2017-2018学年甘肃省兰州第一中学高二下学期期末考试物理试题 解析版 16页

兰州一中2017-2018-2学期高二年级期末考试试题 物 理 一、选择题(本大题共12小题，每小题4分，共48分。其中1～7小题为单选题，8～12小题为多选题)。‎ ‎1. 下列说法不正确的是（　　）‎ A. 被拍打的篮球上下运动是简谐运动 B. 若声波波源远离观察者，则观察者接收到的声波频率减小 C. 地震波既有横波又有纵波，所以房屋上下左右摆动 D. “闻其声而不见其人”是声波的衍射现象 ‎【答案】A ‎【解析】A、根据质点做简谐运动的条件可知，做简谐运动的条件是回复力为F=-kx，被拍打的篮球上下运动显然不是简谐运动，故A错误；‎ B、根据多普勒效应，若声波波源远离观察者，则观察者接收到的声波频率减小，故B正确；‎ C、地震波既有横波又有纵波，所以房屋上下左右摆动，故C正确；‎ D、“闻其声不见其人”是声波绕过障碍物继续传播的现象，是声波的衍射现象，故D正确；‎ 说法错误的故选A。‎ ‎2. 正在运转的洗衣机，当脱水桶转得很快时，机身振动并不强烈，而切断电源，转动逐渐减慢直到停下来的过程中，在某一时刻t时，机身反而会发生强烈振动，此后脱水桶转速继续减慢，机身的振动也随之减弱，这种现象说明　　‎ A. 转动逐渐减慢过程中驱动力的频率不变 B. 转动逐渐减慢过程中驱动力的频率增大 C. t时刻驱动力的频率等于洗衣机的固有频率 D. t时刻脱水桶的惯性最大 ‎【答案】C ‎【解析】洗衣机脱水桶转动的越来越慢时，做受迫振动的频率在减小，当减小到跟洗衣机的固有频率相等时，发生共振，振动最强烈，然后受迫振动的频率继续减小，远离固有频率，振动又减弱，故AB错误，C正确；脱水桶的惯性只与其质量有关，故D错误。所以C正确，ABD错误。‎ ‎3. 如图所示，为同一地点的两单摆甲、乙的振动图线，下列说法中正确的是（　　）‎ A. 甲、乙两单摆的摆长不相等 B. 甲摆的振幅比乙摆大 C. 甲摆的机械能比乙摆大 D. 在t=0.5 s时乙摆摆线张力最大 ‎【答案】B ‎【解析】A、由图看出,两单摆的周期相同，同一地点，g相同，由单摆的周期公式得知，甲、乙两单摆的摆长L相等，故A错误；‎ B、甲摆的振幅为‎10cm，乙摆的振幅为‎7cm，则甲摆的振幅比乙摆大，故B正确；‎ C、尽管甲摆的振幅比乙摆大，两摆的摆长也相等，但由于两摆的质量未知，所以无法比较机械能的大小，故C错误；‎ D、在t=0.5s时，乙摆的位移为负向最大，速度为零，可知乙摆摆线张力最小，故D错误；‎ 故选B。‎ ‎【点睛】由图读出两个单摆的周期，由单摆的周期公式分析摆长关系；由位移的最大值读出振幅；由于两摆的质量未知，无法比较机械能的大小；由牛顿第二定律和向心力知识分析乙摆摆线张力。‎ ‎4. 如图所示，实线与虚线分别表示振幅振幅为A)‎ ‎、频率均相同的两列波的波峰和波谷。此刻M是波峰与波峰的相遇点，下列说法中不正确的是( )‎ A. O、M连线的中点是振动加强的点，其振幅为‎2A B. P、N两处的质点始终处在平衡位置 C. 随着时间的推移，M处的质点将向O处移动 D. 