2023-2024学年高二下学期期末考试物理试题B卷(人教版-选择性必修一) (原卷版+解析版)

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2023-2024学年高二下学期期末考试物理试题B卷
检测范围:选择性必修一
(考试时间:75分钟 试卷满分:100分)
一、选择题:本题共10小题,共42分。在每小题给出的四个选项中,第1~8小题只有一项符合题目要求,每小题4分;第9~10小题有多项符合题目要求,全部选对的得5分,选对但不全的得3分,有选错的或不选的得0分。
1.为提高通话质量,智能手机会内置个麦克风,其中一个麦克风能够主动消除噪音,即通过收集环境噪声,进行处理后,发出与噪音相反的声波,利用抵消原理消除噪音,如图,则下列说法正确的是( )
A. 质点经过一个周期向外迁移的距离为一个波长
B. 降噪过程应用了声波的反射原理,使噪声无法从外面进入麦克风
C. 降噪过程应用的是声波的衍射原理
D. 理想状态下降噪声波与环境噪声声波的传播速度大小相等,波长相等
2.如图甲所示,一个单摆做小角度摆动,该运动可看成简谐运动。从某次摆球到达右侧最大位移处开始计时,摆球相对平衡位置的位移随时间变化的图像如图乙所示,取,。下列说法正确的是( )
A. 单摆的摆长约为
B. 单摆的位移随时间变化的关系式为
C. 从到的过程中,摆球的动能逐渐增加
3.在信息技术迅猛发展的今天,光盘是存储信息的一种重要媒介。光盘上的信息通常是通过激光束来读取的。若红、蓝激光束不是垂直投射到盘面上,则光线在通过透明介质层时会发生偏折而改变行进的方向。如图所示。下列说法中正确的是( )
A. 图中光束是红光,光束是蓝光
B. 在光盘的透明介质层中,光束比光束传播速度更快
C. 若光束、先后通过同一小孔,则衍射现象更明显
D. 若光束、从透明介质层以相同逐渐增大的入射角射向空气中,则先发生全反射
4.光滑的水平面上有半径相同的、两个小球,小球的质量为。时刻,、两个小球开始在同一直线上相向运动,随后发生碰撞,、两个小球碰撞前后的位移时间图象如图所示下列说法中正确的是( )
A. 小球的质量为
B. 小球对的冲量为
C. 小球的动量改变量为
D. 碰撞过程中,、两球损失的机械能为
5.某小区的人造水池中,水下同一位置有、两单色光源。从水面上两光源的正上方观察,Ⅰ区域有光和光射出,Ⅱ区域只有光射出如图所示。下列判断正确的是( )
A. 光比光更容易发生全反射
B. 若光源匀速向下运动,则Ⅱ区域将不再有光射出
C. 若光源匀速向下运动,则Ⅱ区域有可能有光射出
D. 两单色光通过相同单缝形成衍射图像中,光的条纹比光条纹窄
6.如图所示,左端连接着轻质弹簧、质量为的小球静止在光滑水平地面上,质量为的小球以大小为的初速度向右做匀速直线运动,接着逐渐压缩弹簧并使小球运动,一段时间后,小球与弹簧分离,若小球,与弹簧相互作用过程中无机械能损失,弹簧始终处于弹性限度内,则在上述过程中,下列说法正确的是 ( )
A. 小球的最大速度为
B. 弹簧的最大弹性势能为
C. 两小球的速度大小可能同时都为
D. 从小球接触弹簧到弹簧再次恢复原长时,弹簧对小球、的冲量相同
7.一列简谐横波在均匀介质中沿轴方向传播,在时刻的波形如图甲所示,图乙为质点的振动图像。下列说法正确的是
( )
A. 该波沿轴负方向传播
B. 该波传播的速度大小为
C. 在时刻,质点正在沿轴负方向运动
D. 在时间内,质点的路程为
