资源简介

2024北京八十中高二（下）期中
物 理
学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________
一、单选题
1．下列说法正确的是（　　）
A．当一列声波从空气传到水中时，其波长不变
B．质点的振动方向和波的传播方向垂直的波叫纵波
C．当声源靠近时，静止的观察者接收到的声音频率增大
D．孔的尺寸比波的波长小时不会发生衍射现象
2．生活中有很多有趣的光学现象，关于这些现象，下列表述中错误的一项是（ ）
A．甲图所示的光导纤维，内芯的折射率比外套的大
B．乙图所示的肥皂膜看起来是彩色的，这是光的折射现象
C．丙图所示的劈尖干涉，任意相邻明条纹所对应的薄膜厚度差恒定
D．如丁图所示，要想减弱玻璃表面反射光的干扰，拍出清晰的车窗内景象，可以在相机镜头前装一片偏振滤光片
3．两束光线分别照射到同一双缝干涉装置，得到的干涉图样如图所示，则（　　）
A．甲图照射光的频率较低 B．乙图照射光的波长较长
C．通过同一单缝，甲图照射光衍射现象更明显 D．在同一玻璃中，甲图照射光传播速度大
4．如图所示，在一根张紧的水平绳上，悬挂有a、b、c、d、e五个单摆，让a摆略偏离平衡位置后无初速释放，在垂直纸面的平面内振动；接着其余各摆也开始振动。下列说法中正确的是（　　）
A．各摆的振动周期与a摆相同
B．各摆的振幅大小不同，e摆的振幅最大
C．各摆的振动周期不同，c摆的周期最长
D．各摆均做自由振动
5．质点做简谐运动的图象如图所示，下列说法正确的是(　　)
A．质点振动频率是4Hz
B．第2s末质点的速度为零
C．在4s内质点经过的路程是
D．在和两时刻，质点位移大小相等、方向相同
6．图是某绳波形成过程的示意图。质点1在外力作用下沿竖直方向做简谐运动，带动质点2，3，4，…各个质点依次上下振动，把振动从绳的左端传到右端，相邻编号的质点间距离为2cm。已知时，质点1开始向上运动；时，质点1到达上方最大位移处，质点5开始向上运动。则（　　）

A．这列波传播的速度为0.5m/s
B．时，振动传到质点8
C．时，质点12加速度方向向下
D．时，质点16正在向下运动
7．一列简谐横波某时刻的波形如图所示，P为介质中的一个质点，波沿x轴的负方向传播。下列说法正确的是（　　）
A．质点P此时刻的速度沿y轴的正方向
B．再过半个周期时，质点P的位移为负值
C．经过一个周期，质点P通过的路程为2a
D．质点P此时刻的加速度沿y轴的正方向
8．如图所示是LC振荡电路和通过点P的电流随时间变化的规律。若把流过点P向右的电流方向规定为正方向，则下列说法正确的是（　　）
A．在0~时间内，电容器放电，电场能增大
B．若仅增大线圈的自感系数，振荡频率增大
C．若仅增大电容器极板间距，振荡频率减小
D．在~时间内，电容器C的上极板带正电
9．如图所示，一束复色光从空气中沿半圆形玻璃砖半径方向射入，从玻璃砖射出后分成a、b两束单色光。以下说法正确的是（　　）
A．玻璃砖对a光的折射率为
B．b光的频率比a光的大
C．b光的波长比a光的大
D．b光在玻璃中的传播速度比a光的大
10．如图所示，、是两个周期为T的相干波源，它们振动同步且振幅相同，实线和虚线分别表示波的波峰和波谷，关于图中所标的a、b、c、d四点，下列说法中正确的是（　　）
A．图示时刻质点a的位移最大 B．质点b和c振动都最强
C．质点d振动最弱 D．再过后b点振动减弱
11．我国水力资源居世界首位，西部地区水力发电潜力巨大。水力发电的基本原理就是将水流的机械能（主要指重力势能）转化为电能。如图所示，某小型水力发电站水流量Q＝5m3/s（流量是指流体在单位时间内流过某一横截面的体积），落差h＝15m，发电机（内阻不计）的输出电压U1＝500V，输电线总电阻，为了减小损耗采用了高压输电。在发电机处安装升压变压器，而在用户处安装降压变压器，其中n3：n4＝450：11，用户获得的电压U4＝220V，用户消耗的功率P4＝450kW，变压器均视为理想变压器，已知水的密度，取重力加速度°。下列说法正确的是（ ）
