【物理】甘肃省平凉市静宁县第一中学2019-2020学年高二下学期期中考试试题（实验班）（解析版） 17页

静宁一中2019-2020学年度高二级第二学期第二次试题（卷）‎ 物理（14，15）‎ 第I卷（选择题）‎ 一、选择题（本题共14道小题，每小题4分，共56分。其中1—10题的四个选项中只有一个选项正确，11—14题的四个选项中有两个或两个以上选项正确，全部选对得4分，选对但选不全的得2分，有错选的得0分。）‎ ‎1.下列说法中正确的是 A. 声源向静止的观察者运动，观察者接收到的频率小于声源的频率 B. 麦克斯韦预言了电磁波的存在；楞次用实验证实了电磁波的存在 C. 由电磁振荡产生电磁波，当波源的振荡停止时，空间中的电磁波立即消失 D. 宇宙飞船以接近光速的速度经过地球时，地球上的人观察到飞船上的时钟变慢 ‎【答案】D ‎【解析】‎ A、声源向静止的观察者运动时，产生多普勒效应，则观察者接收到的频率大于声源的频率，故A错误．B、麦克斯韦预言了电磁波的存在，赫兹用实验证实了电磁波的存在，故B错误．C、电磁波由电磁振荡产生，但它是一种能量形式，若波源的电磁振荡停止，空中的电磁波不会立即消失，故C错误．D、根据钟慢效应，宇宙飞船高速经过地球附近时，地球上的人观察飞船是在做高速运动，所以飞船上的时钟变慢了；故D正确．故选D．‎ ‎【点睛】本题考查光学、相对论以及电磁波的基本性质，要注意明确各对应规律的掌握，牢记对应的规律即可．‎ ‎2. (2011年双十中学月考)下列说法正确的是(　　)‎ A. 太阳光通过三棱镜形成彩色光谱，这是光的干涉的结果 B. 用光导纤维传送图像信息，这是光的衍射的应用 C. 眯着眼睛看发光的灯丝时能观察到彩色条纹，这是光的偏振现象 D. 在照相机镜头前加装偏振滤光片拍摄日落时水面下的景物，可使景像清晰 ‎【答案】D ‎【解析】‎ ‎【详解】A．太阳光通过三棱镜形成彩色光谱，是由于不同色光在介质中折射率不同产生的色散现象，A错；‎ B．用光导纤维传送图像信息是利用了光的全反射，B错；‎ C．眯着眼睛看发光的灯丝时观察到彩色条纹是光的衍射现象，C错；‎ D．在照相机镜头前加装偏振滤光片拍摄日落时水面下的景物，滤去了水面的反射光，使景像清晰，D正确。故选D。‎ ‎3.关于简谐运动，下列说法正确的是（　　）‎ A. 做简谐运动物体所受的回复力方向不变，始终指向平衡位置 B. 在恒力的作用下，物体可能做简谐运动 C. 做简谐运动物体速度越来越大时，加速度一定越来越小 D. 做简谐运动物体的加速度方向始终与速度方向相反 ‎【答案】C ‎【解析】‎ ‎【详解】A．回复力是使做简谐运动的物体返回平衡位置并总指向平衡位置的力，所以物体在远离和靠近平衡位置时的方向不同，A错误；‎ B．物体做简谐运动中回复力满足 即回复力大小与位移大小成正比，方向与位移方向相反，所以在恒力的作用下，物体不可能做简谐运动，B错误；‎ C．做简谐运动物体速度越来越大，说明物体向着平衡位置运动，物体受回复力越来越小，加速度一定越来越小，C正确； ‎ D．做简谐运动物体的加速度方向始终指向平衡位置，速度方向与物体运动方向相同，物体做简谐运动过程中，加速度方向和速度方向有时相同，有时相反，D错误。‎ 故选C。‎ ‎4.“两弹一星”可以说长了中国人的志气，助了中国人的威风。