内容正文:
高2025级高二年级第1次月考
物理试卷
考试时间:75分钟 试卷满分:100分
★沉着冷静 规范答题 端正考风 严禁舞弊★
一、选择题(本大题共10小题,每小题4分,共40分。其中1-7为单选,8-10为多选)
1. 如图甲是一个透明均匀玻璃圆柱体,其横截面如图乙所示,一束由红光和绿光组成的复色光从A点射入,在圆柱体内分成了a、b两束光,分别从F、E射出,则下列说法正确的是( )
A. a光更容易发生明显衍射现象
B. a、b两种单色光分别从F、E射出时折射角不相等
C. a光是绿光
D. a、b两种单色光分别通过同一个双缝干涉装置,b光的干涉条纹间距较小
【答案】C
【解析】
【详解】A.光和光在点的入射角相同,光的折射角较小,由
知,因此为绿光、为红光,有。波长越长越容易发生明显衍射,故A错误;
B.设复色光在点的入射角为,光、光在玻璃中的折射角分别为、。由于、,、均为等腰三角形,所以光、光在点、点的入射角分别为、由折射定律,入射时有
出射时有、
因此,故B错误;
C.绿光在玻璃中的折射率大于红光,折射后更靠近法线,图中光更靠近法线,因此光是绿光,故C正确;
D.双缝干涉条纹间距
由于,所以光的干涉条纹间距较大,故D错误。
故选C。
2. 如图,一束单色光从空气入射到光纤(视为长度一定的圆柱体)中,在光纤端面的入射角为,在光纤内侧入射角为,此时光在光纤内侧能发生全反射,下列说法正确的是( )
A. 光纤是利用光的干涉实现信息传递的
B. 该光纤材料的折射率
C. 减小,光在光纤中传播的时间变短
D. 光从空气进入光纤,光的频率变大
【答案】C
【解析】
【详解】A.光纤传递信息的原理是光的全反射,并非光的干涉,故A错误;
B.光在光纤内侧能发生全反射,全反射的条件是入射角大于等于临界角,即,而临界角满足,因此,推导可得,故B错误;
C.设端面折射角为r,几何关系
减小入射角,由折射定律可知,减小,减小,增大。
光在光纤中速度
光在光纤中的传播路程
传播时间,增大时,增大,所以时间t变短,故C正确;
D.光的频率由光源决定,光从空气进入光纤时,频率不会发生变化,故D错误。
故选 C。
3. 如图所示,对下列两个有关光的实验示意图,分析正确的是( )
A. 图甲若只减小挡板到屏的间距,则相邻亮条纹间距离将增大
B. 图甲若只增大双缝的间距d,则相邻亮条纹间距离将减小
C. 图乙中得到的条纹说明Q处对应待测工件下表面上凸
D. 图乙中若只增加薄片的厚度,则相邻亮条纹间距离将增大
【答案】B
【解析】
【详解】图甲为双缝干涉,屏上相邻亮条纹间距满足,其中为双缝到屏的距离,为双缝间距,为单色光波长。
A.若只减小挡板到屏的间距,则减小,相邻亮条纹间距离将减小,A错误;
B.若只增大双缝间距,则减小,相邻亮条纹间距离将减小,B正确;
C.图乙为用空气薄膜干涉检查平面平整度的实验,条纹是等厚干涉条纹。由图可见处条纹发生弯曲,表示对应处空气膜厚度与原来等厚位置发生偏离,结合图中薄片在左侧、空气膜厚度沿水平方向变化可判断,处对应被检测平面局部下凹,不是上凸,C错误;
D.图乙中若只增加薄片厚度,则空气劈尖的倾角增大,相邻明纹或暗纹对应的空气膜厚度差仍为,所以在水平方向上达到相同厚度差所需距离减小,相邻亮条纹间距离将减小,D错误。
故选B。
4. 如图所示一对用绝缘柱支持的导体A和B彼此接触。把带正电的带电体C靠近导体A,下列说法不正确的是( )
A. 导体A和导体B下部的金属箔都张开,且导体A带负电B带正电
B. 手持绝缘柱把导体A和B分开,然后移开C,则导体A和B都带电
C. 如果用手摸一下导体的A端,手离开后,移去带电体C,导体不带电
D. 无论用手摸一下导体的什么位置,手离开后,移去带电体C,导体带负电