8.为半圆柱体玻璃砖的横截面,为直径,两束单色光组成的的复色光沿方向从真空射入玻璃,分别从、两点射出玻璃砖( )
A. 玻璃对从点射出的单色光折射率更大
B. 通过偏振太阳镜观察处的反射光,转动镜片时会发现有强弱变化
C. 在点的反射光为单色光
D. 由于玻璃砖的折射率和半径未知,无法比较两束光在玻璃中的传播时间
9.第届冬奥会于年在北京举行,冰壶是比赛项目之一。如图甲所示,红壶以一定速度与静止在大本营中心的蓝壶发生对心碰撞碰撞时间极短,碰撞前后两壶运动的图线如图乙中实线所示,其中红壶碰撞前后的图线平行,已知两壶质量相等且均视为质点,根据图象可以得到( )
A. 红蓝两壶碰撞过程是弹性碰撞
B. 碰撞前瞬间,红壶瞬时速度为
C. 碰后蓝球移动的距离为
D. 红、蓝两壶碰后至停止运动过程中,所受摩擦力的冲量之比为
10.一列简谐横波沿轴正方向传播,时刻的部分波形图像如图所示,已知该波的波速,下列说法正确的是
A. 时刻处的质点振动方向沿轴负方向
B. 此列波的周期可能为
C. 时间内,质点的速度不断增大
D. 点的振动方程为
二、实验题(本题共2小题,共16分。)
11.现用如图甲所示双缝干涉实验装置来测量光的波长。
在组装仪器时单缝和双缝应该相互______放置。选填“垂直”或“平行”
某次测量时,手轮上的示数如图乙,其示数为______。
为减小误差,该实验并未直接测量相邻亮条纹间的距离,而是先测量个条纹的间距再求出。下列实验采用了类似方法的有______。
A.探究两个互成角度的力的合成规律的实验中合力的测量
B.用单摆测重力加速度实验中单摆周期的测量
C.探究弹簧弹力与形变量的关系实验中弹簧形变量的测量
若双缝的间距为,屏与双缝间的距离为,如图丙所示,测得第条暗条纹中心到第条亮条纹中心之间的距离为,则单色光的波长______。
若改用频率较小的单色光照射,得到的干涉条纹间距将______填“变大”“不变”或“变小”;将单缝远离双缝,干涉条纹宽度______填“变大”“变小”或“不变”;中央亮纹最亮,中央亮纹宽度______填“大于”“小于”或“等于”其他亮纹宽度。
12.甲同学用如图所示的装置来验证动量守恒定律.
实验中质量为的入射小球和质量为的被碰小球的质量关系是________选填“大于”“等于”或“小于”;
图中点是小球抛出点在地面上的投影.实验时,先将入射小球多次从斜轨上位置静止释放,找到其平均落地点的位置,测量水平射程然后,把被碰小球静置于轨道的水平部分末端,再将入射小球从斜轨上位置静止释放,与小球相碰,并多次重复本操作.接下来要完成的必要步骤是________;填选项前的字母
A.用天平测量两个小球的质量、
B.测量小球开始释放的高度
C.测量抛出点距地面的高度
D.分别通过画最小的圆找到、相碰后平均落地点的位置、
E.测量水平射程、
若两球相碰前、后的动量守恒,其表达式可表示为________用中测量的量表示.
乙同学也用上述两球进行实验,但将实验装置改成如图所示.将白纸、复写纸固定在竖直放置的木条上,用来记录实验中小球、小球与木条的撞击点.实验时先将木条竖直立在轨道末端右侧并与轨道接触,让入射小球从斜轨上起始位置由静止释放,撞击点为;然后将木条平移到图中所示位置,入射小球从斜轨上起始位置由静止释放,确定其撞击点;再将入射小球从斜轨上起始位置由静止释放,与小球相撞,撞击点分别为和,测得与、、各点的高度差分别为、、只要满足关系式________________,则说明碰撞中动量是守恒的;只要再满足关系式________,则说明两小球的碰撞是弹性碰撞用所测物理量的字母表示.