A．输电线损失的电压为500V
B．输电线损失的电功率为25kW
C．升压变压器原副线圈的匝数比n1：n2＝1：18
D．机械能转化为电能的效率约为67%
12．如图所示，电阻不计的矩形线圈abcd处于磁感应强度大小的匀强磁场中，线圈面积，匝数。线圈绕中心轴匀速转动，转动角速度。线圈的输出端与理想变压器原线圈相连，变压器的原、副线圈的匝数比，副线圈通过电流表与定值电阻和滑动变阻器相连，的电阻为，的最大电阻为。电流表与电压表均为理想电表。下列说法正确的是（ ）
A．线圈在图示位置开始计时，经过，电压表示数为零
B．通过电阻的电流方向每秒变化100次
C．改变滑动变阻器接入电路的阻值，滑动变阻器两端电压最大值为24V
D．改变滑动变阻器接入电路的阻值，滑动变阻器中消耗的最大电功率为5W
13．惠更斯发现“单摆做简谐运动的周期T与重力加速度的二次方根成反比”。为了通过实验验证这一结论，某同学创设了“重力加速度”可以认为调节的实验环境：如图1所示，在水平地面上固定一倾角θ可调的光滑斜面，把摆线固定于斜面上的O点，使摆线平行于斜面。拉开摆球至A点，静止释放后，摆球在ABC之间做简谐运动，摆角为α。在某次实验中，摆球自然悬垂时，通过力传感器（图中未画出）测得摆线的拉力为F1；摆球摆动过程中，力传感器测出摆线的拉力随时间变化的关系如图2所示，其中F2、F3、T0均已知。当地的重力加速度为g。下列选项正确的是（ ）
A．多次改变图1中α角的大小，即可获得不同的等效重力加速度
B．在图2的测量过程中，单摆n次全振动的时间为nT0
C．多次改变斜面的倾角θ，只要得出就可以验证该结论成立
D．在图2的测量过程中，满足关系
14．当一条长度为L、横截面积为S的金属丝在力F作用下伸长 L时，满足表达式：，E为该金属丝材料的弹性模量，可以得到。弹性模量是描述固体材料抗形变能力的重要物理量，是材料的固有属性，也是机械构件材料选择的重要依据，采用单缝衍射和单丝衍射一起测量金属丝的微小伸长量和直径d，就可测量该金属丝材料的弹性模量。已知单缝衍射中央亮条纹宽度 x满足表达式：，式中l为单缝到光屏的距离，D为单缝宽度，λ为衍射光波长，如图1所示，当金属丝下面的托盘增加砝码时，金属丝被拉长，下面的缝宽由a1减小为a2，引起光屏处的衍射中央亮条纹宽度变化，据此可以求金属丝伸长量 L。图2为单缝衍射法测量金属丝在砝码拉伸下的微小伸长量光路示意图，已知单丝衍射中央亮条纹宽度与单缝衍射规律相同，式中D为单丝宽度，根据测量单丝衍射中央亮条纹宽度可以求得金属丝直径d，再根据可计算出金属丝的横截面积，图3为单丝衍射的示意图，将以上衍射法的测量值代入，就可以得到金属丝的弹性模量。据此材料，以下叙述正确的是（　　）
A．砝码稍增大一些， L会增大，金属丝的弹性模量E将减小
B．增加砝码之后，单缝衍射的中央亮条纹都变宽
C．金属丝的弹性模量与实验用的光波长有关
D．该方法中使用的激光可以用白光代替
二、实验题
15．（1）如图甲所示，利用双缝干涉测定光的波长的实验中，双缝间距，双缝到光屏间的距离，实验时，接通电源使光源正常发光，调整光路，使得从目镜中可以观察到干涉条纹。
(a)若想增加从目镜中观察到的条纹个数，下列措施可行的是______（填选项前的字母）。
A．将单缝向双缝靠近
B．使用间距更小的双缝
C．把绿色滤光片换成红色滤光片
D．将屏向靠近双缝的方向移动