【答案】C
【解析】
【详解】A.将带正电的带电体C靠近导体A时,会吸引导体中的自由电子,使电子聚集到A端,B端因缺少电子带正电。所以A、B下部的金属箔都会张开,且导体A带负电B带正电,故A正确,不符合题意;
B.手持绝缘柱把A、B分开后,A的负电荷和B的正电荷无法中和,所以再移开C,A、B会分别带负电和正电,故B正确,不符合题意;
C.用手摸导体的A端时,人体的电子会流入导体,中和B端的正电,此时导体整体带负电,所以手离开后移去C,导体仍然带负电,不是不带电,故C错误,符合题意;
D.无论手摸导体的哪个位置,人体的电子都会流入导体,中和B端的正电,所以手离开后移去C,导体整体带负电,故D正确,不符合题意。
故选C。
5. 如图,小明同学用一个激光笔S照射游泳池,由于池中有水,所以在水面发生了折射现象,入射角为,折射角为,并在水池底部照射出一个光斑,若此时游泳池在加水,水面上升的速度为,保持光源位置和入射光方向不变,则光斑移动的方向与速度的大小为( )
A. 向右移动, B. 向右移动,
C. 向右移动, D. 向左移动,
【答案】A
【解析】
【详解】水面升高后,光路图如图所示
则
如图所示由几何关系得光斑向右移动到,则
设光斑移动的速度为,则
联立解得,故A正确,BCD错误。
故选A。
6. 相距为、电荷量大小均为的等量异种点电荷周围电场的电场线分布如图所示,为中点。、为连线上关于对称的两点,为连线中垂线上的一点。静电力常量为,无穷远处电势为0,下列说法正确的是( )
A. 处的电场强度大小为
B. 、、三点处的电场强度大小
C. 若两电荷均带正电,、、三点处的电场强度大小
D. 若在点由静止释放一个负电粒子,该粒子能在间做往复运动
【答案】A
【解析】
【详解】A.处的电场强度大小为,A正确;
B.电场线的疏密反映场强的大小,可知、、O三点处的电场强度大小,而O点的电场线较C点密集,可知O点场强大于C点场强,即,B错误;
C.若两电荷均带正电,、两点的电场强度大小,但与C点的场强大小关系不能确定,C错误;
D.因AB之间的电场线为直线,且方向由B指向A,则若在点由静止释放一个负电粒子,该粒子一直向B方向运动,不会在间做往复运动,D错误。
故选A。
7. 竖直放置的绝缘轻质弹簧一端固定于水平地面上,另一端连接带电小球A,在A球正上方有一用绝缘细线悬挂在空中的带电小球B,带电小球C恰好静止在A、B的正中间,如图所示。已知三个小球质量均为m,带电荷量绝对值相同且均可视为点电荷。弹簧始终在弹性限度内,重力加速度大小为g,则细线对小球B的拉力大小为( )
A. B. C. D.
【答案】C
【解析】
【详解】C静止在A、B正中间,设A与C的距离为r,则B与C的距离也为r。三个小球电荷量绝对值相同,根据库仑定律
A、C间库仑力大小与B、C间库仑力大小相等,记为。 C受向下的重力,要保持平衡,A、B对C的库仑力必须均为向上,因此AC同种且与B异种。
因此平衡条件为:
解得
A、B间距为,A、B异种电荷相互吸引,库仑力大小为:
B受力平衡:
故选C。
8. 如图所示,两对等量异号点电荷、()固定于正方形四条边的中点上,正方形的边长为L,A、B、C、D是该正方形的四个顶点,O为正方形的中心点。已知静电力常量为,则下列说法正确的是( )
A. O点场强大小为
B. A、D两点的电场强度相同
C. B、C两点电场强度不同
D. 在该电场中某处静止释放一带负电的粒子(只受电场力),粒子一定做曲线运动
【答案】AB
【解析】
【详解】A.每个电荷到点的距离均为,单个电荷在点产生的场强大小为
AB中点的场强平行于AC指向CD的中点,CD的中点场强与前面场强方向相同,故
