨道平面与水平面成θ角，两轨道上端用一电阻R相连，该装置处于匀强磁场中，磁场方向垂直轨道平面向上。质量为m的金属杆ab以初速度v0从轨道底端向上滑行，滑行到某高度h后又返回到底端。若运动过程中金属杆始终保持与导轨垂直且接触良好，轨道与金属杆的电阻均忽略不计。则下列说法正确的是（　　） A. 金属杆ab上滑过程与下滑过程通过电阻R的电荷量一样多 B. 金属杆ab上滑过程中克服重力、克服安培力与克服摩擦力所做功之和大于 C. 金属杆ab上滑过程与下滑过程因摩擦而产生的内能一定相等 D. 金属杆ab在整个过程中损失的机械能等于装置产生的焦耳热 【答案】AC 【解析】 【详解】A．根据，， 联立解得 可知，上滑过程与下滑过程磁通量的变化量相等，则通过电阻R的电荷量一样多，故A正确； B．金属杆ab上滑过程中，根据动能定理有 解得，故B错误； C．由题知，上滑和下滑过程中，位移大小相等，摩擦力大小相等均为 根据 可知上滑过程与下滑过程因摩擦而产生的内能一定相等，故C正确； D．金属杆ab在整个过程中损失的机械能等于整个装置产生的焦耳热和摩擦产生的热量之和，故D错误。 故选AC。 12. 某透明材料对红光的折射率为，工厂用这种材料做出一个半径为的透明半球体，其底面内壁涂有吸光材料，O为半球体的球心，在O点正上方有一点光源S，能够朝各个方向发射红光，如图为透明半球体的截面示意图。已知的距离，真空中的光速。（忽略经透明半球体内表面反射后射出的光），则下列说法正确的是（　　） A. 红光到透明半球体的最短时间 B. 红光到透明半球体的最短时间 C. 透明半球体外表面发光区域在此截面上形成的弧长为 D. 透明半球体外表面发光区域在此截面上形成的弧长为 【答案】AC 【解析】 【详解】AB．光线从S沿着OS方向射出时，传播时间最短，光在介质中传播的速度满足 光在介质中传播的时间 联立解得，故A正确，B错误； CD．光由介质射向空气，根据发生全反射条件，可得临界角的正弦值为 解得 作出恰好发生全反射的光路图，如图所示 根据正弦定理得 解得，即 根据几何关系，可得 则透明半球体外表面发光区域在截面上形成的弧长为，故C正确，D错误。 故选AC。 三、实验探究题（本题共2小题，每空2分，共14分。） 13. 在“测玻璃的折射率”实验中，某同学用的是矩形玻璃砖。 （1）如图所示，用插针法测定玻璃砖折射率的实验中，AO为入射光线，下列说法中正确的是_____； A. 若、的距离较大时，通过玻璃砖会看不到、的像 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，和的距离应适当取大些 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 （2）如图所示某同学做实验，法线画得与界面不垂直，测得的折射率比真实值________（填“偏大”、“偏小”或“不变”）；另一同学在白纸上正确画出平行玻璃砖的两个界面aa′和bb′后，将玻璃砖向aa′方向平移了少许，测得的折射率比真实值________（填“偏大”、“偏小”或“不变”） （3）某实验小组选取了操作正确的实验记录，在白纸上画出光线的径迹，以入射点O为圆心作圆，与入射光线、折射光线的延长线分别交于A、B点，再过A、B点作法线的垂线，垂足分别为C、D点，如图所示，进一步测得数据，，，则该玻璃砖的折射率数值为________（保留两位小数）。 【答案】（1）C （2） ①. 偏小 ②. 不变 （3）1.51 【解析】 【小问1详解】 A．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发生全反射，即、的距离较大，通过玻璃砖也会看到、的像，故A错误； B．为减少误差，入射角应适当大一些，即、的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正确； D．由几何知识可知，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C。 【小问2详解】 [1]由图可知，测得的入射角和折射角都偏大，且增大的角度相同，玻璃砖的折射率为 采用赋值法分析，假设法线与界面垂直时，入射角为，折射角为，则折射率为 若法线与界面不垂直时，入射角和折射角都增大了，则测得的折射率为 故测得的折射率比真实值偏小。 [2]如图所示 红线表示将玻璃砖向上平移后实际的光路图，黑线是作图时所采用的光路图，通过比较发现，入射角和折射角没有变化，根据折射定律 可知甲同学测得的折射率不变。 【小问3详解】 由题可知圆的半径为 该玻璃砖的折射率为 14. 下图为“用双缝干涉测量光的波长”实验装置。 （1）下列关于实验操作的说法中正确的是________（填正确答案标号）； A．实验架必须保持水平 B．