从该时刻起，经过四分之一周期，M处的质点到达平衡位置，此时位移为零 ‎【答案】C ‎【解析】A、由于O、M是振动加强点，结合图可知，由图知连线的中点到两波源的距离差为半个波长的偶数倍，所以该点是振动加强的点，其振幅为‎2A，故A正确； B、P、N两点是波谷和波峰叠加，位移始终为零，即处于平衡位置，B正确； C、振动的质点只是在各自的平衡位置附近振动，不会“随波逐流”，C错误； D、从该时刻起，经过四分之一周期，质点M到达平衡位置，D正确。‎ 点睛：介质中同时存在几列波时，每列波能保持各自的传播规律而不互相干扰；在波的重叠区域里各点的振动的物理量等于各列波在该点引起的物理量的矢量和。‎ ‎5. 如图所示，沿x轴正方向传播的一列简谐横波在某时刻的波形图为一正弦曲线，若波速为‎200m/s，则下列说法中正确的是（ ）‎ A. 从图示时刻开始，质点b的加速度将减小 B. 图示时刻，质点b的振动方向沿y轴正方向 C. 若此波遇到另一列波并发生稳定干涉现象，则另一列波的频率为50Hz D. 从图示时刻开始，经过0.01s，质点a沿波传播方向迁移了‎2m ‎【答案】C ‎【解析】图示时刻质点b向下运动，质点的加速度正在增大，选项A正确；B错；波长为 ‎4m‎,由可知周期为0.02s，从图示时刻开始，经过0.01s，质点a通过的路程为‎2A=‎40cm，选项D错误；此波周期为T=λ/v=0.02s，频率为50Hz。若此波遇到另一列波并发生稳定的干涉现象，则另一列波的频率为50Hz，选项C正确；‎ ‎6. 太阳光的可见光部分照射到地面上，通过一定装置可观察太阳光谱，如图所示是一简易装置。一加满清水的碗放在有阳光的地方，将平面镜M斜放入水中，调整其倾斜角度，使太阳光经水面折射再经水中平面镜反射，最后由水面折射回空气射到室内白墙上即可观察到太阳光谱的七色光带。逐渐增大平面镜倾斜程度，各色光陆续消失，则此七色光带从上到下的排列顺序以及最先消失的光是( 　)‎ A. 红光→紫光　红光 B. 红光→紫光　紫光 C. 紫光→红光　红光 D. 紫光→红光　紫光 ‎【答案】B ‎【解析】由于水对红光的折射率最小，对紫光的折射率最大，根据折射定律得知，太阳光从空气射向水面时，红光的折射角最大，紫光的折射角最小，如图所示：‎ 经过平面镜反射后，根据反射光路的对称性可知，此七色光带从上到下排列的顺序是红光→紫光；由临界角得知，紫光的临界角最小，逐渐增大平面镜的倾斜角度时，折射光线经反射后射到水面的入射角增大，紫光最先发生全反射，从七色光带中消失，故B正确，A、C、D错误；‎ 故选B。‎ ‎【点睛】水对红光的折射率最小，对紫光的折射率最大，光线从空气射向水面时，由折射定律确定七种色光的折射角大小，根据光反射的对称性，分析七色光带从上到下排列的顺序；紫光的临界角最小，紫光最先发生全反射，由此分析最先消失的光，据此解答。‎ ‎7. 下列说法不正确的是（ ）‎ A. 检验工件平整度的操作中，如图1所示，上面为标准件，下面为待检测工件，通过干涉条纹可推断：P为凹处，Q为凸处 B. 图2为光线通过小圆板得到的衍射图样 C. 图3的原理和光导纤维传送光信号的原理一样 D. 图4的原理和照相机镜头表面涂上增透膜的原理一样 ‎【答案】D ‎【解析】A、薄膜干涉是等厚干涉，即明条纹处空气膜的厚度相同，从弯曲的条纹可知，P处检查平面左边处的空气膜厚度与后面的空气膜厚度相同，知P处凹陷，而Q处检查平面右边处的空气膜厚度与后面的空气膜厚度相同，知Q处凸起，故A正确；‎ B、图为光线通过小圆板得到的衍射图样，若用光照射很小的不透明圆板时，后面会出现一亮点，故B正确；‎ C、沙漠蜃景是光的全反射现象，而光导纤维是光的全反射现象，它们的原理相同，故C正确；‎ D、立体电影是光的偏振，与镜头表面涂上增透膜是利用光的干涉，它们的原理不相同，故D错误；‎ 错误的故选D。