下列核反应方程中，属于研究“两弹”的基本核反应方程的是（　　）‎ ‎①　 ②　‎ ‎③　 ④‎ A. ①② B. ②③‎ C. ②④ D. ③④‎ ‎【答案】C ‎【解析】‎ ‎【详解】研究“两弹”的基本核反应方程的是核聚变方程和核裂变方程，②是核裂变方程，④是核聚变方程，①是人工核反应方程，③是衰变方程，故C正确，ABD错误。故选C。‎ ‎5.光照射到某金属表面，金属表面有光电子逸出，则 A. 若入射光的频率增加，光的强度减弱，那么逸出电子的最大初动能可能不变 B. 若入射光的频率不变，光的强度减弱，那么单位时间内逸出电子的数目减少 C. 若入射光的频率不变，光的强度减弱到不为零的某一数值时，可能不再有电子逸出 D. 若入射光的频率增加，而强度不变，那么单位时间内逸出电子数目不变，而光电子的最大初动能增大 ‎【答案】B ‎【解析】‎ ‎【详解】A．发生光电效应的条件是入射光的频率大于截止频率．若入射光的频率增加，根据电子的最大初动能一定变大．所以A错；‎ B．若入射光的频率不变，光电效应发生，光的强度减弱，那么单位时间内逸出电子数目减少，B对；‎ C．只要频率大于金属的极限频率，那么一定会有光电子逸出，C错；‎ D．频率增加，光子的最大初动能一定变大，光照强度不变，则单位时间内照射的光子数减少，所以逸出的光电子数减小，D错．‎ 故选B。‎ ‎6.双缝干涉实验装置如图所示，绿光通过单缝S后，投射到具有双缝的挡板上，双缝S1和S2与单缝的距离相等，光通过双缝后在与双缝平行的屏上形成干涉条纹。屏上O点距双缝S1和S2的距离相等，P点是距O点最近的第一条亮条纹。如果将入射的绿光换成红光或蓝光，讨论屏上O点及其上方的干涉条纹的情况是：‎ ‎①O点是红光的亮条纹；②红光的第一条亮条纹在P点的上方；‎ ‎③O点不是蓝光的亮条纹；④蓝光的第一条亮条纹在P点的上方。其中正确的是（　　）‎ A. 只有①②正确 B. 只有①④正确 C. 只有②③正确 D. 只有③④正确 ‎【答案】A ‎【解析】‎ ‎【详解】因为O到双缝的路程差为0，知O点出现亮条纹，根据双缝干涉的条纹间距公式知，，入射光由绿光换成红光，波长增大，则相邻条纹间距变大，则距O点的最近第一条亮纹与O点的距离增大，则P点的上方。而蓝光波长比绿光短，蓝光的第一条亮条纹在P点的下方，故①②正确，故A正确，BCD错误。‎ 故选A。‎ ‎7.用同一光电管研究a、b两种单色光产生的光电效应，得到光电流I与光电管两极间所加电压U的关系如图．下列说法中正确的是(　　)‎ A. a光光子的频率大于b光光子的频率，a光的强度小于b光的强度 B. a光光子的频率小于b光光子的频率，a光的强度小于b光的强度 C. 如果使b光的强度减半，则在任何电压下，b光产生的光电流强度一定比a光产生的光电流强度小 D. 另一个光电管加一定的正向电压，如果a光能使该光电管产生光电流，则b光一定能使该光电管产生光电流 ‎【答案】D ‎【解析】‎ ‎【详解】AB．由图像可得b光照射光电管时反向截止电压大，使其逸出的光电子最大初动能大，所以b的频率大，光子的能量大．由图像可知，a光的饱和光电流大于b光，故a的光强大于b光，故AB错误；‎ C．如果使b光的强度减半，则只是b光的饱和光电流减半，在特定的电压下，b光产生的光电流强度不一定比a光产生的光电流强度小，选项C错误；‎ D．因b光的频率大于a光，故另一个光电管加一定的正向电压，如果a光能使该光电管产生光电流，则b光一定能使该光电管产生光电流，选项D正确；‎ 故选D．‎ ‎【名师点睛】要熟练掌握所学公式，明确各个物理量之间的联系．