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运东四校2023-2024学年高二下学期4月期中联考
物 理
考生注意：
1. 本试卷分选择题和非选择题两部分。满分100分，考试时间75分钟。
2. 答题前，考生务必用直径0.5毫米黑色墨水签字笔将密封线内项目填写清楚。
3. 考生作答时，请将答案答在答题卡上。选择题每小题选出答案后，用2B铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑；非选择题请用直径0.5毫米黑色墨水签字笔在答题卡上各题的答题区域内作答，超出答题区域书写的答案无效，在试题卷、草稿纸上作答无效。
4. 本卷命题范围：选择性必修第一册，选择性必修第三册第一章。
一、单项选择题：本题共7小题，每小题4分，共28分。每小题只有一个选项符合题目要求。
1. 关于光的偏振、干涉与衍射、激光，下列说法正确的是（ ）
A. 偏振是纵波特有的现象，光的偏振现象说明光是纵波
B. 在双缝干涉现象里，亮条纹和暗条纹的宽度是不等的
C. 自然界中某些天然物体也可以发出激光，激光不能发生衍射现象
D. 泊松亮斑是衍射现象，用白光照射狭窄单缝时将得到彩色条纹
2. 某同学利用单摆测定当地的重力加速度，实验装置如图所示，下列说法正确的是（ ）
A. 在摆球通过最低点时开始计时，可减小单摆周期的测量误差
B. 摆长等于摆线的长度加上摆球的直径
C. 测量摆球通过最低点50次的时间为t，则单摆周期为
D. 如果有两个大小相等且都带孔的铜球和木球，应选用木球作摆球
3. 分子力F随分子间距离r的变化如图所示。将两分子从相距处释放，仅考虑这两个分子间的作用力，下列说法正确的是（ ）
A. 从到分子间引力、斥力都在减小 B. 从到分子力的大小先减小后增大
C. 从到分子势能先减小后增大 D. 从到分子动能先增大后减小
4. 某学习小组的同学在实验室用如图甲所示装置研究单摆的运动规律，O是单摆的平衡位置，单摆在竖直平面内左右摆动，M、N是摆球所能到达的最远位置。取向右为正方向。图乙是单摆的振动图像。已知当地的重力加速度大小，取，下列说法中正确的是（ ）
A. 单摆的振幅是0.14m，振动的频率是1Hz B. 振动的表达式为
C. 单摆的摆长为1m D. 时摆球在N点
5. 水下一点光源，发出a、b两单色光。人在水面上方向下看，水面中心Ⅰ区域有a光、b光射出，Ⅱ区域只有a光射出，如图所示。下列判断正确的是（ ）
A. a、b光从Ⅰ区域某点倾斜射出时，b光的折射角小
B. 水对a光的折射率大于水对b光的折射率
C. a光在水中传播速度大于b光在水中传播速度
D. a光在水面发生全反射临界角小于b光在水面发生全反射临界角
6. 一高空作业的工人重为700N，系一条长为的安全带，若工人不慎跌落后安全带的缓冲时间（工人最终悬挂在空中），g取，忽略空气阻力的影响，则缓冲过程中安全带受的平均作用力是（ ）
A. 2100N，竖直向上 B. 2100N，竖直向下 C. 1400N，竖直向上 D. 1400N，竖直向下
7. 一列简谐横波沿x轴传播，图甲为该波在时刻的波形图，M是平衡位置为处的质点，图乙为质点M的振动图像，则（ ）
A. 时刻质点M沿y轴正方向振动，该波沿x轴正方向传播
B. 波的振幅为28cm，波长
C. 波的周期为1.8s，波的传播速度为12m/s
D. 时刻，处的质点偏离平衡位置的位移大小为
二、多项选择题：本题共3小题，每小题6分，共18分。在每小题给出的四个选项中，有两个或两个以上选项符合题目要求。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. 氧气分子在不同温度下的速率分布规律如图所示，横坐标表示速率，纵坐标表示某一速率的分子数占总分子数的百分比，由图可知（ ）
A. 在②状态下，分子速率大小的分布范围相对较大
B. 两种状态氧气分子的平均速率相等
C. 随着温度的升高，氧气分子中速率小的分子所占的比例增大