AC中点的场强平行于AB指向BD的中点,BD的中点场强与前面场强方向相同,故
合场强大小
故A正确;
B.两个正电荷在A点产生的电场强度叠加效果与两个负电荷在D点产生电场强度叠加效果相同,方向相同,都是沿着DA方向,两个负电荷在A点产生的电场强度叠加效果与两个正电荷在D点产生电场强度叠加效果相同,向相同,都是沿着AD方向,最终四个电荷在A、D两点产生电场强度叠加效果完全相同,故A、D两点的电场强度相同,故B正确;
C. AC边中正电荷与CD边中点负电荷在C点产生电场强度叠加效果与AB边中正电荷与BD边中点负电荷在B点产生电场强度叠加效果相同,方向相同,都是沿着AD方向,AC边中正电荷与CD边中点负电荷在B点产生电场强度叠加效果与AB边中正电荷与BD边中点负电荷在C点产生电场强度叠加效果相同,方向相同,都是沿着AD方向,最终四个电荷在B、C两点产生电场强度叠加效果完全相同,故B、C两点的电场强度相同,故C错误;
D.在AD对角线上静止释放负粒子,粒子沿直线运动;其余位置释放大多做曲线运动,故静止释放不一定做曲线运动,故D错误;
故选AB。
9. 利用光在空气薄膜的干涉可以测量待测圆柱形金属丝与标准圆柱形金属丝的直径差(约为微米量级),实验装置如图甲所示。和是具有标准平面的玻璃平晶,为标准金属丝,直径为;A为待测金属丝,直径为;两者中心间距为。实验中用波长为的单色光垂直照射平晶表面,观察到的干涉条纹如图乙所示,测得相邻条纹的间距为。则以下说法正确的是( )
A.
B.
C. 与直径相差越大,越小
D. 与直径相差越大,越大
【答案】AC
【解析】
【详解】AB.空气薄膜的等厚干涉中,相邻两条明纹(或暗纹)对应的空气膜厚度差为,两个金属丝之间的空气膜等效为一个劈尖,劈尖的总厚度差就是两个金属丝的直径差,已知两金属丝中心间距为,相邻条纹的水平间距为。由几何比例关系可得:
整理后得到,故A正确,B错误;
CD.由上述公式变形可得,可见两金属丝直径相差越大,相邻条纹间距越小,故C正确,D错误。
故选AC 。
10. 如图所示,在一倾角为的绝缘斜面C上有一带正电的小物体A处于静止状态,现将一带正电的小球B沿以A为圆心的圆弧缓慢地从点移至A正上方的点处,已知、A在同一水平线上,且在此过程中物体A和C始终保持静止不动,A、B可视为质点。关于此过程,下列说法正确的是( )
A. 物体A受到斜面的支持力可能一直增大
B. 物体受到斜面的摩擦力可能先减小后增大
C. 地面对斜面的摩擦力可能先减小后增大
D. 地面对斜面的支持力一定一直增大
【答案】BD
【解析】
【详解】CD.以A和C整体为研究对象,受力分析如图所示
设B对A的库仑力大小为F,与竖直方向的夹角为,根据平衡条件得,
小球B从P点到Q点过程中库仑力F的大小不变,减小,减小,故地面对斜面C的摩擦力逐渐减小;增大,故地面对斜面的支持力一定一直增大,故C错误,D正确;
AB.以A为研究对象,受力分析如图所示
小球B从P点到Q点过程中库仑力F的大小不变,但B对A的库仑力F垂直于斜面方向的分力先增大后减小,根据平衡条件
可知物体A受到斜面的支持力先增大后减小,故A错误;
B.以A为研究对象,若刚开始,则物体受到斜面的摩擦力沿斜面向下,小球B从P点到Q点过程中库仑力F的大小不变,但B对A的库仑力F平行于斜面方向的分力先沿斜面向上减小,根据平衡条件,可知摩擦力沿斜面向下,大小在减小;当时摩擦力,继续沿斜面向上减小,则摩擦力方向变成沿斜面向上,大小不断增大;当反向,方向变成沿斜面向下,大小不断增大,则摩擦力方向仍沿斜面向上,大小仍不断增大,故物体受到斜面的摩擦力先减小后增大;若刚开始,则物体受到斜面的摩擦力沿斜面向上,小球B从P点到Q点过程中库仑力F的大小不变,但B对A的库仑力F平行于斜面方向的分力先沿斜面向上减小,根据平衡条件,可知摩擦力沿斜面向上不断增大;当反向,方向变成沿斜面向下,大小不断增大,则摩擦力方向仍沿斜面向上,大小仍不断增大,故物体受到斜面的摩擦力一直增大,由题无法知道与的大小关系,故物体受到斜面的摩擦力可能先减小后增大,也可能一直增大,故B正确。