三、计算题(本题共3小题,共42分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤,只写出最后答案的不能得分,有数值计算的题,答案中必须明确写出数值和单位。)
13.一湖面上有一伸向水面的混凝土观景台,如图所示,截面图中观景台下表面恰好和水面相平,为观景台右侧面在湖底的垂直投影,水深,在距观景台右侧面处有一可沿竖直方向上下移动的单色点光源,点光源可从距水面高处下移到接近水面,在移动过程中,观景台水下被照亮的最远距离为,最近距离为,若,求:
水对该单色光的折射率;
光能照亮的最远距离结果可以保留根式。
14.静止在湖面上的快艇固定一挺机枪,某人在快艇上练习射击岸上目标,机枪每隔一段时间水平发射一颗子弹,每颗子弹的质量为,快艇连同人和艇上所有装备的总质量为子弹射出后该质量视为不变,每颗子弹离开枪口时相对湖面的速度均可视为,不考虑水对快艇的阻力,求:
发射第一颗子弹过程中,机枪受到的冲量大小;
连续沿同一方向水平射出颗子弹后,快艇的速度大小。
15.如图所示,以原点为界在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,分别沿轴正方向和轴负方向传播,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,若从开始到时间内点经过的路程为,求:
甲、乙两波的频率之比;
乙波在右侧绳子中的传播速度大小;
从到,原点处的质点经过的路程。
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2023-2024学年高二下学期期末考试物理试题B卷
检测范围:选择性必修一
(考试时间:75分钟 试卷满分:100分)
一、选择题:本题共10小题,共42分。在每小题给出的四个选项中,第1~8小题只有一项符合题目要求,每小题4分;第9~10小题有多项符合题目要求,全部选对的得5分,选对但不全的得3分,有选错的或不选的得0分。
1.为提高通话质量,智能手机会内置个麦克风,其中一个麦克风能够主动消除噪音,即通过收集环境噪声,进行处理后,发出与噪音相反的声波,利用抵消原理消除噪音,如图,则下列说法正确的是( )
A. 质点经过一个周期向外迁移的距离为一个波长
B. 降噪过程应用了声波的反射原理,使噪声无法从外面进入麦克风
C. 降噪过程应用的是声波的衍射原理
D. 理想状态下降噪声波与环境噪声声波的传播速度大小相等,波长相等
【答案】D
【解析】【分析】
根据叠加原理,两列声波等幅反相,振动减弱。
本题解题关键是根据叠加原理,两列声波等幅反相,振动减弱,是一道基础题。
【解答】由图可知,理想状态下降噪声波与环境声波波长相等,波速相等,则频率相同,叠加时产生干涉,由于两列声波等幅反相,所以振动减弱,起到降噪作用,、C错误,D正确;点并不随波移动,A错误;
故选D。
2.如图甲所示,一个单摆做小角度摆动,该运动可看成简谐运动。从某次摆球到达右侧最大位移处开始计时,摆球相对平衡位置的位移随时间变化的图像如图乙所示,取,。下列说法正确的是( )
A. 单摆的摆长约为
B. 单摆的位移随时间变化的关系式为
C. 从到的过程中,摆球的动能逐渐增加
D. 从到的过程中,摆球的加速度逐渐增大
【答案】B
【解析】解:、由图可知,单摆的振幅为,周期,根据单摆的周期公式可得:
代入数据可得:。故A错误;
B、由角速度与周期关系式可得:
代入数据可得:。摆球振动的初相位为,单摆的位移随时间变化的关系式为:
。故B正确;