(b)某种单色光照射双缝得到干涉条纹如图乙所示。分划板在图中位置时游标卡尺的读数为，在位置时游标卡尺读数为，该单色光的波长表达式为 （用题目中所给物理量符号，，，表示）。
（2）在“测定玻璃的折射率”实验中：
（a）为了取得较好的实验效果，下列操作正确的是 。
A．必须选用上下表面平行的玻璃砖
B．选择的入射角应尽量小些
C．大头针应垂直地插在纸面上
D．大头针P1和P2及P3和P4之间的距离尽量小些
（b）某同学在测量入射角和折射角时，由于没有量角器，在完成了光路图以后，以O点为圆心，OA为半径画圆，交OO′延长线于C点，过A点和C点作垂直法线的直线分别交于B点和D点，如图甲所示，若他测得AB＝6cm，CD＝4cm，则可求出玻璃的折射率n＝ 。
（c）某同学在画界面时，不小心将两界面aa′、bb′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 （选填“偏大”“偏小”或“不变”）。
16．实验课中，同学们用单摆测量当地的重力加速度，实验装置如图1所示。
（1）实验过程有两组同学分别用了图2．图3的两种不同方式悬挂小钢球，你认为 （选填“图2”或“图3”）悬挂方式较好；
（2）在实验中，某同学用游标卡尺测量金属球的直径，结果如图4所示，读出小球直径为 cm；
（3）实验中，某同学测量5种不同摆长与单摆的振动周期的对应情况，并将记录的结果描绘在如图5所示的坐标系中，图中各坐标点分别对应实验中5种不同摆长的情况。由图像可知重力加速度g = m/s2；（结果保留2位有效数字）
（4）实验中，三位同学作出的T2—L图线分别如图6中的a、b、c所示，其中a和b平行，b和c都过原点，图线b对应的g值最接近当地重力加速度的值。则相对于图线a和c，下列分析正确的是 （填选项前的字母）。
A．出现图线a的原因可能是误将悬点到小球下端的距离记为摆长L
B．出现图线c的原因可能是误将49次全振动记为50次
C．图线c对应的g值小于图线b对应的g值
三、解答题
17．如图所示，一列简谐横波沿轴正向传播，振源起振方向沿轴正方向，从振源起振时开始计时，经，轴上0至范围第一次出现图示波形，求：
（1）该波的波长；
（2）判断x=12m处质点的起振方向，及该波的周期；
（3）在这段时间内，处于处质点的运动的总路程。
18．如图所示，一条长的光导纤维用折射率为的材料制成。一细束激光由其左端的中心点以的入射角射入光导纤维内，经过一系列全反射后从右端射出。已知真空中的光速，求：
（1）该激光在光导纤维中的速度的大小v；
（2）该激光由光导纤维左端射入时的折射角大小；
（3）该激光在光导纤维中传输所经历的时间t。

19．简谐运动是一种常见且重要的运动形式。它是质量为m的物体在受到形如的回复力作用下，物体偏离平衡位置的位移x与时间t遵循变化规律的运动，其中角频率（k为常数，A为振幅，T为周期）。弹簧振子的运动就是其典型代表。如图所示，一竖直光滑的管内有一劲度系数为k的轻弹簧，弹簧下端固定于地面，上端与一质量为m的小球A相连，小球A静止时所在位置为O。另一质量为m的小球B从距A为H的P点由静止开始下落，与A发生瞬间碰撞后粘在一起开始向下运动。两球均可视为质点，在运动过程中，弹簧的形变在弹性限度内，当其形变量为x时，弹性势能为。已知，重力加速度为g。求：
（1）B与A碰撞前B的速度大小及碰撞后瞬间一起向下运动的速度大小；
（2）小球A被碰后向下运动离O点的最大距离；
（3）小球A从开始向下运动到第一次运动到最低点所用的时间t。
20．等效是物理学常用的科学思想方法。
（1）可以把变化的物理量等效替代为不变量。已知某电流i随时间t变化的关系如图1所示，求其电流的有效值I。
（2）可以把复杂的结构等效为简单的结构。如图2，理想变压器原、副线圈匝数分别为、，原线圈接有电压有效值恒定的交变电源，副线圈负载为阻值R的电阻。