故选BD。
二、填空题(本大题共2小题,每空2分,共18分)
11. 利用双缝干涉实验测光的波长,实验装置如图甲所示。
(1)已知单缝到双缝之间的距离是100 mm,双缝到屏的距离为1.0 m,双缝之间的距离为0.30 mm,干涉图样如图乙所示,分划板的中心刻线在A位置时螺旋测微器的读数为1.234 mm,在B位置时读数如图丙所示,为________ mm,则该光的波长为________ nm(计算结果保留三位有效数字)。
(2)某同学观察到图丁所示图像,即测量头中的分划板的中心刻线与干涉条纹不在同一方向上,若继续移动目镜观察,将会使测量结果出现偏差。在这种情况下测出干涉条纹的间距Δx,则波长的测量值________(选填“大于”“小于”或“等于”)其实际值。
(3)下列操作能够使(2)问中的干涉条纹与分划板的中心刻线在同一方向上的是________(单选)。
A. 仅转动透镜 B. 仅转动双缝
C. 仅转动手轮 D. 仅转动测量头
【答案】(1) ①. 14.538 ②. 665
(2)大于 (3)D
【解析】
【小问1详解】
[1]图丙中的读数为14.5mm+3.8×0.01mm=14.538mm
[2]A、B间距为x=xB-xA=13.304mm
其间有6个条纹间隔,相邻条纹间距为
根据可知,所测光的波长为
【小问2详解】
条纹间距的实际值Δx实=Δx测cosθ,其中θ为条纹与分划板的中心刻线间的夹角,故条纹间距的测量值Δx测大于实际值Δx实。由可知,波长的测量值大于其实际值。
【小问3详解】
旋转测量头,分划板的中心刻线随之旋转,可使分划板的中心刻线与干涉条纹在同一方向上。
故选D。
12. 某实验小组用插针法测量玻璃的折射率。
(1)在白纸上放好玻璃砖,和分别是玻璃砖与空气的两个界面,如图甲所示。在玻璃砖的一侧插上两枚大头针和,用“”表示大头针的位置,然后在另一侧透过玻璃砖观察,并依次插上大头针和。在插和时,应使 (选填选项前的字母)。
A. 只挡住的像 B. 只挡住的像 C. 同时挡住、的像
(2)为了减小实验误差,实验时应注意的是 。
A. 入射角应尽量小些
B. 玻璃砖的宽度应小一些
C. 大头针、之间的距离及大头针、之间的距离应适当大些
(3)甲同学在画界面时,不小心将两界面、间距画得比玻璃砖宽度大些,如图乙所示,则他测得的折射率与真实值相比______(选填“偏大”、“偏小”、“不变”)。
(4)乙同学在完成光路图以后,以入射点为圆心,适当长度为半径画圆,分别交入射光线于点,交入射点与出射点连线的延长线于点。过点、点作法线的垂线、,垂足为点、点,如图丙所示,由此可得出该玻璃的折射率表达式______(用线段长“”、“”、“”、“”表示)。用刻度尺量得,,,.则可计算得玻璃折射率______。
【答案】(1)C (2)C
(3)偏小 (4) ①. ②. 1.70##1.7
【解析】
【分析】
【小问1详解】
实验中,在插 时,应使 同时挡住、的像;在插 时,应使 同时挡住 本身和、的像。
故选C。
【小问2详解】
A.入射角应适当大一些,避免角度测量误差过大,故A错误;
B.玻璃砖宽度应适当大一些,减小折射光线的绘制误差,故B错误;
C.大头针间距适当大一些,可减小光路绘制的误差,故C正确。
故选C。
【小问3详解】
作出实际光路图,如图所示
由图可知,入射角不变,但是测得的折射角变大,根据折射定律可知,所测折射率偏小。