C、根据单摆的振动图像,从到的过程中,摆球从平衡位置向最大位移处运动,其动能逐渐减小。故C错误;
D、同理从到的过程中,摆球从最大位移处向着平衡位置运动,其加速度逐渐减小。故D错误。
故选:。
首先根据单摆振动图像读出振幅、周期、相位等信息,根据单摆周期公式解出其摆长;然后根据振动图像写出位移随时间变化的关系式;最后由图线变化结合摆球振动过程判断不同时间段内摆球的动能和加速度变化情况。
本题考查单摆模型,解题关键是能把振动图像与单摆的振动过程对应起来。属于中等难度的题目。
3.在信息技术迅猛发展的今天,光盘是存储信息的一种重要媒介。光盘上的信息通常是通过激光束来读取的。若红、蓝激光束不是垂直投射到盘面上,则光线在通过透明介质层时会发生偏折而改变行进的方向。如图所示。下列说法中正确的是( )
A. 图中光束是红光,光束是蓝光
B. 在光盘的透明介质层中,光束比光束传播速度更快
C. 若光束、先后通过同一小孔,则衍射现象更明显
D. 若光束、从透明介质层以相同逐渐增大的入射角射向空气中,则先发生全反射
【答案】D
【解析】【分析】
本题考查了全反射、光的折射及折射定律;解决本题的突破口是比较出两束光的折射率大小,从而比较出频率、波长、在介质中的速度、临界角的大小。
根据光的偏折程度比较出两束光的折射率,从而根据比较出在介质中传播的速度,根据全反射的条件判断。
【解答】A.光的偏折程度较大,则折射率较大,蓝光的折射率大于红光的折射率,所以光是蓝光,是红光,故A错误;
B.根据知,蓝光的折射率大,在介质中的速度小,则光束比光束传播速度更慢,故B错误;
C.蓝光的折射率大,频率大,知蓝光的波长小,波长越长,衍射现象越明显,所以光衍射更明显,故C错误;
D.根据知,蓝光的折射率大,临界角小,增大入射角,先发生全发射,故D正确。
4.光滑的水平面上有半径相同的、两个小球,小球的质量为。时刻,、两个小球开始在同一直线上相向运动,随后发生碰撞,、两个小球碰撞前后的位移时间图象如图所示下列说法中正确的是( )
A. 小球的质量为
B. 小球对的冲量为
C. 小球的动量改变量为
D. 碰撞过程中,、两球损失的机械能为
【答案】D
【解析】【分析】
本题考查动量守恒定律的应用,知道位移时间图像斜率的含义是解题的关键。
根据图像斜率的含义得出碰撞前后、的速度,由动量守恒定律列方程即可判断;对,由动量定理列方程得出对的冲量即可判断;直接由动量改变量的表达式得出动量改变量即可判断;根据能量守恒定律直接计算碰撞过程损失的机械能即可判断。
【解答】A、图像的斜率表示速度,由图知,碰前的速度,的速度,碰后的速度,的速度,碰撞前后,由动量守恒定律:,解得的质量,故A错误;
B、对,由动量定理知,对的冲量,故B错误;
C、的动量改变量,故C错误;
D、碰撞过程,损失的机械能,故D正确。
5.某小区的人造水池中,水下同一位置有、两单色光源。从水面上两光源的正上方观察,Ⅰ区域有光和光射出,Ⅱ区域只有光射出如图所示。下列判断正确的是( )
A. 光比光更容易发生全反射
B. 若光源匀速向下运动,则Ⅱ区域将不再有光射出
C. 若光源匀速向下运动,则Ⅱ区域有可能有光射出
D. 两单色光通过相同单缝形成衍射图像中,光的条纹比光条纹窄
【答案】C
【解析】【分析】
在有光射出的区域边缘光恰好发生了全反射,入射角等于临界角,根据分析两光的临界角,根据光的频率分析光的波长,从而分析衍射条纹间距,根据全反射及入射角关系分析。
本题考查光的折射与光的全反射的问题,要分析清楚临界情况,知道光在区域边缘发生了全反射,光Ⅱ区域边缘发生了全反射,要灵活运用数学知识帮助解决物理问题。