‎ ‎8. 关于电磁波，下列说法中正确的是 （ ）‎ A. 麦克斯韦预言并首先通过实验验证了电磁波的存在 B. 在电磁波发射技术中，使电磁波随各种信号而改变的技术叫调制 C. 移动电话内，只有无线电接收装置，没有无线电发射装置 D. 振荡电路的频率越高，发射电磁波的本领越大 ‎【答案】BD ‎【解析】A、麦克斯韦预言电磁波的存在，赫兹通过实验验证了电磁波的存在，故A错误；‎ B、在电磁波发射技术中，使电磁波随各种信号而改变的技术叫调制，故B正确；‎ C、移动电话内，即有无线电接收装置，又有无线电发射装置，故C错误；‎ 故选BD。‎ ‎9. 下列说法中正确的是（　 　）‎ A. 红外线易穿透云层，故广泛应用于遥感技术领域 B. 医院用X光进行透视，是因为它的穿透能力较强 C. 相对论认为：真空中的光速在不同惯性参考系中都是相同的 D. 在高速运动的飞船中的宇航员会发现飞船中的钟走得比地球上的快 ‎【答案】ABC ‎【解析】A、红外线的波长较长，易穿透云层，故广泛应用于遥感技术领域，故A正确；‎ B、医院用X光进行透视，是因为它是各种电磁波中穿透能力较强的，而γ射线最强，故B正确；‎ C、相对论认为：真空中的光速在不同惯性参照系中都是相同的，故C正确；‎ D、在高速运动的飞船中的宇航员会发现飞船中的钟走得比地球上慢，故D错误；‎ 故选ABC。‎ ‎10. 用双缝干涉测光的波长实验中，用频率为f的红光垂直照射狭缝，观察到了干涉条纹。设光速为c，下列说法正确的是（ ）‎ A. 实验中若将入射光由红光换成紫光，相邻两个亮条纹间距将变宽 B. 如果将双缝的间距变大，则屏上的干涉条纹的间距将变宽 C. 在光屏的P点出现第3条暗条纹，则P点到双缝S1S2的距离之差为 D. 用白光做实验时，偏离中央亮条纹较远的是红光 ‎【答案】CD ‎【解析】A、将入射光由红光换成紫光，则波长变小，根据双缝干涉条纹的间距公式知，亮条纹间距变小，故A错误；‎ B、将双缝的间距变大，根据双缝干涉条纹的间距公式知，亮条纹间距变小，故B错误；‎ C、双缝到光屏上P点的距离之差是半波长的奇数倍，会出现暗条纹，第三条暗条纹距离之差为，故C正确；‎ D、由于干涉实验中，根据双缝干涉条纹的间距公式知，条纹间距与光波长成正比，而红光波长最大，故偏离中央明条纹最远的是红光，故D正确；‎ 故选CD。‎ ‎【点睛】根据双缝干涉条纹的间距公式判断条纹间距的变化。‎ ‎11. 一振子沿x轴做简谐运动，平衡位置在坐标原点。t=0时振子的位移为–‎0.1 m，t=1 s时位移为‎0.1 m，则（ ）‎ A. 若振幅为‎0.1 m，振子的周期可能为 B. 若振幅为‎0.1 m，振子的周期可能为 C. 若振幅为‎0.2 m，振子的周期可能为4 s D. 若振幅为‎0.2 m，振子的周期可能为6 s ‎【答案】AD ‎【解析】试题分析：t=0时刻振子的位移x=‎-0.1m，t=1s时刻x=‎0.1m，关于平衡位置对称；如果振幅为‎0.1m，则1s为半周期的奇数倍；如果振幅为‎0.2m，分靠近平衡位置和远离平衡位置分析．