【小问4详解】
[1][2]根据题意,由题图丙和折射定律有
代值得
【点睛】
三、解答题(本大题共3小题,共42分,解答须写出必要的文字说明、证明过程或演算步骤)
13. 如图所示,半径为0.5 m的玻璃半球,其右侧直径面为反射面,在玻璃半球对称轴PO上离球心O点处有一光源S。光源S发出的细光束与对称轴成,细光束射到半球面上经折射后进入玻璃半球内,经右侧直径反射面反射后恰能沿原路返回到S点。已知光在真空中的传播速度为,求:
(1)该玻璃半球的折射率;
(2)光源S发出的光,从发出到第一次到达右侧直径面所经历的时间(结果可用分式表示)。
【答案】(1)
(2)
【解析】
【小问1详解】
由题可知,光路沿原路返回,则玻璃半球中的折射光线与PO平行,光路如图所示
根据正弦定理
其中
代值解得入射角
折射角
由折射定律
解得
【小问2详解】
,则
玻璃半球内
光源S发出的光,从发出到第一次到达右侧直径面所经历的时间
代值解得
14. 如图所示,在倾角为的足够长光滑斜面上放置两个质量分别为4m和m的带电小球A和B(均可视为点电荷),它们相距为L。两球同时由静止开始释放时,B球的加速度恰好等于零。经过一段时间后,当两球距离为时,A、B的加速度大小之比为。不计空气阻力,静电力常量为k,重力加速度为g,sin37°=0.6,cos37°=0.8。求:
(1)若A球带正电荷且电荷量为Q,求B球所带电荷量q及电性;
(2)在(1)条件下求L与的比值。
【答案】(1);B球带正电
(2)
【解析】
【小问1详解】
释放时,B球的加速度恰好等于零及A球带正电荷,可知B球带正电。
对B球沿斜面方向有:
根据库仑定律有:
联立以上两式解得,且B球带正电
【小问2详解】
两球距离为时,
对A球由牛顿第二定律有
对B球由牛顿第二定律有
根据库仑定律有:
联立以上两式解得
15. 如图所示,在范围足够大的水平向左的匀强电场中,固定一内表面绝缘光滑且内径很小的圆管弯制而成的圆弧BD,圆心为O,竖直半径OD=R,B点和地面上A点的连线与水平地面成θ=37°,AB=R。一质量为m、电荷量为q的小球(可视为质点)从地面上A点以某一初速度沿AB方向做直线运动,恰好无碰撞地从管口B进入管道BD中,当小球到达管中某处C(图中未标出)时,恰好与管道间无作用力且小球所受合力指向圆心。已知:sin37°=0.6,cos37°=0.8,已知重力加速度大小为g。求:
(1)说明小球电性、匀强电场的场强E大小;
(2)小球到达C处时的速度大小;
(3)小球到达D处时对圆管轨道的压力FN;
(4)若小球从管口D飞出时电场忽然向下、场强大小变为原来的,则小球从管口D飞出后落地点距A点的水平距离x。
【答案】(1)正电,
(2)
(3)大小为,方向竖直向上
(4)
【解析】
【小问1详解】
小球沿AB方向做直线运动过程受力情况如图所示
根据受力分析可知,小球带正电,且有
求得
【小问2详解】
小球到达C处时重力与电场力的合力恰好提供小球做圆周运动的向心力,如图所示
应有,故有
求得
【小问3详解】
小球从C处运动到D处的过程中,根据动能定理,有
求得
在D处,根据牛顿第二定律,有
求得
根据牛顿第三定律可知,小球对圆管轨道的压力
其方向竖直向上。
【小问4详解】
小球从管口D飞出时,电场忽然向下、场强大小变为原来的,所受电场力为
根据牛顿第二定律,有
求得
小球从管口D飞出后做类平抛运动,水平方向和竖直方向分别有
求得
小球落地点距A点的水平距离为
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高2025级高二年级第1次月考
物理试卷
考试时间:75分钟 试卷满分:100分