【解答】A.由题分析知,光在Ⅰ区域边缘发生了全反射,光在Ⅱ区域边缘发生了全反射,则可知光的临界角比光的临界角大,所以光比光更容易发生全反射,故A错误;
B.若光源匀速向下运动,则在同一区域同一点,光入射角减小,则Ⅱ区域将一定有光射出,故B错误;
C.若光源匀速向下运动,则在同一区域同一点,光入射角减小,当入射角小于临界角时,则Ⅱ区域将可能有光射出,故C正确;
D.由于光的临界角比光的临界角大,根据,可知,水对光的折射率比光的折射率小,则光的频率比光的频率小,由知,光的波长比光的波长长,则两单色光通过相同单缝形成衍射图像中,光的条纹比光条纹宽,故D错误。
故选C。
6.如图所示,左端连接着轻质弹簧、质量为的小球静止在光滑水平地面上,质量为的小球以大小为的初速度向右做匀速直线运动,接着逐渐压缩弹簧并使小球运动,一段时间后,小球与弹簧分离,若小球,与弹簧相互作用过程中无机械能损失,弹簧始终处于弹性限度内,则在上述过程中,下列说法正确的是 ( )
A. 小球的最大速度为
B. 弹簧的最大弹性势能为
C. 两小球的速度大小可能同时都为
D. 从小球接触弹簧到弹簧再次恢复原长时,弹簧对小球、的冲量相同
【答案】B
【解析】【分析】
当两球速度相等时弹簧的压缩到最短,此时弹簧弹性势能最大;两球组成的系统动量守恒,应用动量守恒定律与能量守恒定律分析答题。
本题考查了动量守恒定律的应用,根据题意分析清楚两球的运动过程是解题的前提,应用动量守恒定律与能量守恒定律即可解题;解题时注意正方向的选择。
【解答】A.小球逐渐压缩弹簧并使小球运动,一段时间后小球与弹簧分离时,球速度最大,由动量守恒定律及能量守恒定律可得:,
解得小球的最大速度为:,故A错误
B.当弹簧被压缩到最短时,两球速度相同,设为,此时弹簧的弹性势能最大,由动量守恒定律可得
解得:
由能量守恒定律可得,弹簧的最大弹性势能为:,故B正确
C.两小球组成的系统的初动量为:
初动量方向向右。小球压缩单簧后,小球在弹簧弹力作用下只能向右运动,假设两小球的速度大小都为,小球运动方向向右时,系统的动量为:
小球运动方向向左时,系统的动量为:
由于,可知假设错误,故C错误
D.从小球接触单簧到再次恢复原长时,弹簧弹力对两小球的弹力始终大小相等、方向相反,所以弹簧对、的冲量大小相等,方向相反,故 D错误。
故选B.
7.一列简谐横波在均匀介质中沿轴方向传播,在时刻的波形如图甲所示,图乙为质点的振动图像。下列说法正确的是
( )
A. 该波沿轴负方向传播
B. 该波传播的速度大小为
C. 在时刻,质点正在沿轴负方向运动
D. 在时间内,质点的路程为
【答案】D
【解析】A.根据图乙可知时刻向上振动,再分析图甲,根据波形平移法可知这列波沿轴正方向传播,故A错误;
B.这列波的波长,周期,波速,故B错误
C.在时,即再经过,质点沿轴正方向运动,故C错误;
在时间内,质点运动了,运动的路程为,故 D正确。
故选D。
8.为半圆柱体玻璃砖的横截面,为直径,两束单色光组成的的复色光沿方向从真空射入玻璃,分别从、两点射出玻璃砖( )
A. 玻璃对从点射出的单色光折射率更大
B. 通过偏振太阳镜观察处的反射光,转动镜片时会发现有强弱变化
C. 在点的反射光为单色光
D. 由于玻璃砖的折射率和半径未知,无法比较两束光在玻璃中的传播时间
【答案】B
【解析】【分析】
根据折射定律分析折射率大小;反射光是偏振光,当偏振光偏振的方向与偏振镜片偏振的方向平行时可以通过偏振片,当二者方向垂直时不能通过偏振光;根据折射定律、光速公式,并结合几何关系分析两束光在玻璃中的传播时间关系。
解答本题的关键是根据折射定律、光速公式,并结合几何关系列式分析两束光在玻璃中的传播时间关系。