D. ①状态的温度比②状态的温度低
9. 如图所示，质量为m、半径为R的四分之一光滑圆弧轨道小车静置于光滑水平面上。一质量也为m的小球以水平初速度冲上小车，到达某一高度后，小球又返回小车的左端，不计空气阻力，则（ ）
A. 上述过程小球和小车组成的系统水平方向动量守恒
B. 球返回到车左端时，车向右运动的位移最大
C. 无论小球初速度多大，小球都会从小车左侧离开
D. 小球返回到小车左端后将向左做平抛运动
10. 如图是半圆形透明介质的横截面，O为圆心，M、N为圆弧上两点。一束红色光线和另一束绿色光线，以相同的角度同时从O点入射，其透射光线从M、N两点射出，已知真空中光速，，，下列说法正确的是（ ）
A. 两束光穿过半圆形透明介质所需时间相等
B. OM是红光，ON是绿光
C. 半圆形透明介质对OM光的折射率为
D. OM光在该半圆形透明介质中传播的速度大为
三、非选择题（本题共5小题，共54分）
11.（8分）某同学用双缝干涉测量某种单色光的波长，其实验装置如图甲所示。
（1）下列说法正确的是______。（填选项前的字母）
A. 调节光源高度使光束沿遮光筒轴线照在屏中心时，应放上单缝和双缝
B. 测量某条干涉亮纹位置时，应使测微目镜分划板中心刻线与该亮纹的中心对齐
C. 为了减小测量误差，可用测微目镜测出n条亮纹中心间的距离a，求出相邻两条亮纹间距
（2）做实验时，该同学先将测量头的分划板中心刻度线与某亮纹中心对齐，将该亮纹定为第一条亮纹，此时手轮上的刻度如图乙所示，读数为______mm。
（3）该同学接着转动手轮，当分划板中心刻度线与第6条亮纹中心对齐时，读数是14.690mm，已知装置中双缝间距为0.2mm，双缝到屏的距离是1.0m，则测得此单色光的波长为______m（保留两位有效数字）。
（4）在其他条件不变的情况下，仅将光换成波长较长的光做实验，则光屏上相邻两亮条纹的中心间距______（选填“变大”“变小”或“不变”）。
12.（8分）在估测油酸分子大小的实验中，具体操作如下：
①取油酸1.0mL注入500mL的容量瓶内，然后向瓶中加入酒精，直到液面达到500mL的刻度为止。摇动瓶使油酸在酒精中充分溶解，形成油酸的酒精溶液；
②用滴管吸取制得的溶液逐滴滴入量筒，记录滴入的滴数直到量筒达到1.0mL为止，恰好共滴了100滴；
③在边长约40cm的浅水盘内注入约2cm深的水，将细石膏粉均匀地撒在水面上，再用滴管吸取油酸的酒精溶液，轻轻地向水面滴一滴溶液，酒精挥发后，油酸在水面上尽可能地散开，形成一层油膜，膜上没有石膏粉，可以清楚地看出油膜轮廓；
④待油膜形状稳定后，将事先准备好的玻璃板放在浅盘上，在玻璃板上绘出油酸膜的形状；
⑤将画有油酸膜形状的玻璃板放在边长为1.0cm的方格纸上。
（1）利用上述具体操作中的有关数据可知一滴油酸的酒精溶液含油酸为______，求得的油酸分子直径为______m（此空保留一位有效数字）。
（2）若阿伏加德罗常数为，油酸的摩尔质量为M，油酸的密度为。则下列说法正确的是______。
A. 1kg油酸所含有分子数为 B. 油酸所含分子数为
C. 1个油酸分子的质量为 D. 油酸分子的直径约为
（3）某同学实验中最终得到的油酸分子的直径和大多数同学比较，数据都偏大。对于出现这种结果的原因，可能是由于______。
A. 在求每滴溶液体积时，1mL溶液的滴数少记了2滴
B. 计算油酸面积时，错将所有不完整的方格作为完整的方格处理
C. 水面上痱子粉撒的较多，油酸膜没有充分展开
13.（10分）图为真空中半径为R的半圆柱体玻璃砖的横截面，O为圆心，A、B为直径边两端，足够长的直屏紧靠B点并与AB边垂直。一单色细光束对准圆心O从圆弧边入射，当光束与AO夹角为时，在屏上形成上、下两个光斑P和Q（图中未画出）；当光束逆时针转动至与AO夹角为时，屏上恰好只有一个光斑，光在真空中传播的速率为c。求：
（1）光束从玻璃砖表面入射至到达Q点所需时间；
（2）屏上P、Q两光斑之间的距离d。