请你证明：若将变压器与负载等效为一定值电阻，则。
（3）可以建构等效物理过程以便于解决问题。在考虑摩擦的情况下，水平弹簧振子可以分段等效为简谐运动。如图3所示，有一水平弹簧振子，弹簧的劲度系数为k，振子的质量为m，与水平面间的动摩擦因数为。拉开弹簧至原长位置O的右侧P点，此时弹簧伸长量为，使振子以某一初速度向左运动，振子越过O点后再次向右运动，恰好返回P点。为实现这一过程，也可将振子初始时拉至P点右侧距离O点为位置，再由静止释放振子，振子也能恰好返回P点。求。
参考答案
1．C
【详解】A．当一列声波从空气传到水中时，其频率不变，波速变大，则波长变大，故A错误；
B．质点的振动方向和波的传播方向垂直的波叫横波，故B错误；
C．当声源靠近时，根据多普勒效应可知，静止的观察者接收到的声音频率增大，故C正确；
D．孔的尺寸比波的波长小时会发生明显衍射现象，故D错误。
故选C。
2．B
【详解】A．光导纤维能够使光在有机玻璃内传播是利用光的全反射原理，要想发生全反射光必须从光密介质射入光疏介质，所以内芯的折射率大于外套的折射率，A正确；
B．肥皂膜看起来是彩色的，这是薄膜干涉，是光的干涉现象，B错误；
C．劈尖干涉中任意相邻明条纹所对应的薄膜厚度差恒定，C正确；
D．要想减弱玻璃表面反射光的干扰，拍出清晰的车窗内景象，可以在相机镜头前装一片偏振滤光片，D正确。
本题选错误的，故选B。
3．B
【详解】AB．根据双缝干涉条纹间距公式
可知，用同一双缝干涉装置进行实验，条纹间距越大的波长越长，则乙光比甲光的波长长，乙光比甲光的频率低，故A错误，B正确；
C．由于乙光比甲光的波长长，通过同一单缝，乙光衍射现象更明显，故C错误；
D．由于乙光频率小，在玻璃中的折射率也小，根据
可知，折射率越小，波速越大，所以乙光传播速度大，故D错误。
故选B。
4．A
【详解】ACD．让a摆略偏离平衡位置后无初速释放，a摆做自由振动，其振动周期等于固有周期，b、c、d、e四个单摆在a摆的驱动力作用下做受迫振动，振动周期等于驱动力的周期，即等于a摆的固有周期，故各摆的振动周期与a摆相同，故A正确，CD错误；
B．由于a、c摆长相同，c摆所受驱动力的频率与固有频率相等， c摆出现共振现象，故各摆的振幅大小不同，c摆的振幅最大，故B错误。
故选A。
5．C
【详解】A．由图像可得，质点振动的周期为4s，则频率为0.25Hz，A错误；
B．第2s末质点在平衡位置，速度最大，B错误；
C．质点振动的振幅为2cm，在4s内质点经过的路程是2×4=8cm，C正确；
D．t=3s和t=5s两个时刻，质点正处于波谷和波峰位置，位移大小相等，方向相反，D错误；
故选C。
6．C
【详解】A．时，质点1到达上方最大位移处，质点5开始向上运动。则振动周期为
相邻编号的质点间距离为2cm，则波长为
这列波传播的速度为
故A错误；
B．时，波的传播距离为
振动传到质点9，故B错误；
C．时，波的传播距离为
振动传到质点13，则质点12正在向上运动，则其加速度方向向下，故C正确；
D．时，波的传播距离为
振动传到质点17，则质点16正在向上运动，故D错误。
故选C。
7．B
【详解】A．波沿x轴负方向传播，结合平移法可知，P质点在该时刻的速度方向沿y 轴负方向，故A错误；
B．质点开始时在x轴的上方，经过半个周期，质点P一定位于开始时的对称位置上，即一定是在x轴的下方，位移为负值，故B正确；
C．经过一个周期，质点P通过的路程为4倍的振幅，即4a，故C错误；
D．质点的加速度为
质点P该时刻位于x轴的上方，所以加速度的方向沿y轴的负方向，故D错误；
故选B。
8．D
【详解】A．在0~内，回路中的电流顺时针方向增大，则电容器正在放电，则电场能减小，故A错误；