A、从点射出的单色光偏折程度比从点射出的单色光大,所以玻璃对从点射出的单色光折射率更大,故A错误;
B、在处的反射光是偏振光,当偏振光偏振的方向与偏振镜片偏振的方向平行时可以通过偏振片,当二者方向垂直时不能通过偏振光,因此,通过偏振太阳镜观察处的反射光,转动镜片时会发现有强弱变化,故B正确;
C、入射光为复色光,则在点的反射光也为复色光,,故C错误;
D、光路图如图,
设任一光线的入射角为,折射角为,光在玻璃中传播的路程是,半圆柱的半径为,
则光在玻璃中的速度为:,
由几何知识得:,
则光在玻璃中传播时间为:,
由折射定律得:,则得:,
由题图知,两束光的入射角相同,、相等,所以两束光在玻璃中的传播时间相等,故D错误。
故选:。
9.第届冬奥会于年在北京举行,冰壶是比赛项目之一。如图甲所示,红壶以一定速度与静止在大本营中心的蓝壶发生对心碰撞碰撞时间极短,碰撞前后两壶运动的图线如图乙中实线所示,其中红壶碰撞前后的图线平行,已知两壶质量相等且均视为质点,根据图象可以得到( )
A. 红蓝两壶碰撞过程是弹性碰撞
B. 碰撞前瞬间,红壶瞬时速度为
C. 碰后蓝球移动的距离为
D. 红、蓝两壶碰后至停止运动过程中,所受摩擦力的冲量之比为
【答案】BD
【解析】【分析】
根据图示图像求出,红壶碰撞前后壶的速度大小,碰撞过程系统动量守恒,应用动量守恒定律求出碰撞后瞬间蓝壶的速度大小,求出碰撞前后系统的总动能,然后判断碰撞的类型;应用动量定理求出碰撞后冰壶所受摩擦力的冲量,然后求出冲量之比。
解答本题时要掌握动量守恒定律,能够根据图象获得信息,来分析两个冰壶的运动情况。要知道动量定理是求冲量常用的方法。
【解答】、由图示图像可知,碰撞前瞬间红壶的速度大小,碰撞后瞬间红壶的速度大小,设碰撞后瞬间蓝壶的速度大小为,
两冰壶碰撞过程系统动量守恒,以碰撞前红壶的速度方向为正方向,设冰壶的质量为,
由动量守恒定律得:,代入数据解得:,
碰撞前系统的总动能,
碰撞后系统的总动能,由此可知:,碰撞是非弹性碰撞,故A错误,B正确;
C.根据速度图象与坐标轴围成的面积表示位移可得碰后蓝壶移动的位移大小,故C错误;
D、碰撞后冰壶运动过程所受合力等于摩擦力,合力的冲量等于摩擦力的冲量,对冰壶,由动量定理得:,
红、蓝两壶碰后至停止运动过程中,所受摩擦力的冲量之比,故D正确。
10.一列简谐横波沿轴正方向传播,时刻的部分波形图像如图所示,已知该波的波速,下列说法正确的是
A. 时刻处的质点振动方向沿轴负方向
B. 此列波的周期可能为
C. 时间内,质点的速度不断增大
D. 点的振动方程为
【答案】AC
【解析】【分析】
根据图像得出波长的范围及关系式,从而得出波长,完善时刻的波形图,由同侧法得出时刻处的质点振动方向即可判断;根据波速、波长与周期关系得出波的周期即可判断;计算内波传播的距离,从而得出时质点的振动情况,结合波的特点得出时间内质点的运动情况,从而得出质点的速度变化情况即可判断;根据图像得出振幅,从而得出处质点的振动方程,结合波的特点得出点的振动方程即可判断。
【解答】
A、由图知,,,,解得,时刻波形图如图所示:
由同侧法知,处的质点振动方向沿轴负方向,故A正确;
B、波的周期,故B错误;
C、在内,波传播的距离,可见时的振动情况与时刻处质点的振动情况完全相同,由图知,时,处质点位于平衡位置,由同侧法知,该质点和点均沿轴负方向运动,可见时间内,向平衡位置靠近,则的速度不断增大,故C正确;
D、由图知,振幅,处质点的振动方程为,则点的振动方程为,故D错误。
二、实验题(本题共2小题,共16分。)
11.现用如图甲所示双缝干涉实验装置来测量光的波长。