调节光源高度使光束沿遮光筒轴线照在屏中心时，应该放上单缝和双缝 C．测量某条干涉亮条纹位置时，应使测量头分划板中心刻线与该亮条纹的中心对齐 （2）在实验中，若要增大干涉图样中两相邻亮条纹的间距，可选用的方法是________（填正确答案标号）； A．减小双缝间距 B．将屏幕向远离双缝的位置移动 C．将光源向远离双缝的位置移动 （3）实验测得双缝间的距离 d=1mm，双缝到屏的距离 l=1m，若第 1 个亮条纹到第 11 个亮条纹的中心间距为6.200mm，则该单色光的波长为________(结果保留三位有效数字）。 【答案】 ①. C ②. AB ③. 6.20×10-7m 【解析】 【分析】 【详解】（1）[1]A.此实验要求光源、遮光片、单缝、双缝、遮光筒和屏的相应位置在一条直线上即可，故A错误； B．在调节光源高度使光束沿遮光筒轴线照在屏中心前，应先把单缝和双缝取下，故B错误； C．测量某条干涉亮条纹位置时，应使测量头分划板中心刻线与该亮条纹的中心对齐，故C正确。 故选C。 （2）[2]根据干涉图样中两相邻亮条纹的间距公式可知，要使Δx增大，可以换用波长更大的光、增大双缝到屏的距离或缩小双缝间的距离，故AB正确。 （3）[3]第1个亮条纹到第11个亮条纹的中心间距为 x=10Δx=6.200×10-3m 则 Δx=6.20×10-4m 解得该单色光的波长为 四、计算题（本大题共4个小题，共38分，解答时请写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤） 15. 如图所示，实线为某时刻的波形图，虚线是0.2s后的波形图。 （1）若波向左传播，请指出图中P点的振动方向； （2）若波向右传播，求它的周期； （3）若波速是35m/s，求波的传播方向。 【答案】（1）方向竖直向上；（2）（n=0、1、2、3、···）；（3）向左传播 【解析】 【详解】（1）若波向左传播，根据“逆向爬坡”可知，图中P点的振动方向竖直向上； （2）由图像可知，能量向右匀速传播距离为 （n=0、1、2、3、···） 得 （n=0、1、2、3、···） 解得 （n=0、1、2、3、···） （3）设波在0.2s内传播距离为S，v=35m/s，则： S=vt 解得 可得波向左传播。 16. 如图所示，一长、宽，匝数100匝的矩形金属线圈电阻，在的匀强磁场中以恒定角速度绕垂直于磁场方向的固定轴OO′匀速转动，线圈两端通过电刷与图示的电路连接，其中电阻，，理想变压器的原、副线圈的匝数比。求： （1）从中性面开始计时，线圈转动时产生感应电动势的瞬间值表达式； （2）交流电压表、电流表的示数U、I； （3）若不计一切摩擦及空气阻力，线圈转动一周外力做的功W。 【答案】（1）；（2）10V；2A；（3）24πJ≈75.36J 【解析】 【详解】（1）线圈产生感应电动势的最大值 从中性面开始转动 （2）设变压器原、副线圈中电流分别为、，变压器原、副线圈两端电压分别为、，则有 变压比规律 变流比规律 又 联立解得，电压表示数为 电流表示数为 （3）线圈转动一周外力做的功W，由能量守恒，有 代入数据得 17. 如图所示，真空中一个半径为R、折射率为的透明玻璃半球体，O为球心，轴线水平，位于轴线上O点左侧处的点光源S发出一束与夹角的光线射向半球体，已知光在真空中传播的速度为c。不考虑光线在玻璃半球体圆弧界面上的反射，求： (1)光线进入玻璃半球体时的折射角r； (2)光在玻璃半球体内传播的时间t。 【答案】(1)；(2) 【解析】 【详解】(1)作出光路图如图所示，由几何知识可得，入射角： 由折射定律 代入数据得： (2)由几何知识可得 在中，由正弦定理 解得： 光在玻璃半球体中传播的距离 光在玻璃中的速度 光在玻璃半球体内传播的时间 18. 如图所示，MN和PQ是固定在水平面内的电阻不计的平行金属导轨，其间距为L，右端接阻值为R的电阻。虚线ab和ef与导轨垂直，距离为d，两条虚线间有垂直导轨平面向上的匀强磁场，磁感应强度为B。虚线ab左侧导轨光滑，右侧导轨粗糙。将一个质量为m、长度为L、电阻也为R的金属棒垂直放在光滑轨道上，给金属棒一个水平向右的恒力F作用，经过一段距离x后撤去F，此时金属棒还没到达虚线ab处，金属棒最后恰好停在虚线ef处。金属棒在运动过程中与导轨接触良好，与粗糙导轨间的动摩擦因数为µ ，重力加速度为g。 （1）金属棒的最大速度v； （2）电阻R产生的焦耳热Q0； （3）金属棒在磁场中运动的时间t。 【答案】（1）；（2）；（3） 【解析】 【详解】（1）根据动能定理 （2）金属棒电阻也为R，根据能量守恒，电阻R产生的焦耳热为总热量的一半 （3）根据动量定理 联立得 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $