安徽省安庆市第一中学2023-2024学年高二下学期期中段考物理试题（含解析）

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安庆市第一中学2023-2024学年高二下学期期中段考
物理学科试题
考试时间：75分钟
第I卷(选择题)
一、单选题(共32分)
1.(本题4分)如图是单摆做阻尼振动的位移—时间图像，下列说法正确的是()
A.阻尼振动是一种受迫振动 B.摆球在P与N时刻的势能相等
C.摆球在P与N时刻的动能相等 D.摆球在P与N时刻的机械能相等
2.(本题4分)某秒摆从平衡位置开始摆动，摆动过程中说法正确的是()
A.重力和绳的拉力的合力提供回复力
B.增大摆角可使单摆周期变大
C.小球连续两次经过同一位置时位移、加速度、速度相同
D.经1.2s时，小球速度正减小，加速度正增大
3.(本题4分)跳远时，跳在沙坑里比跳在水泥地上安全，这是由于()
A.人跳在沙坑的动量的变化率比跳在水泥地上的大
B.人跳在沙坑的动量的变化率比跳在水泥地上的小
C.人跳在沙坑受到的冲量比跳在水泥地上的小
D.人跳在沙坑受到的冲量比跳在水泥地上的大
4.(本题4分)如图甲所示，将一块平板玻璃a放置在另一块平板玻璃板b上，在右端夹入两张薄纸片.当单色光从上方垂直射入后，从上往下看可以观察到如图乙所示的干涉条纹.则下列说法正确的是()
A.干涉条纹是由a、b两玻璃板上表面反射的光叠加产生的
B.若仅增大垂直射入的单色光波长，则条纹将变疏
C.将b缓慢向下平移，则条纹之间的距离将变大
D.若抽去一张薄纸片，则条纹将变密
5.(本题4分)如图所示，甲图表示S1和S2两相干水波的干涉图样，设两列波各自的振幅均为5cm，且图示范围内振幅不变，波速和波长分别是2m/s和4m，B是A、C连线的中点；乙图为一机械波源S3在同种均匀介质中做匀速运动的某一时刻的波面分布情况。两幅图中实线表示波峰，虚线表示波谷。则下列关于两幅图的说法正确的是()
A.甲图中A、C两点的竖直高度差为10cm
B.甲图中B点既不是加强点也不是减弱点
C.乙图所表示的是波的衍射现象
D.在E点观察到的频率比在F点观察到的频率高
6.(本题4分)波源S1和S2振动方向相同，频率均为4Hz，分别置于均匀介质中x轴上的A、B两点处，AB=3m，如图所示。两波源产生的简谐横波沿x轴相向传播，波速为4m/s。已知两波源振动的初始相位相同。则AB间合振动振幅最小的点的位置个数为()
A.3个 B.4个 C.5个 D.6个
7.(本题4分)用不可伸长的细线悬挂一质量为M的小木块，木块静止，如图所示。现有一质量为m的子弹自左向右水平射向木块，并停留在木块中，子弹初速度为，重力加速度为g，则下列说法正确的是()
A.从子弹射向木块到一起上升到最高点的过程中系统的机械能守恒
B.子弹射入木块瞬间动量守恒，故子弹射入木块后瞬间子弹和木块的共同速度为
C.忽略空气阻力，子弹和木块一起上升过程中系统机械能守恒，其机械能等于子弹射入木块前的动能
D.子弹和木块一起上升的最大高度为
8.(本题4分)下列所示的图片、示意图大都来源于课本，关于这些图的判断中，准确无误的是()
A.甲图为“泊松亮斑”，乙图是小孔衍射的图样
B.甲图是小孔衍射的图样，乙图为“泊松亮斑”
C.丙图和丁图都是双缝干涉图样