如本题中折射率、临界角、光子能量、最大初动能等都有光的频率有关；对于本题解题的关键是通过图象判定a、b两种单色光谁的频率大，反向截止电压大的则初动能大，初动能大的则频率高，故b光频率高于a光的．逸出功由金属本身决定．‎ ‎8.虹是由太阳光射入雨滴（球形）时，经一次反射和两次折射而产生色散形成的。现有白光束L由图示方向射入雨滴，a、b是经反射和折射后的其中两条出射光线，如图所示，下列说法中错误的是（　　）‎ A. 光线b在水滴中传播时的波长较长 B. 光线a在雨滴中的折射率较大 C. 若分别让a、b两色光通过同一双缝装置，则b光形成的干涉条纹的间距较大 D. 光线a在雨滴中的传播速度较大 ‎【答案】D ‎【解析】‎ ‎【分析】‎ ‎【详解】AB．画出光路图，如图所示 分析可知，第一次折射时，a光的折射角较小，b光的折射角较大，而入射角相等，根据折射定律有 知，光线a在雨滴中的折射率较大，b光的折射率较小，则光线b的频率较小，波长较长，故AB正确，不符合题意； ‎ C．双缝干涉条纹的间距与波长成正比，光线b波长较长，则b光形成的干涉条纹的间距较大，故C正确，不符合题意；‎ D．根据 因光线a在雨滴中的折射率较大，故光线a在雨滴中的传播速度较小，故D错误，符合题意。‎ 故选D。‎ ‎9.如图，一束光由空气射向半圆柱体玻璃砖，O点为该玻璃砖截面的圆心，下图能正确描述其光路图的是（ ）‎ A. B. ‎ C. D. ‎ ‎【答案】A ‎【解析】‎ 试题分析：光从空气进入玻璃在分界面上会发生折射，且折射角小于入射角，故B、D错误；光从玻璃进入空气折射角应大于入射角，所以C错误；从光密进入光梳，若满足入射角大于临界角的情况，则会发生全反射，故A正确．‎ 考点：本题考查光的折射、全反射 ‎10.在匀强磁场中有一个静止的氡原子核（）,由于衰变它放出一个粒子,此粒子的径迹与反冲核的径迹是两个相互外切的圆,大圆与小圆的直径之比为42∶1,如图所示,那么氡核的衰变方程应为 （ ）‎ A. B. ‎ C. D. ‎ ‎【答案】B ‎【解析】‎ ‎【详解】原子核的衰变过程满足动量守恒，可得两带电粒子动量大小相等，方向相反，就动量大小而言有 m1v1=m2v2‎ 由带电粒子在匀强磁场中圆周运动的半径公式可得 所以 分析ABCD四个选项，满足42：1关系的只有B，故B正确，ACD错误。‎ ‎11.如图所示，水下光源S向水面A点发射一束光线，折射光线分成a、b两束，则（　　）‎ A. a、b两束光相比较，a光波动性较强 B. 用同一双缝干涉实验装置分别以a、b光做实验，a光的干涉条纹间距小于b光的干涉条纹间距 C. 若保持入射点A位置不变，将入射光线顺时针旋转，则从水面上方观察，b光先消失 D. 在水中a光的速度比b光的速度大 ‎【答案】ACD ‎【解析】‎ ‎【详解】A．由图知，b光的偏折程度大，所以b光的折射率大，则b光的频率大，波长小，则a光的波动性较强，故A正确；‎ B．由公式可知，由于b光的波长小，用同一双缝干涉实验装置分别以a、b 光做实验，a光的干涉条纹间距大于b光的干涉条纹间距，故B错误；‎ C．b光的折射率大，根据可知，b光的临界角小，若保持入射点A位置不变，将入射光线顺时针旋转，则从水面上方观察，b光先发生全反射，最先消失，故C正确；‎ D．由图知，b光的偏折程度大，所以b光的折射率大，根据在水中a光的速度比b光的速度大，故D正确。‎ 故选ACD。‎ ‎12.