BC．由，可知若仅增大线圈的自感系数，振荡频率减小，由可知，若仅增大电容器的电容器极板间距，则电容减小，振荡频率增大，故BC错误；
D．在~内，回路中电流逆时针方向减小，电容器正在充电，则电容器C的上极板带正电，故D正确。
故选D。
9．B
【详解】A．玻璃砖对a光的折射率为
故A错误；
B．由图知两束光的入射角相等，a的折射角小于b的折射角，根据折射定律可知玻璃砖对b光的折射率比对a光的大，由于折射率越大，光的频率越大，则b光的频率比a光的频率大，故B正确；
C．由公式可知，b光的频率比a光的频率大，则b光的波长比a光的小，故C错误；
D．由于玻璃砖对a光的折射率小，根据知在玻璃砖中a光的传播速度比b光的大，故D错误。
故选B。
10．B
【详解】A．a点是波峰与波谷相遇处，位移为零，故A错误；
B．b点是波峰与波峰相遇处，c点是波谷与波谷相遇处，均为振动加强点，均振动最强，故B正确；
C．d点处于振动加强区，振动并不是最弱，故C错误；
D．b点是波峰与波峰相遇处，振动始终加强，再过，b点振动仍加强，故D错误。
故选B。
11．D
【详解】A．根据理想变压器原副线圈的电压与匝数关系
可得
理想变压器无能量损失
根据
解得
输电线电阻损失的电压
A错误；
B．输电线损失的电功率
B错误；
C．输电电压
则升压变压器原副线圈的匝数比
C错误；
D．发电机输出电功率
单位时间内水流的机械功率
故机械能转化为电能的效率
D正确。
故选D。
12．D
【详解】A．线圈在图示位置开始计时，经过，线圈的磁通量最大，磁通量变化率最小，感应电动势瞬时值为零，但有效值不为零，故电压表不示数为零，故A错误；
B．交变电流的频率
变压器不改变电流变化的频率，线圈转动一周电流变化两次，可知通过电阻的电流方向每秒变化次，故B错误；
C．原线圈的电压
根据
副线圈的电压
滑动变阻器两端电压有效值最大为
故改变滑动变阻器接入电路的阻值，滑动变阻器两端电压最大值为，故C错误；
D．改变滑动变阻器接入电路的阻值，滑动变阻器中消耗的电功率为
根据数学关系可知时，滑动变阻器中消耗的电功率最大，为
故D正确。
故选D。
13．C
【详解】A．等效重力加速度
所以若要获得不同的等效重力加速度，可以多次改变图1中角的大小，故A错误；
B．由图2可知，单摆一次全振动的时间
单摆n次全振动的时间
故B错误；
C．若单摆做简谐运动的周期T与重力加速度的二次方根成反比，即
因为
则有
所以若多次改变斜面的倾角θ，满足 则可验证结论成立，故C正确；
D．摆球自然悬垂时，通过力传感器测得摆线的拉力为F1，则
摆球在A点时，有
摆球运动到B点时，有
摆球从A点运动到B点的过程中，根据动能定理得
由以上各式解得
故D错误。
故选C。
14.B
【详解】AC．金属丝的弹性模量E是由材料本身决定的，与 L无关，与实验用的光波长无关，选项AC错误；
B．增加砝码之后，金属丝的伸长量变大，则单缝宽度减小，则单缝衍射的中央亮条纹都变宽，选项B正确；
D．白光是多种颜色的光的复合光，则该方法中使用的激光不可以用白光代替，选项D错误。
故选B。
15．(1)D
(2)
【详解】（1）（1）ABD．若想增加从目镜中观察到的条纹个数，应减小相邻两个亮条纹或暗条纹间的距离，由
可知需要增大双缝间距d或减小双缝到屏的距离L，故AB错误，D正确；
C．把绿色滤光片换成红色滤光片，波长变长，条纹间距变宽，故C错误。
故选D。
（2）（2）依题意，由图乙可得相邻两个亮条纹或暗条纹间距为
则该单色光的波长表达式为
16． C 1.5 偏小
【详解】(1)[1]A．作插针法测定折射率时，玻璃砖上下表面不一定要平行，故A错误；
B．为了减小测量的相对误差，选择的入射角应尽量大些，可减小相对误差，效果会更好，故B错误；
C．为了准确确定入射光线和折射光线，大头针应垂直地插在纸面上，故C正确；