‎ 若振幅为‎0.1m，根据题意可知从t=0s到t=1s振子经历的周期为，则，解得，当n=1时，无论n为何值，‎ T都不会等于，A正确B错误；如果振幅为‎0.2m，结合位移时间关系图象，有①，或者②，或者③，对于①式，只有当n=0时，T=2s，为整数；对于②式，T不为整数；对于③式，当n=0时，T=6s，之后只会大于6s，故C错误D正确 ‎【点睛】t=0时刻振子的位移x=‎-0.1m，t=1s时刻x=‎0.1m，关于平衡位置对称；如果振幅为‎0.1m，则1s为半周期的奇数倍；如果振幅为‎0.2m，分靠近平衡位置和远离平衡位置分析．‎ ‎12. 一列横波在某介质中沿x轴传播，如图甲所示t=0.75s时的波形图，如图乙所示为x=‎1.5m处的质点P的振动图象，则下列说法正确的是（　 　）‎ A. 这列波沿x轴向左传播，波速为‎2m/s B. 图甲中质点N速度方向沿y轴正方向 C. 再经过t=0.5s质点L与质点N位移相同 D. 再经过t=1.75s质点P第一次到达波谷 ‎【答案】AB ‎【解析】A、由图乙可知t=0.75s时质点P向下振动，由“同侧法”可判断出这列波沿x轴向左传播，由图甲可知，由图乙可知，波速为，故A正确；‎ B、t=0.75s时x=‎1.5m处的质点正向下振动，所以该波沿x轴负方向传播，根据“同侧法”知图甲中质点N速度方向沿y轴正方向，故B正确；‎ C、该波的周期T=2s，再经过t=0.5s，即，质点L在负向最大位移，质点N在正向最大位移，二者位移方向相反，故C错误；‎ D、再经过t=1.75s，即从开始经过0.75s+1.75s=2.5s，根据振动图象可知质点P第一次到达波峰，故D错误；‎ 故选AB。‎ ‎【点睛】根据“同侧法”判断波的传播方向和振动方向；再经过t=0.5s，即 ‎，根据质点的振动情况确定L与质点N位移；根据振动图象确定再经过t=1.75s质点P的位置。‎ 二、实验题(本题包括2小题，共16分)‎ ‎13. 在做“探究单摆周期与摆长的关系”的实验时，‎ ‎(1)为了利用单摆较准确地测出重力加速度，可选用的器材为______ ‎ A．‎20cm长的结实的细线、小木球、秒表、米尺、铁架台 B．‎100cm长的结实的细线、小钢球、秒表、米尺、铁架台 C．‎100cm长的结实的细线、大木球、秒表、‎50cm量程的刻度尺、铁架台 D．‎100cm长的结实的细线、大钢球、大挂钟、米尺、铁架台 ‎（2）为了减小测量周期的误差，摆球应在经过最______填“高”或“低”)点的位置时开始计时，并计数为1，摆球每次通过该位置时计数加1。当计数为63时，所用的时间为t秒，则单摆周期为______ 秒。‎ ‎（3）实验时某同学测得的g值偏大，其原因可能是______ 。‎ A．实验室的海拔太高        ‎ B．摆球太重 C．测出n次全振动时间为t，误作为（n+1）次全振动时间进行计算 D．摆线上端未牢固地系于悬点，振动中出现了松动，使摆线长度增加了 ‎（4）有两位同学利用假期分别去参观北京大学和厦门大学的物理实验室，各自在那里利用先进的DIS系统较准确地探究了“单摆的周期T与摆长L的关系”，他们通过校园网交换实验数据，并由计算机绘制了T2-L图象，如图甲所示去北大的同学所测实验结果对应的图线是______填“A”或“B”)。