如图所示为氢原子的能级图，一群氢原子处于n=4的激发态，在向较低能级跃迁的过程中向外发出光子，用这些光照射逸出功为1.90 eV的金属铯，下列说法正确的是（　　）‎ A. 这群氢原子能发出6种频率不同的光，其中从n=4跃迁到n=3所发出的光的波长最长 B. n=4的氢原子只能吸收特定的能量，不可能吸收1eV的能量 C. 金属铯表面所发出的光电子的初动能最大值为12.75 eV D. 金属铯表面所发出的光电子的初动能最大值为10.85 eV ‎【答案】AD ‎【解析】‎ ‎【详解】A．根据 知，这群氢原子能发出6种频率不同的光，其中从n=4跃迁到n=3所发出的光子频率最小，波长最长，故A正确；‎ B．处在n=4的氢原子能量为0.85eV，可以吸收1eV的能量，从而出现电离现象，故B错误；‎ CD．从n=4跃迁到n=1辐射的光子能量最大，则有 ‎ =-0.85 eV -（-13.60）eV=12.75eV 根据光电效应方程得，光电子的最大初动能 ‎12.75 eV -1.90eV=10.85eV 故C错误，D正确。故选AD。‎ ‎13.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，其波速为‎200m/s，下列说法中正确的是（　　）‎ A. 从图示时刻开始质点a的加速度将减小 B. 从图示时刻开始，经过0.01 s，质点a通过的路程为‎0.2 m C. 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50 Hz D. 若该波传播过程中遇到宽约‎4 m的障碍物，不会发生明显的衍射现象 ‎【答案】AC ‎【解析】‎ ‎【分析】‎ ‎【详解】A．a点在最大位移处，该时刻正向平衡位置运动，位移减小，所以加速度将减小，故A正确；‎ B．由波的图象可知波长，则周期为 ‎0.01s为半个周期，所以经过0.01s，a点经过的路程为‎2A=‎0.4m，故B错误；‎ C．该波的频率为 而发生稳定干涉条件是两列波的频率相等，所以另一列波的频率与该波频率相同，应为50Hz，故C正确；‎ D．该波的波长为‎0.4m，当障碍物的尺寸与该波波长相同，能发生明显衍射；而此时障碍物的尺寸约为‎4m，故会发生衍射现象，但是不明显，故D错误。‎ 故选AC。‎ ‎14.如图所示，甲为一列简谐波在某一时刻的波形图，乙为介质中x=‎2m处的质点P以此时刻为计时起点的振动图象，质点Q的平衡位置位于x=‎3.5m处，下列说法正确的是（　　）‎ A. 这列波的传播速度为‎20 m/s B. 这列波沿x轴正方向传播 C. 在0.3s时间内，质点P向右移动了‎3 m D. t=0.1s时，质点P的加速度大于点Q的加速度 ‎【答案】BD ‎【解析】‎ ‎【详解】A．由图知，波长为，周期为T=0.4s，则波速为 故A错误；‎ B．由乙图读出，t=0时刻质点P的速度向上，由波形的平移法可知，这列波沿x轴正方向传播，故B正确；‎ C．根据波的传播特点可知，质点并不随波向前迁移，而是在平衡位置附近做简谐运动，故C错误；‎ D．当t=0.1s时，质点P处于最大位移处，据简谐运动的特点可知，此时加速度最大；而质点Q此时不在最大位移处，所以质点P的加速度大于质点Q的加速度，故D正确。‎ 故选BD。‎ 二、实验题（本题共2道小题，共13分）‎ ‎15.用双缝干涉测光的波长．