14.（10分）如图所示，以原点O为界在x轴上有两段不同材料的绳子，波源和分别置于和处，同时产生两列简谐横波甲和乙，分别沿x轴正方向和x轴负方向传播。时刻，和处的质点刚好开始振动，某时刻两列波恰好同时到达原点处的质点O，若从开始到时间内P点经过的路程为3cm，求：
（1）甲、乙两波的频率之比；
（2）乙波在右侧绳子中的传播速度大小；
（3）从到，原点处的质点O经过的路程。
15.（18分）如图所示，水平轨道的右侧B点平滑地衔接一半径为的光滑弧形轨道，C为轨道的最高点，两个可视为质点的物体P、Q放在水平轨道的A点，两物体之间有质量可忽略不计的炸药，已知A点左侧粗糙，AB段光滑，时刻炸药爆炸，爆炸过程放出的能量均转化为物体P、Q的动能，经过一段时间物体Q刚好到达C点。物体P、Q的质量分别为、，两物体与A点左侧轨道的动摩擦因数均为，A、B两点之间的距离为，重力加速度。求：
（1）物体Q经过B点时对轨道的压力；
（2）爆炸后瞬间，物体P、Q的动能之和；
（3）通过计算说明，物体Q返回水平面后能否与物体P发生碰撞，若不能，求出物体Q静止时到A点的距离；若能，且该碰撞为弹性碰撞，求最终两物体之间的距离。
运东四校2023-2024学年高二下学期4月期中联考
物理
参考答案
1. D 光的振动方向与传播方向相垂直，故光的偏振现象说明光是横波，选项A错误；在双缝干涉现象里，亮条纹和暗条纹的宽度是相等的，选项B错误；激光是用人工方法激发的一种特殊的光，激光是一种电磁波，只要是波就能发生衍射现象，选项C错误；泊松亮斑是光绕过障碍物继续传播的现象，是衍射现象，用白光照射单缝，将得到彩色的衍射条纹，选项D正确。
2. A 在摆球通过最低点时开始计时，可减小单摆周期的测量误差，选项A正确；摆长等于摆线的长度加上摆球的半径，选项B错误；相邻两次通过最低点的时间为半个周期，通过最低点50次的时间为t，则单摆周期不等于，选项C错误；摆球选择质量大一些、体积小一些的小球，如果有两个大小相等且都带孔的铜球和木球，应选用铜球作摆球，选项D错误。
3. D 从到分子间引力、斥力都在增加，故A错误；由图可知，在时分子力为零，故从到分子力的大小先增大后减小再增大，故B错误；分子势能在时最小，故从到分子势能一直减小，故C错误；从到分子势能先减小后增大，故分子动能先增大后减小，故D正确。
4. C 由题图乙知振幅，周期，则频率，选项A错误；振动的表达式为：，选项B错误；由单摆的周期公式，得，选项C正确；由题图乙知，时摆球在负向最大位移处，因向右为正方向，所以摆球在M点，选项D错误。
5. C b光先发生全反射，b光折射率大，故Ⅰ区域的某点b光折射角大，A、B错误；由，b光在水中传播速度小，C正确，全反射临界角为c由，b光在水面发生全反射临界角小，D错误。
6. B 工人自由下落的速度由，解得，设安全带对工人的平均冲力为，设竖直向下为正方向，由动量定理，代入数据解得，方向向上，由牛顿第三定律可知，人对安全带作用力竖直向下，大小为2100N，B正确。
7. D 根据M点的振动图像可知，时刻质点M沿y轴正方向振动，则该波沿x轴负方向传播，选项A错误；该波的振幅为，波长，选项B错误；周期，由可得该波的传播速度，选项C错误；波动图像的方程为，时刻，处的质点偏离平衡位置的位移大小为，选项D正确。
8. AD 由题图可知，②中速率大的分子占据的比例较大，则说明②对应的平均速率较大，故②对应的温度较高，温度高则分子速率大的占多数，即高温状态下分子速率大小的分布范围相对较大，故B错误，A、D正确；由题图可知，随着温度的升高，氧气分子中速率小的分子所占的比例减小，故C错误。
9. AC 系统在水平方向上所受合外力为0，则系统在水平方向上动量守恒，故A正确；受力分析可知，圆弧轨道所受合力一直向右，即一直加速向右，向右没有最大位移，故B错误；足够大使小球飞离小车时，二者水平分速度相等，故最终不会从右侧离开小车，故C正确；设小球离开小车时，小球的速度为，小车的速度为，选取向右为正方向，整个过程中动量守恒得，由机械能守恒得，联立解得，，即小球与小车分离后二者交换速度，所以小球与小车分离后做自由落体运动，故D错误。