（北大所在地的纬度比厦大高。)‎ ‎【答案】 (1). B (2). 低 (3). t/31 (4). C (5). B ‎【解析】（1）根据实验要求，摆长‎1m左右，用米尺测量，体积较小的实心金属球，选小钢球，测量周期用秒表，故选B；（2‎ ‎）摆球经过最低点的位置时速度最大，在相等的距离误差上引起的时间误差最小，测的周期误差最小．所以为了减小测量周期的误差，摆球应选经过最低点的位置时开始计时．由题分析可知，单摆全振动的次数为，周期为；（3）海拔太高时，重力加速度较小，这不是测量结果偏大的原因；故A错误；摆球的重力越重，误差越小；故B错误；实验中误将n次全振动计为n+1次，根据，求出的周期变小，g偏大，故C正确．摆线上端未牢固地系于悬点，振动中出现松动，使摆线长度增加了，依据：，测得的单摆周期变大，故由，可知得到的g值偏小，故D错误．故选C. （4）由，得，知图象的斜率越大，则重力加速度越小，因为南京当地的重力加速度小于北京，去北大的同学所测实验结果对应的图线的斜率小，应该是B图线．由振动图线知，两单摆的周期比为，由知，两单摆摆长之比.‎ ‎14. 如图所示，某同学利用方格坐标纸测定半圆形玻璃砖的折射率，OA是画在纸上的直线，他在直线OA适当位置先后竖直插上P1、P2两枚大头针，如图所示放上玻璃砖(如粗黑线所示)，然后插上P3、P4大头针。‎ ‎（1）其中他确定P3大头针位置的方法是______。‎ ‎（2）若该同学实验操作规范准确，其记录的情况如图所示。该同学还用圆规做了一个以O为圆心，半径与玻璃砖相同的半圆(如图中虚线所示)。请算出玻璃砖的折射率n＝________。‎ ‎（3）该同学在插大头针P3前不小心将玻璃砖绕圆心顺时针转过一小角度，由此测得玻璃砖的折射率将________(选填“偏大”、“偏小”或“不变”)。‎ ‎【答案】 (1). 透过玻璃砖看，使P3挡住P1、P2的像。 (2). 1.5 (3). 偏小 ‎【解析】(1)透过玻璃砖看，P3大头针挡住P1、P2两枚大头针的像；‎ ‎(2)如图，作出法线，过圆与入射光线与折射光线的交点作法线的垂线CA和DB，由数学知识得：‎ 入射角和折射角的正弦值分别为，其中，CO=DO，则折射率；‎ ‎(3)该同学在插大头针P3前不小心将玻璃砖以O为圆心顺时针转过一小角度，折射光线将顺时针转动，而作图时仍以玻璃砖直线边缘为边界，AB为法线，则入射角不变，折射角减小，由折射率公式律可知，测得玻璃砖的折射率将偏小；‎ 三、计算题(本大题共4小题,共36分。要有必要的文字说明、受力分析和解题步骤,有数值计算的要注明单位)。‎ ‎15. 在某介质中形成一列简谐波，t=0时刻的波形如图中的实线所示。‎ ‎（1）若波向右传播，零时刻刚好传到B点，且再经过0.6s，P点也开始起振，求：‎ ‎①该列波的周期T；‎ ‎②从t=0时刻起到P点第一次达到波峰时止，O点对平衡位置的位移xO及其所经过的路程各为sO多少？‎ ‎（2）若该列波的传播速度大小为‎20m/s，且波形中由实线变成虚线需要经历0.525s时间，则该列波的传播方向如何？