实验装置如图所示，已知单缝与双缝间的距离L1=‎100mm，双缝与屏的距离L2=‎700mm，双缝间距d=‎0.25mm．用测量头来测量亮纹中心的距离．测量头由分划板、目镜、手轮等构成，转动手轮，使分划板左右移动，让分划板的中心刻线对准亮纹的中心（如图所示），记下此时手轮上的读数，转动测量头，使分划板中心刻线对准另一条亮纹的中心，记下此时手轮上的读数．‎ ‎（1）分划板的中心刻线分别对准第1条和第4条亮纹的中心时，手轮上的读数如图所示，则对准第1条时读数x1=_______mm、对准第4条时读数x2=_______mm ‎（2）写出计算波长λ的表达式，λ=_________（用符号表示），λ=_____mm(保留三位有效数字)‎ ‎【答案】 (1). 2.190或2.191 7.869或7.870 (2). 6.76×10-4‎ ‎【解析】‎ ‎【详解】（1）[1]．测第1条时固定刻度读数为‎2mm，可动刻度读数为0.01×19.1=‎0.191mm，所以最终读数为‎2.191mm．‎ ‎ [2]．测第4条时固定刻度读数为‎7.5mm，可动刻度读数为0.01×36.9=‎0.369mm，所以最终读数为‎7.869mm．‎ ‎（2）[3][4]．根据双缝干涉条纹的间距公式，知 ‎．‎ 代入数据得：‎ ‎16.用单摆测定重力加速度的实验装置如图所示。‎ ‎(1)组装单摆时，应在下列器材中选用_____（选填选项前的字母）。‎ A．长度为‎1 m左右的细线 B．长度为‎30 cm左右的细线 C．直径为‎1.8 cm的塑料球 D．直径为‎1.8 cm的铁球 ‎(2)测出悬点O到小球球心的距离（摆长）L及单摆完成n次全振动所用的时间t，则重力加速度g=_____（用L、n、t表示）。‎ ‎(3)用多组实验数据作出T2－L图象，也可以求出重力加速度g。已知三位同学作出的T2－L图线的示意图如图中的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b，下列分析正确的是_____（选填选项前的字母）。‎ 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 ‎(4)某同学在家里测重力加速度。他找到细线和铁锁，制成一个单摆，如图所示，由于家里只有一根量程为‎30 cm的刻度尺，于是他在细线上的A点做了一个标记，使得悬点O到A点间的细线长度小于刻度尺量程。保持该标记以下的细线长度不变，通过改变O、A间细线长度以改变摆长。实验中，当O、A间细线的长度分别为l1、l2时，测得相应单摆的周期为T1、T2．由此可得重力加速度g=_____（用l1、l2、T1、T2表示）。‎ ‎【答案】 (1). AD (2). (3). B (4). ‎ ‎【解析】‎ ‎【详解】（1）[1]单摆模型需要满足的两个基本条件是：摆线长远大于小球的直径和小球的密度越大越好，故AD正确，BC错误；故选AD。‎ ‎（2）[2]由题可知，单摆的周期为 根据单摆周期公式有 解得 ‎（3）[3]A．b图线为正确图线，a图线与b图线相比，测量的周期相同时，摆长短，说明测量摆长偏小，故A错误；‎ B．c图线与b图线相比，测量摆长相同时，周期偏小，可能出现的原因是多记了全振动次数，故B正确；‎ C．根据单摆周期公式 解得，图线斜率小，说明g偏大，故C错误。故选B ‎（4）[4]设A到铁锁重心的距离为l，有，‎ 联立消去l解得 三、计算题（本大题共4小题，共41分）‎ ‎17.