D.丙图是单缝衍射图样，丁图是双缝干涉图样
二、多选题(共10分)
9.(本题5分)简谐横波在均匀介质中沿直线传播，P、Q是传播方向上相距8m的两质点，波先传到P，当波传到Q开始计时，P、Q两质点的振动图像如图所示。则()
A.质点Q开始振动的方向沿y轴正方向
B.该波从P传到Q的时间可能为7s
C.该波的传播速度可能为2m/s
D.若质点P振动的振幅为A，从2s开始计时，P点的振动方程为(m)
10.(本题5分)一束单色光射入厚度d=10.0mm的平行玻璃砖，玻璃砖上、下表面都处在空气中，光路图如图所示。其中O、O 分别是入射点和出射点，A、B分别是入射光线和第一次折射光线上的点，A到过O点的法线OM的距离AM=6mm，B到过O点的法线ON的距离BN=4mm，且AO=BO。已知真空中的光速为3×108m/s，下列说法正确的是()
A.玻璃砖的折射率为1.5
B.该单色光在玻璃砖内的传播速度为3×108m/s
C.当入射角增大到i=60°时，折射光线将会消失
D.该单色光通过玻璃砖所用时间t的取值范围是
第II卷(非选择题)
三、实验题(共16分)
11.(本题8分)图甲为“用双缝干涉测量光的波长”的实验装置。
(1)光具座上安装的元件a、b、c分别是________。
A.透镜、单缝、滤光片 B.透镜、单缝、双缝 C.透镜、滤光片、单缝
(2)按照正确的顺序安装好元件，调整后在光屏上观察到明暗相间的条纹。将测量头的分划板中心刻线与某亮纹中心对齐，将该亮纹定为第1条亮纹，此时手轮上的示数=2.230mm。然后同方向转动测量头，使分划板中心刻线与第6条亮纹中心对齐如图乙所示，此时手轮上的示数如图丙所示，=_______mm。已知单缝与双缝间的距离为100mm，双缝与屏的距离800mm，双缝间距0.25mm。可得所测光的波长为________m。(结果保留两位有效数字)
(3)关于此实验，下面几种说法正确的是_________。
A.仅撤掉滤光片，光屏仍能观察到干涉图样
B.仅将单缝移近双缝，光屏上观察到的条纹数变少
C.单、双缝相平行，两缝与光屏上的条纹相垂直
D.仅撤掉双缝，在光屏上可能观察到明暗相间的条纹
12.(本题8分)小赵同学用图所示的装置验证碰撞中的动量守恒。该同学使用频闪相机对碰撞前后小球运动情况进行拍摄。图中背景是放在竖直平面内的带方格的纸板，纸板平面与小球轨迹所在的平面平行，每个小方格的边长为a=5cm，取g=10m/s2，实验核心步骤如下：
(1)让小球m1从挡板处静止释放，从斜槽末端水平抛出后频闪照片如图(b)中的A所示。
(2)把小球m2静置于轨道末端，让小球m1从挡板处静止释放，两球在斜槽末端碰撞，碰后两小球从斜槽末端水平抛出后频闪照片分别如图(b)中的B、C所示。
(3)由图结合已知数据可计算出频闪相机闪光的周期T=_________s(结果保留2位有效数字)。
(4)由图结合已知数据可计算出碰懂前小球m1的速度=_______m/s：碰撞后小球m2的速度=______m/s(结果保留2位有效数字)。
(5)若碰撞中动量守恒，则m1：m2=_________。
四、解答题(共42分)
13.(本题14分)一列简谐横波沿x轴正方向传播，t=0时刻的波形如图所示，介质中质点P、Q分别位于x=2m、x=4m处.从t=0时刻开始计时，当t=15s时质点Q刚好第4次到达波峰.
①求波速.