D．大头针P1和P2及P3和P4之间的距离适当大些时，相同的距离误差，引起的角度误差会减小，效果会好些，故D错误。
故选C。
(2)[2]图中P1P2作为入射光线，OO′是折射光线，设光线在玻璃砖上表面的入射角为i，折射角为r，则由几何知识得到
又
AO=OC
则折射率
(3)[3] 插针法“测定玻璃砖折射率”的实验原理是折射定律
光路如图所示
实线表示实际的光路图，虚线表示乙同学画图时光路图，入射角测量没有误差，而折射角偏大，则根据折射定律得知，测出的折射率n将偏小。
17． 图3 2.240 9.9
B
【详解】（1）[1]单摆稳定摆动时，要求摆长不发生变化，用图2方式悬挂时在小球摆动过程摆长会发生变化，图3方式悬挂时，绳子末端固定，避免摆长发生变化，故图3悬挂方式较好。
（2）[2]根据游标卡尺读数规则，可读出小球直径为
d = 22mm + 8 × 0.05mm = 22.40mm = 2.240cm
（3）[3]根据单的周期公式，变形得
可知T2—L图像斜率为
由图5可求得
联立可得
g = π2 = 9.9m/s2
（4）[4]A．若误将悬点到小球下端的距离记为摆长L，则应满足
图线应与b平行且在b的下方，A错误；
B．实验中误将49次全振动记为50次，则周期的测量值偏小，导致重力加速度的测量值偏大，则图线c的斜率偏小，图线c符合题意，B正确；
C．由（3）解析可得，当地的重力加速度的表达式为
由图可知，图线c对应的斜率k偏小，则图线c对应的g值大于图线b对应的g值，C错误。
故选B。
18．（1）8m；（2）沿y轴正方向，0.4s；（3）0.4m
【详解】（1）根据波形图可知该波的波长为8m。
（2）质点的起振方向与波源的起振方向相同，即x=12m处质点的起振方向沿y轴正方向
根据波形图可知
解得
（3）振源的振动形式传到处所需要的时间为
所以处质点振动的时间为
所以处质点运动的路程为
19．（1）；（2）；（3）
【详解】（1）激光在介质中传播的速度为
（2）由光的折射定律可知
解得
（3）激光在光导纤维中传输所经历的时间为
20．（1）；（2）；（3）
【详解】（1）小球B自由下落的速度设为，根据机械能守恒有
解得
B与A碰撞过程动量守恒，则有
解得
（2）A在位置，弹簧被压缩，根据平衡条件得
A与B共同体继续向下运动离点的最大距离为，根据能量守恒定律有
联立，可得
解得
，（舍去）
即
（3）两小球一起向下运动的过程中，根据平衡条件有
当两小球偏离平衡位置后，两小球所受回复力为
故两小球一起向下运动的过程，是简谐运动。由题意
又振幅
振动图像如图
由余弦函数知
所求时间
解得
2．（1）；（2）详见解析；（3）
【详解】（1）由电流有效值的定义可得
解得
（2）由变压器的规律可知，原副线圈电流满足
另外由能量守恒可知原副线圈功率相同，有
由以上两式化简可得
（3）由于水平弹簧振子在整个过程中受到摩擦力的作用，将其建构等效物理过程，则弹簧振子在单向运动过程中可以等效成简谐振动，拉开弹簧至原长位置O的右侧P点，使振子以某一初速度向左运动，运动示意图如图

水平弹簧振子由于有一个初速度，则平衡位置为，则简谐振动的两个振幅最大的位置，一个是，另一个是点左侧，则设平衡位置为距离原长位置O的距离为，有
解得
振子越过O点后再次向右运动，恰好返回P点，运动示意图如图

水平弹簧振子向左运动，可以等效为以为平衡位置的简谐振动，根据对称性可知距离原长位置O的距离也为，且P点和关于对称，故有
依据题意为实现这一过程，也可将振子初始时拉至P点右侧距离O点为位置，再由静止释放振子，振子也能恰好返回P点，则根据简谐振动的对称性可知拉至P点右侧距离O点为位置处关于与是对称的，则有
由以上各式解得

展开更多......

收起↑