一列简谐横波在t=0时刻的波形如图所示，质点P此时刻沿-y运动，经过0.1s第一次到达平衡位置，波速为‎5m/s，那么，求：‎ ‎（1）该波的传播方向；‎ ‎（2）质点P的振动周期； ‎ ‎（3）图中Q点（坐标为x=‎7.5m的点）的振动方程.‎ ‎【答案】（1）沿-x方向传播；（2）1.2s；（3）‎ ‎【解析】‎ ‎【详解】（1）质点P此时刻沿-y运动，振动比左侧邻近的波峰振动早，所以该波沿-x方向传播； ‎ ‎（2）由波形图可知：m，则周期为 ‎（3）由图知，质点振幅为A=‎5cm，周期为1.2s，则Q点的振动方程为 ‎==‎ ‎18.如图所示，半圆玻璃砖的半径R=‎12cm，直径AB与光屏MN垂直并接触于A点．一束激光a从半圆弧表面上射向半圆玻璃砖的圆心O，光线与竖直直径AB之间的夹角为60°，最终在光屏MN上出现两个光斑，且A点左侧光斑与A之间距离为4cm．求：‎ ‎①玻璃砖的折射率；‎ ‎②改变激光a的入射方向，使光屏MN上只剩一个光斑，求此光斑离A点的最远距离．‎ ‎【答案】（1） （2） ‎ ‎【解析】‎ ‎【分析】（1）根据折射定律和反射定律作出光路图，根据几何关系求出折射角，从而求得玻璃砖的折射率；‎ ‎（2）改变入射角，使屏MN上只剩一个光斑，此光斑离A最远时，恰好发生全反射，入射角等于临界角C，由sinC 求得临界角C．再由几何知识求此光斑离A点的最长距离．‎ ‎【详解】（1）由题意可得，激光在AB面上发生折射的入射角，设半圆玻璃砖的折射率为，折射角为，‎ 则：；‎ 其中：；‎ 解得：‎ ‎（2）分析可得，当激光在AB面上恰好发生全反射时，光屏MN上只剩一个光斑且光斑离A点的距离最远，‎ 所以：设激光在AB面上恰好发生全反射时的临界角为C，由折射定律可得：‎ 光斑离A点的距离最远：‎ 由数学知识可得：‎ 代入数据可得：‎ ‎19.如图所示，一束平行光由真空垂直射向半圆形玻璃砖左侧面，该玻璃对光的折射率为，半圆形玻璃砖的半径为R，光在真空中的速度为c。‎ ‎①求光在玻璃砖中的传播速度；‎ ‎②为使射向半圆形玻璃砖左侧面的光不能从右侧的圆弧面射出，可在右侧的圆弧面贴上不透明的遮光纸，试做光路图，并求遮光纸的最小长度。（规范做光路图）‎ ‎【答案】①；②‎ ‎【解析】①折射率为 则光在玻璃砖中传播速度为 ‎②如图所示 设光射到P点处恰好发生全反射，临界角为C，由临界角公式得 解得 在P与对称的Q之间有光射出，故遮光纸的长度就是PQ之间的弧长为 ‎20.如图所示，一列简谐横波沿x轴传播，实线为t1=0时刻的波形图，虚线为t2=0.5s时刻的波形。‎ ‎(1)若波沿x轴正向传播，2T>（t2－t1）>T，从t1=0时刻开始，x=‎5m处的质点最少要经过多长时间到达平衡位置?‎ ‎(2)若波速为v=‎42m/s，求t2=0.5s时刻，x=‎8m处质点的振动方向。‎ ‎【答案】(1)；(2)沿y轴正方向振动 ‎【解析】‎ ‎【详解】(1)若波沿x轴正向传播，0.5s时间内传播距离为 ‎(n=0、1、2……)‎ 传播时间为 ‎(n=0、1、2……)‎ 解得周期为 ‎(n=0、1、2……)‎ 其中则有 波速为 x=‎5m处的质点，到达平衡位置的时间为 ‎(2)若波速为v=‎42m/s，则周期为 若波沿x轴负方向传播，则周期为 ‎(n=0、1、2……)‎ 即n=2时，上述情况成立，根据波动规律可知，t2=0.5时刻，x=‎8m处的质点沿y轴正方向振动