★沉着冷静 规范答题 端正考风 严禁舞弊★
一、选择题(本大题共10小题,每小题4分,共40分。其中1-7为单选,8-10为多选)
1. 如图甲是一个透明均匀玻璃圆柱体,其横截面如图乙所示,一束由红光和绿光组成的复色光从A点射入,在圆柱体内分成了a、b两束光,分别从F、E射出,则下列说法正确的是( )
A. a光更容易发生明显衍射现象
B. a、b两种单色光分别从F、E射出时折射角不相等
C. a光是绿光
D. a、b两种单色光分别通过同一个双缝干涉装置,b光的干涉条纹间距较小
2. 如图,一束单色光从空气入射到光纤(视为长度一定的圆柱体)中,在光纤端面的入射角为,在光纤内侧入射角为,此时光在光纤内侧能发生全反射,下列说法正确的是( )
A. 光纤是利用光的干涉实现信息传递的
B. 该光纤材料的折射率
C. 减小,光在光纤中传播的时间变短
D. 光从空气进入光纤,光的频率变大
3. 如图所示,对下列两个有关光的实验示意图,分析正确的是( )
A. 图甲若只减小挡板到屏的间距,则相邻亮条纹间距离将增大
B. 图甲若只增大双缝的间距d,则相邻亮条纹间距离将减小
C. 图乙中得到的条纹说明Q处对应待测工件下表面上凸
D. 图乙中若只增加薄片的厚度,则相邻亮条纹间距离将增大
4. 如图所示一对用绝缘柱支持的导体A和B彼此接触。把带正电的带电体C靠近导体A,下列说法不正确的是( )
A. 导体A和导体B下部的金属箔都张开,且导体A带负电B带正电
B. 手持绝缘柱把导体A和B分开,然后移开C,则导体A和B都带电
C. 如果用手摸一下导体的A端,手离开后,移去带电体C,导体不带电
D. 无论用手摸一下导体的什么位置,手离开后,移去带电体C,导体带负电
5. 如图,小明同学用一个激光笔S照射游泳池,由于池中有水,所以在水面发生了折射现象,入射角为,折射角为,并在水池底部照射出一个光斑,若此时游泳池在加水,水面上升的速度为,保持光源位置和入射光方向不变,则光斑移动的方向与速度的大小为( )
A. 向右移动, B. 向右移动,
C. 向右移动, D. 向左移动,
6. 相距为、电荷量大小均为的等量异种点电荷周围电场的电场线分布如图所示,为中点。、为连线上关于对称的两点,为连线中垂线上的一点。静电力常量为,无穷远处电势为0,下列说法正确的是( )
A. 处的电场强度大小为
B. 、、三点处的电场强度大小
C. 若两电荷均带正电,、、三点处的电场强度大小
D. 若在点由静止释放一个负电粒子,该粒子能在间做往复运动
7. 竖直放置的绝缘轻质弹簧一端固定于水平地面上,另一端连接带电小球A,在A球正上方有一用绝缘细线悬挂在空中的带电小球B,带电小球C恰好静止在A、B的正中间,如图所示。已知三个小球质量均为m,带电荷量绝对值相同且均可视为点电荷。弹簧始终在弹性限度内,重力加速度大小为g,则细线对小球B的拉力大小为( )
A. B. C. D.
8. 如图所示,两对等量异号点电荷、()固定于正方形四条边的中点上,正方形的边长为L,A、B、C、D是该正方形的四个顶点,O为正方形的中心点。已知静电力常量为,则下列说法正确的是( )
A. O点场强大小为
B. A、D两点的电场强度相同
C. B、C两点电场强度不同
D. 在该电场中某处静止释放一带负电的粒子(只受电场力),粒子一定做曲线运动
9. 利用光在空气薄膜的干涉可以测量待测圆柱形金属丝与标准圆柱形金属丝的直径差(约为微米量级),实验装置如图甲所示。和是具有标准平面的玻璃平晶,为标准金属丝,直径为;A为待测金属丝,直径为;两者中心间距为。实验中用波长为的单色光垂直照射平晶表面,观察到的干涉条纹如图乙所示,测得相邻条纹的间距为。则以下说法正确的是( )
A.
B.