②写出质点P做简谐运动的表达式(不要求推导过程)
14.(本题14分)如图所示，某透明介质的截面由直角三角形AOC和圆心为O、半径为R的四分之一圆BOC组成，其中∠OAC=53°。现让一组平行光由AB边上OD部分垂直射介质。已知该介质的折射率，光在真空中的传播速度为c，sin53°=0.8，cos53°=0.6。
(i)若让这组平行光均能从BC边出射，求这组平行光的最大宽度；
(ii)若OD=0.6R，由D点入射的光线将途经AC边上E点，且AE=0.65R，求该光线在介质中的传播时间。(结果可用根号表示)
15.(本题14分)如图，质量分别为m1＝1.0kg和m2＝2.0kg的弹性小球a、b，用轻绳紧紧的把它们捆在一起，使它们发生微小的形变。该系统以速度＝0.10m/s沿光滑水平面向右做直线运动。某时刻轻绳突然自动断开，断开后两球仍沿原直线运动。经过时间t＝5.0s，测得两球相距s＝4.5m，求：
(1)刚分离时a、b两小球的速度大小、；
(2)两球分开过程中释放的弹性势能Ep。
安庆市第一中学2023-2024学年高二下学期期中段考
物理学科试题答案
1．B
【详解】A．阻尼振动不是一种受迫振动，故A错误；
BCD．摆球在P与N时刻位移相等即单摆所处高度相同，则重力势能相同，由于阻力影响，单摆要克服阻力做功，在运动过程中机械能一直逐渐减小，故N时刻的机械能小于P时刻的机械能，而两点重力势能相等，则N时刻的动能小于P时刻的动能，故B正确CD错误。
故选B。
2．D
【详解】重力沿切线方向的分力提供秒摆做简谐运动的向心力，故A错误；单摆的周期与摆角无关，增大摆角单摆周期不变，故B错误；小球连续两次经过同一位置时位移、加速度相同，速度大小相等而方向相反，速度不同，故C错误；秒摆的周期为2s，秒摆从平衡位置开始摆动，经过1.2s时摆球从平衡位置向最大位置处运动，此时位移增大，加速度增大，故D正确；
3．B
【详解】CD．人跳远时从一定的高度落下，落地前的速度是一定的，初动量是一定的，落地后静止，末动量一定，人的动量变化是一定的，由动量定理可知人受到的冲量等于人的动量变化，所以两种情况下人受到的冲量相等，选项CD错误：
AB．落在沙坑里力作用的时间长，落在水泥地上力作用的时间短，根据动量定理，在动量变化一定的情况下，时间越长则动量的变化率越小，故选项B正确、A错误。
故选B。
4．B
【详解】A．干涉条纹是由a的下表面和b上表面反射的光叠加产生的，故A错误。
BC．若仅增大垂直射入的单色光波长时，根据条纹间距表达式
可知条纹变疏，将b缓慢向下平移时条纹间距不变，故B正确，C错误；
D．若抽去一张薄纸片，平板玻璃a、b之间的夹角减小，条纹间距变大，条纹变稀疏，故D错误。
故选B。
5．D
【详解】A．甲图中A、B都是振动加强点，其中A在波峰，C在波谷位置，则A、C两点的竖直高度差为4A=20cm，故A错误；
B．AC连线上所有点都是加强点，即B点是加强点，选项B错误；
C．乙图所表示的是波的多普勒效应，故C错误；
D．在E点单位时间内接收到的波面比F点多，则在E点观察到的频率比在F点观察到的频率高，故D正确。
故选D。
6．D
【详解】根据题意，由公式可得，波长为
两列波的频率相同，初始相位相同，则到两波源的路程差为半个波长的奇数倍时，振动振幅最小，设为间任意一点，位置坐标为，则两波源到点的波程差为
又有
（为整数）
则有
（为整数）
则为、、、、、，即间合振动振幅最小的点的位置个数为。
故选D。
7．D
【详解】AC．从子弹射向木块到一起运动到最高点的过程可以分为两个阶段：子弹射入木块的瞬间系统动量守恒，但机械能不守恒，有部分机械能转化为系统内能，之后子弹在木块中与木块一起上升，该过程只有重力做功，机械能守恒但总能量小于子弹射入木块前的动能，故AC错误；
BD．规定向右为正方向，由子弹射入木块瞬间系统动量守恒可知
所以子弹射入木块后瞬间的共同速度为
之后子弹和木块一起上升，该阶段根据机械能守恒定律得
可得上升的最大高度为