10. BD 由可知，从M点射出的光的折射率较小，从N点射出的光的折射率较大，根据折射率与光速的关系可知，从M点射出的光的速度较大，两束光穿过透明介质的路程相等，速度不同，所需时间不相同，选项A错误；根据绿光折射率大于红光可知，OM是红光，ON是绿光，选项B正确；由折射定律可知，透明介质对OM光束的折射率为，选项C错误；OM光束在该透明中传播的速度为，选项D正确。
11.（1）BC（2分） （2）2.190（2.188~2.192都正确）（2分）
（3）（2分） （4）变大（2分）
解析：（1）调节光源高度使光束沿遮光筒轴线照在屏中心时，不需放单缝和双缝，故A错误；测量某条干涉亮纹位置时，应使测微目镜分划板中心刻线与该亮纹的中心对齐，故B正确；n条亮纹之间有个间距，相邻条纹的间距为，故C正确。
（2）手轮上的刻度读数为（2.188~2.192mm都正确）。
（3）相邻两条亮纹间距为，解得。
（4）根据，在其他条件不变的情况下，光的波长增大，相邻两亮条纹的中心间距变大。
12.（1） （2）B （3）AC（每空2分）
解析：（1）根据题意可得，一滴油酸的酒精溶液含油酸为，根据题意可知，方格纸每个小格的面积为，根据不足半格舍掉，多于半格算一格的原则，可得面积为，油酸分子直径为。
（2）根据题意，质量为的油酸，所含有分子数为，故A错误；体积为的油酸，所含分子数为，故B正确；1个油酸分子的质量为，故C错误；根据可知，一个油酸分子的体积为，设分子的直径为d，则有，联立解得，故D错误。
（3）根据题意，由公式可知，油酸分子的直径和大多数同学的比较，数据都偏大的原因可能时V偏大或S偏小，在求每滴溶液体积时，1mL溶液的滴数少记了2滴，则V偏大，直径偏大，故A正确；计算油酸面积时，错将所有不完整的方格作为完整的方格处理，则S偏大，直径偏小，故B错误；水面上痱子粉撒的较多，油酸膜没有充分展开，则S偏小，直径偏大，故C正确。
13. 解：（1）已知光束逆时针转动至与AO夹角为时，恰好只有一个光斑，即光在界面AB恰好发生全反射，此时入射角等于全反射临界角为，所以折射率为
（2分）
设OQ光束折射角为，，（2分）
得（1分）
故时间（1分）
（2）当光束与AO夹角为时，有两个光斑，即同时发生反射与折射，
反射光线形成的光斑P与B之间的距离为（1分）
折射光线形成的光斑Q与B之间的距离为（1分）
屏上P和Q之间的距离为（2分）
14. 解：（1）两列波同时传到O点，由得出（1分）
由（1分）
又
联立得（1分）
（2）由题可得，（1分）
（1分）
（2分）
（3），经过1s两列波均刚好到达O点（1分）
且两列波在O点叠加，故O点做振幅为4cm的振动，周期不变，故（2分）
15. 解：（1）由题意分析，爆炸后物体Q向右做匀速直线运动，经B点滑上圆弧轨道且能到达C点。设爆炸后瞬间物体Q的速度为，则物体Q由B到C的过程，由机械能守恒定律得（1分）
解得（1分）
物体Q在B点时，由牛顿第二定律得（1分）
解得（1分）
由牛顿第三定律得物体Q在B点时对轨道压力大小为，方向竖直向下（1分）
（2）炸药爆炸的过程，物体P、Q组成的系统动量守恒，设爆炸后瞬间物体P的速度为
则由（1分）
代入数据解得
则爆炸后瞬间，物体P、Q的动能之和为（1分）
代入数据解得（1分）
（3）根据牛顿第二定律可知两物体在A点左侧运动时的加速度大小相等，
均为（1分）
设物体P经过t时间停止运动，由运动学公式得
解得（1分）
物体Q在A点右侧水平轨道上运动的时间为
所以物体Q从碰后到再次回到A点时的时间大于2s，也就是物体Q返回到A点时，物体P已经停止，且距A点距离为（1分）
设物体Q能与物体P发生碰撞，且碰撞瞬间物体Q的速度为
由动能定理得（1分）
解得，假设成立
设物体P、Q发生弹性碰撞后的速度分别为、，以向右为正方向，
由动量守恒定律得（1分）
由机械能守恒定律得（1分）
解得，（1分）
物体P向左运动的位移为（1分）
物体Q向右运动的位移为（1分）
两物体的最终距离为（1分）

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