在组装仪器时单缝和双缝应该相互______放置。选填“垂直”或“平行”
某次测量时,手轮上的示数如图乙,其示数为______。
为减小误差,该实验并未直接测量相邻亮条纹间的距离,而是先测量个条纹的间距再求出。下列实验采用了类似方法的有______。
A.探究两个互成角度的力的合成规律的实验中合力的测量
B.用单摆测重力加速度实验中单摆周期的测量
C.探究弹簧弹力与形变量的关系实验中弹簧形变量的测量
若双缝的间距为,屏与双缝间的距离为,如图丙所示,测得第条暗条纹中心到第条亮条纹中心之间的距离为,则单色光的波长______。
若改用频率较小的单色光照射,得到的干涉条纹间距将______填“变大”“不变”或“变小”;将单缝远离双缝,干涉条纹宽度______填“变大”“变小”或“不变”;中央亮纹最亮,中央亮纹宽度______填“大于”“小于”或“等于”其他亮纹宽度。
【答案】平行;;;;变大;不变;等于
【解析】解:只有保证单缝和双缝互相平行,才能在屏上出现明暗相间的条纹;
螺旋测微器的分度值为,需要估读到分度值的下一位,则示数为;
探究两个互成角度的力的合成规律的实验中合力的测量,属于等效替代法,故A错误;
B.用单摆测重力加速度实验中单摆周期的测量,属于放大测量取平均值,故B正确;
C.探究弹簧弹力与形变量的关系实验中弹簧形变量的测量,属于测多次去计算平均值,故C错误;
故选:。
依题意,相邻亮条纹间距为
根据
解得:
若改用频率较小的单色光照射,根据
可知单色光的波长将变长,由可得干涉条纹间距将变大。
单缝与双缝的距离跟条纹间距无关,故将单缝远离双缝,干涉条纹宽度不变。
中央亮纹最亮,根据双缝干涉图样的特点可知中央亮纹宽度等于其他亮纹宽度。
故答案为:平行;;;;变大;不变;等于
根据实验原理掌握正确的实验装置摆放位置;
根据螺旋测微器的读数规则得出对应的示数;
根据实验原理分析出对应的实验方法;
根据波长的计算公式结合条纹的宽度完成分析;
根据公式结合波长的计算公式完成分析。
本题主要考查了双缝干涉测量光的波长实验,根据是呀原理掌握正确的实验操作,结合波长的计算公式即可完成分析。
12.甲同学用如图所示的装置来验证动量守恒定律.
实验中质量为的入射小球和质量为的被碰小球的质量关系是________选填“大于”“等于”或“小于”;
图中点是小球抛出点在地面上的投影.实验时,先将入射小球多次从斜轨上位置静止释放,找到其平均落地点的位置,测量水平射程然后,把被碰小球静置于轨道的水平部分末端,再将入射小球从斜轨上位置静止释放,与小球相碰,并多次重复本操作.接下来要完成的必要步骤是________;填选项前的字母
A.用天平测量两个小球的质量、
B.测量小球开始释放的高度
C.测量抛出点距地面的高度
D.分别通过画最小的圆找到、相碰后平均落地点的位置、
E.测量水平射程、
若两球相碰前、后的动量守恒,其表达式可表示为________用中测量的量表示.
乙同学也用上述两球进行实验,但将实验装置改成如图所示.将白纸、复写纸固定在竖直放置的木条上,用来记录实验中小球、小球与木条的撞击点.实验时先将木条竖直立在轨道末端右侧并与轨道接触,让入射小球从斜轨上起始位置由静止释放,撞击点为;然后将木条平移到图中所示位置,入射小球从斜轨上起始位置由静止释放,确定其撞击点;再将入射小球从斜轨上起始位置由静止释放,与小球相撞,撞击点分别为和,测得与、、各点的高度差分别为、、只要满足关系式________________,则说明碰撞中动量是守恒的;只要再满足关系式________,则说明两小球的碰撞是弹性碰撞用所测物理量的字母表示.