‎ ‎【答案】(1) ， (2) 波沿x轴负方向传播 ‎【解析】（1）由题意知，振动形式从B匀速传播到P点用0.6s，所以传播速度：，由图知波长为‎2m，所以周期T=λ/v=0.2s；由图知B点开始向下振动，故P点也是开始向下振动，所以用时3T+T/4 ，在t=0时刻O点向上振动，经过T/4到达波峰，位移为‎10cm，路程‎130cm；‎ ‎（2）波传播的距离：x=vt=‎11.5m=5λ++3λ/4，结合图形可判断该波向右传播。‎ ‎16. 一列简谐横波由质点A向质点B传播．已知A、B两点相距‎4 m，这列波的波长大于‎2 m而小于‎20 m。下图表示在波的传播过程中A、B两质点的振动图象。求：‎ ‎（1）写出质点A的振动方程；‎ ‎（2）求该波的传播速度。‎ ‎【答案】（1）cm (2) m/s或 m/s ‎【解析】【分析】结合图像写出质点A的振动方程，根据t=0时刻两个质点的位置关系，分析ab间距离与波长的关系，得到波长的通项，结合条件：波长大于‎2m而小于‎20m，求得波长的值，再求波速；‎ 解：（1）由振动图象读出T＝0.4 s，A=‎‎10cm 解得 故 ‎(2)分析图象可知：t＝0时，质点A位于y轴正方向最大位移处，而质点B则经过平衡位置向y轴负方向运动，所以A、B间距，则 m，其中n＝0,1,2…‎ 因为这列波的波长大于‎2 m而小于‎20 m 所以n有0、1两个可能的取值，即：，‎ 因v＝，所以v1＝ m/s或v2＝ m/s.‎ ‎17. 某透明物体的横截面如图所示，其中ABC为直角三角形，AB为直角边，长度为‎2L，∠ABC＝45°，ADC为一圆弧，其圆心在AC边的中点。此透明物体的折射率为n＝2.0‎ ‎。若一束宽度与AB边长度相等的平行光从AB边垂直射入透明物体，试由光路图画出光线从ADC圆弧射出的区域，并求此区域的圆弧长度s。‎ ‎【答案】 s＝‎ ‎【解析】根据求出透明体的临界角θ为30°，当光线射到BC面上时，光线将发生全反射，从ADC圆弧射出时，作出两条边缘光线，从圆弧ADC射出的边缘光线恰好发生全反射，其入射角等于临界角，由折射率求出临界角，由几何知识求出此区域的圆弧长度s。‎ 解：如图，作出两条边缘光线，所求光线射出的区域为EDF 如图，从圆弧ADC射出的边缘光线的入射角等于材料的临界角θ 因 故θ＝30°‎ 由几何关系得：圆弧EDF长度为 故所求 ‎18. 两个横截面半径均为R的半圆柱形玻璃砖ABC和DEF拼接在一起，形成一个圆柱形玻璃砖A(D)BC(F)E，一束单色光从左侧玻璃砖上的M点入射，M点到AC(DF)的距离d= R，入射光线的延长线经过A(D)点，左侧玻璃砖ABC对该单色光的折射率 ‎，右侧玻璃砖DEF对该单色光的折射率，真空中的光速为c。‎ ‎ （1）若将该单色光第一次在玻璃砖DEF与空气的界面上的入射点记为N(图中未标出)，分析判断该单色光在N点能否发生全反射。‎ ‎ （2）求该单色光从M点传播至N点的时间。‎ ‎【答案】（1）单色光可以在N点发生全反射。 (2) ‎ ‎【解析】（1）如图所示， ，解得θ=300‎ ‎∠MOA=600，∆NAO为等边三角形，所以光在M点的入射角为α=600；由折射定律 可得β=300；光路如图；‎ ‎ ‎ ‎（2）该单色光在玻璃砖ABC中的传播时间 ‎ 在玻璃砖DEF中的传播时间：，‎ 则该单色光从M点传播到N点的时间： ‎ 点睛：本题考查光的折射定律以及全反射问题．关键是作出光路图，根据几何知识求出传播的距离以及各个入射角与折射角．‎ ‎ ‎