故B错误，D正确。
故选D。
8．B
【详解】AB．“泊松亮斑”是“小圆盘”产生的衍射现象，形成的衍射图样是阴影中心有一个“亮斑”而小孔衍射的图样是中间有“亮斑”无阴影。所以甲图是小孔衍射的图样，乙图为“泊松亮斑”，故A错误，B正确；
CD．干涉图样中的条纹间距是相等的，单缝衍射图样中的条纹间距是不相等的，中间最宽、最亮。所以丙图是双缝干涉图样，丁图是单缝衍射图样。故CD错误。
故选B。
9．ACD
【详解】A．由图线可知，质点Q开始起振的方向沿y轴正方向，故A正确；
B．振动由P向Q传播，由图线可知T=6 s，故振动从P传到Q的时间可能为
nT+4 s=（6n+4） s（其中n=0、1、2、3…）
故不可能为7 s，故B错误；
C．根据
（nT+4 s）v=8 m
得
v= m/s（n=0、1、2、3.…）
当n=0时，波速为2 m/s，故C正确；
D．因为
ω=
则从2 s开始计时，P点的振动方程为
y=Asin ωt=Asin(t) m
故D正确。
故选ACD。
10．AD
【详解】A．因为，所以
故A正确。
B．传播速度
故B错误。
C．全反射发生的基本条件之一为从光密到光疏，所以当，不会发生全反射，折射光线不会消失，故C错误。
D．当入射光垂直入射时，有最短时间
当入射光平行玻璃砖入射时，有最长时间
又因
所以
即该单色光通过玻璃砖所用时间t的取值范围是
故D正确。
故选AD。
11．(1)C
(2) 13.870
(3)AD
【详解】（1）根据“用双缝干涉测量光的波长”实验装置的要求，a、b、c分别是透镜、滤光片、单缝。
故选C。
（2）[1]根据螺旋测微仪的读数规则，示数为
[2]根据双缝干涉实验的公式
又有
联立代入数据解得
（3）
A．仅撤掉滤光片仍能发生干涉现象，故A正确；
B．单缝与双缝间的距离不会影响条纹间的距离，故不会影响光屏上观察到的条纹数。故B错误；
C．单、双缝相平行，两缝与光屏上的条纹相平行，故C错误；
D．仅撤掉双缝，有可能发生单缝衍射，可能观察到明暗相间的条纹，故D正确
故选AD。
12． 0.10 1.0 1.5
【详解】（3）[1]小球在空中做平抛运动，竖直方向做自由落体运动，则有
解得频闪相机闪光的周期为
（4））[2]小球在空中做平抛运动，水平方向做匀速直线运动，由图可知碰懂前小球的速度为
[3]碰撞后小球的速度为
（5）[4]碰撞后小球的速度为
根据动量守恒可得
可得
13．（1）；（2）
【详解】(1)根据波形图得到波长；时刻，质点Q正向下运动；从时刻开始计时，当时质点Q刚好第4次到达波峰，故有
，
解得
故波速为
．
(2)时刻，质点P正在向上运动，振幅为：，
角速度为：
故质点P做简谐运动的表达式为：
．
14．（i）R；（ii）
【详解】（i）设临界角为C，则有：sinC==
由D点入射的光线至BC边的O1处入射角i1=C时，恰好发生全反射，则这组平行光的最大宽度为：
d=Rsini1=RsinC=R
（ii）依题意，由D点入射的光线至BC边的O1处入射角为i1，则有： sini1=0.6，i1=37°
可知，i1＞C
光线在O1处发生全反射至AC边上E点处，由几何关系易知OO1∥AC
则有i2=90°-37°=53°＞C，再次发生全反射至OA边垂直出射，由等腰三角形可得O1E=R，则光线在介质中的路程为： S=Rcos37°+R+AEcos37°≈2.32R
光线在介质中的传播速度为： v==
故传播时间为： t==
15．(1) 0.7m/s和0.2m/s；(2)0.27J
【详解】(1)由动量守恒定律得
(m1＋m2)v0＝m1v1＋m2v2
根据题意又有
s＝v1t－v2t
所以
v1＝0.70 m/s
v2＝－0.20 m/s
即刚分离时两球的速度大小分别为0.7m/s和0.2m/s
(2)由能量守恒定律得
代入数据得
Ep＝0.27 J

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