【答案】大于; ; ;
; ;
【解析】分析:
了使小球碰后不被反弹,要求入射小球质量大于被碰小球质量
小球离开轨道后做平抛运动,由于小球抛出点的高度相同,它们在空中的运动时间相等,
它们的水平位移与其初速度成正比,可以用小球的水平位移代替小球的初速度,再由动量守恒定律列式求解;根据表达式判断需要的实验步骤。
应用平抛运动规律分析碰撞的速度,再由动量守恒定律和机械能守恒定律列式求解。
该题考查用“碰撞试验器”验证动量守恒定律,该实验中,虽然小球做平抛运动,但是却没有用到速度和时间,而是用位移来代替速度,这是解决问题的关键,解题时要注意体会该点;明确知识的正确应用。
解答:
为了使小球碰后不被反弹,要求入射小球质量大于被碰小球质量,故大于
小球离开轨道后做平抛运动,由于小球抛出点的高度相同,它们在空中的运动时间相等,
它们的水平位移与其初速度成正比,可以用小球的水平位移代替小球的初速度,
若两球相碰前后的动量守恒,则,又,,
代入得:,
依据中的表达式可知,需要测测量两个小球的质量、需要分别通过画最小的圆找到、相碰后平均落地点的位置、;需要测量水平射程、;不需要测量小球开始释放的高度;不需要测量抛出点距地面的高度;故ADE正确,BC错误,故选ADE。
小球做平抛运动,在竖直方向上,平抛运动时间
设轨道末端到木条的水平位置为,小球做平拋运动的初速度
如果碰撞过程中动量守恒,则,将、、代入,可得
若为弹性碰撞,则满足动能守恒,即
代入速度表达式,化简可得
故答案为:大于; ; ;
; ;
三、计算题(本题共3小题,共42分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤,只写出最后答案的不能得分,有数值计算的题,答案中必须明确写出数值和单位。)
13.一湖面上有一伸向水面的混凝土观景台,如图所示,截面图中观景台下表面恰好和水面相平,为观景台右侧面在湖底的垂直投影,水深,在距观景台右侧面处有一可沿竖直方向上下移动的单色点光源,点光源可从距水面高处下移到接近水面,在移动过程中,观景台水下被照亮的最远距离为,最近距离为,若,求:
水对该单色光的折射率;
光能照亮的最远距离结果可以保留根式。
【答案】解:点光源在距水面高处发出的光在观景台右侧面与水面交接处折射到水里时,照射到点。
由于,其中为入射角,为折射角;
所以水对该单色光的折射率为;
点光源接近水面时,光在观景台右侧面与水面交接处折射到水里时,照射到点,此时入射角为,折射角为临界角.
则,
可得,
由数学知识得,
解得。
【解析】据题,观景台水下被照亮的最近距离为,光线在水面发生了折射,由数学知识求入射角与折射角的正弦值,即可求得折射率。
点光源接近水面时,入射角为,光能照亮的距离最远,由折射定律求出折射角,即可由几何知识求解最远距离。
本题以折射率和全反射为命题背景考查学生的推理能力和分析综合能力,关键能运用数学知识求解入射角和折射角的正弦值,知道入射角最大时折射角也最大。
14.静止在湖面上的快艇固定一挺机枪,某人在快艇上练习射击岸上目标,机枪每隔一段时间水平发射一颗子弹,每颗子弹的质量为,快艇连同人和艇上所有装备的总质量为子弹射出后该质量视为不变,每颗子弹离开枪口时相对湖面的速度均可视为,不考虑水对快艇的阻力,求:
发射第一颗子弹过程中,机枪受到的冲量大小;
连续沿同一方向水平射出颗子弹后,快艇的速度大小。
【答案】解:
设发射第一颗子弹后机枪的速度大小为,此过程机枪受到的冲量大小为,以的方向为正方向,对系统由动量守恒定律得:
对机枪由动量定理得:
得;
设射出颗子弹后快艇的速度大小为,对系统由动量守恒定律得:

【解析】本题考查了动量守恒定律、动量定理这些知识点;
对系统使用动量守恒定律列式上次射击后机枪的速度,再利用动量定理列式即可求解机枪受到的冲量;
全程使用动量守恒定律列式即可求解。
15.如图所示,以原点为界在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,分别沿轴正方向和轴负方向传播,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,若从开始到时间内点经过的路程为,求:
甲、乙两波的频率之比;
乙波在右侧绳子中的传播速度大小;
从到,原点处的质点经过的路程。
【答案】解:两列波同时传到点,由得出,
由,又由图可知,联立得;
由图可得质点向上运动,因此质点运动的路程为先向上运动到波峰,再回到平衡位置走了,
因此可知点当前的位移为,则有,结合点向上运动有,
,解得,
由图可知,
则乙波在右侧绳子中的传播速度大小;
由上述分析可知,经过两列波均刚好到达点,且两列波在点叠加后振动最强,故点做振幅为的振动,周期不变,
故从到,原点处的质点经过的路程。
【解析】甲、乙波分别沿轴正方向和轴负方向传播,由图读出波长,结合波速关系找出周期频率关系,得出两列波频率之比;
根据题意结合可解得;
两波同时传到点,点是振动加强点,振幅为两波振幅和,且一个周期内路程为。
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