C. 与直径相差越大,越小
D. 与直径相差越大,越大
10. 如图所示,在一倾角为的绝缘斜面C上有一带正电的小物体A处于静止状态,现将一带正电的小球B沿以A为圆心的圆弧缓慢地从点移至A正上方的点处,已知、A在同一水平线上,且在此过程中物体A和C始终保持静止不动,A、B可视为质点。关于此过程,下列说法正确的是( )
A. 物体A受到斜面的支持力可能一直增大
B. 物体受到斜面的摩擦力可能先减小后增大
C. 地面对斜面的摩擦力可能先减小后增大
D. 地面对斜面的支持力一定一直增大
二、填空题(本大题共2小题,每空2分,共18分)
11. 利用双缝干涉实验测光的波长,实验装置如图甲所示。
(1)已知单缝到双缝之间的距离是100 mm,双缝到屏的距离为1.0 m,双缝之间的距离为0.30 mm,干涉图样如图乙所示,分划板的中心刻线在A位置时螺旋测微器的读数为1.234 mm,在B位置时读数如图丙所示,为________ mm,则该光的波长为________ nm(计算结果保留三位有效数字)。
(2)某同学观察到图丁所示图像,即测量头中的分划板的中心刻线与干涉条纹不在同一方向上,若继续移动目镜观察,将会使测量结果出现偏差。在这种情况下测出干涉条纹的间距Δx,则波长的测量值________(选填“大于”“小于”或“等于”)其实际值。
(3)下列操作能够使(2)问中的干涉条纹与分划板的中心刻线在同一方向上的是________(单选)。
A. 仅转动透镜 B. 仅转动双缝
C. 仅转动手轮 D. 仅转动测量头
12. 某实验小组用插针法测量玻璃的折射率。
(1)在白纸上放好玻璃砖,和分别是玻璃砖与空气的两个界面,如图甲所示。在玻璃砖的一侧插上两枚大头针和,用“”表示大头针的位置,然后在另一侧透过玻璃砖观察,并依次插上大头针和。在插和时,应使 (选填选项前的字母)。
A. 只挡住的像 B. 只挡住的像 C. 同时挡住、的像
(2)为了减小实验误差,实验时应注意的是 。
A. 入射角应尽量小些
B. 玻璃砖的宽度应小一些
C. 大头针、之间的距离及大头针、之间的距离应适当大些
(3)甲同学在画界面时,不小心将两界面、间距画得比玻璃砖宽度大些,如图乙所示,则他测得的折射率与真实值相比______(选填“偏大”、“偏小”、“不变”)。
(4)乙同学在完成光路图以后,以入射点为圆心,适当长度为半径画圆,分别交入射光线于点,交入射点与出射点连线的延长线于点。过点、点作法线的垂线、,垂足为点、点,如图丙所示,由此可得出该玻璃的折射率表达式______(用线段长“”、“”、“”、“”表示)。用刻度尺量得,,,.则可计算得玻璃折射率______。
三、解答题(本大题共3小题,共42分,解答须写出必要的文字说明、证明过程或演算步骤)
13. 如图所示,半径为0.5 m的玻璃半球,其右侧直径面为反射面,在玻璃半球对称轴PO上离球心O点处有一光源S。光源S发出的细光束与对称轴成,细光束射到半球面上经折射后进入玻璃半球内,经右侧直径反射面反射后恰能沿原路返回到S点。已知光在真空中的传播速度为,求:
(1)该玻璃半球的折射率;
(2)光源S发出的光,从发出到第一次到达右侧直径面所经历的时间(结果可用分式表示)。
14. 如图所示,在倾角为的足够长光滑斜面上放置两个质量分别为4m和m的带电小球A和B(均可视为点电荷),它们相距为L。两球同时由静止开始释放时,B球的加速度恰好等于零。经过一段时间后,当两球距离为时,A、B的加速度大小之比为。不计空气阻力,静电力常量为k,重力加速度为g,sin37°=0.6,cos37°=0.8。求:
(1)若A球带正电荷且电荷量为Q,求B球所带电荷量q及电性;
(2)在(1)条件下求L与的比值。
15. 如图所示,在范围足够大的水平向左的匀强电场中,固定一内表面绝缘光滑且内径很小的圆管弯制而成的圆弧BD,圆心为O,竖直半径OD=R,B点和地面上A点的连线与水平地面成θ=37°,AB=R。一质量为m、电荷量为q的小球(可视为质点)从地面上A点以某一初速度沿AB方向做直线运动,恰好无碰撞地从管口B进入管道BD中,当小球到达管中某处C(图中未标出)时,恰好与管道间无作用力且小球所受合力指向圆心。已知:sin37°=0.6,cos37°=0.8,已知重力加速度大小为g。求:
(1)说明小球电性、匀强电场的场强E大小;
(2)小球到达C处时的速度大小;
(3)小球到达D处时对圆管轨道的压力FN;
(4)若小球从管口D飞出时电场忽然向下、场强大小变为原来的,则小球从管口D飞出后落地点距A点的水平距离x。
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