2017-2018学年辽宁省沈阳市东北育才学校高二下学期期中考试物理试题 解析版 14页

‎ 辽宁省沈阳市东北育才学校2017—2018学年高二下学期期中考试物理试题 一、选择题（1-8为单项选择题，9-12为多项选择题）‎ ‎1. 下列有关简谐运动说法不正确的是(　　)‎ A. 做简谐运动的物体，受到的回复力的方向总是指向平衡位置 B. 平衡位置就是加速度为零的位置 C. 水平弹簧振子振动过程中动能和弹性势能相互转化，系统总机械能守恒 D. 弹簧振子振动过程中，弹性势能增加时，弹簧的长度可能变短 ‎【答案】B ‎【解析】试题分析：根据简谐振动的概念可知，做简谐振动的物体，受到的回复力的方向总是指向平衡位置，选项A正确；回复力为零的位置是简谐运动的平衡位置，不一定就是加速度为零的位置，例如单摆在平衡位置时加速度不为零，选项B错误；弹簧振子振动过程中动能和弹性势能相互转化，系统总机械能守恒，选项C正确；弹簧振子振动过程中，弹性势能增加时，弹簧的长度可能变短，选项D正确；故选B.‎ 考点：简谐振动 ‎【名师点睛】此题考查了简谐振动的特点；知道简谐运动过程振子的各物理量如何变化，即可正确解题，同时要知道几种特殊的简谐振动，例如弹簧振子及单摆等；注意区别简谐振动的恢复力和合外力的不同；本题难度不大，是一道基础题 ‎2. 如图所示的装置，弹簧振子的固有频率是4 Hz.现匀速转动把手，给弹簧振子以周期性的驱动力，测得弹簧振子振动达到稳定时的频率为1 Hz，则把手转动的频率为(　　)‎ A. 1 Hz B. 3 Hz C. 4 Hz D. 5 Hz ‎【答案】A 视频 ‎3. 如图，甲为t=1s时某横波的波形图像，乙为该波传播方向上某一质点的振动图像，距该质点处质点的振动图像可能是(　　)‎ A. ‎ B. ‎ C. ‎ D. ‎ ‎【答案】A ‎【解析】试题分析： 由题意知m，s，由乙图知s时在y轴负向且向下运动，满足该条件的点有两个，如图所示，‎ 无论向左传0.5m的图（1），还是向右传0.5m的图（2），都可确定在 s时沿波的传播方向上据质点该0.5m处，质点都在y轴正向且向下运动，满足题意的选项只有A选项正确。‎ 考点：波的图象 振动图象 波的周期性 视频 ‎4. 如图，P为桥墩，A为靠近桥墩浮在水面的叶片，波源S连续振动，形成水波，此时叶片A静止不动.为使水波能带动叶片振动，可用的方法是(　　)‎ A. 提高波源频率 B. 降低波源频率 C. 增加波源距桥墩的距离 D. 减小波源距桥墩的距离 ‎【答案】B ‎【解析】试题分析：拍打水面时，水波中的质点上下振动，形成的波向前传播，提高拍打水面的频率，则质点振动的频率增加，波的频率与振动的频率相等，根据，波速不变，频率增大，波长减小，衍射现象不明显，反之降低频率，波长增大，衍射现象更明显．故A错误，B正确．C、D错误．故选B。‎ 考点：波的衍射 ‎【名师点睛】解决本题的关键知道质点振动的频率与波传播的频率相等，以及掌握波发生明显衍射的条件：孔缝的宽度或障碍物的尺寸与波长相近或更小。‎ 视频 ‎5. 以下说法中正确的是（ ）‎ A. 横波和纵波都能发生干涉、衍射和偏振现象 B. 相对论认为空间和时间与物质的运动状态有关 C. 麦克斯韦预言并用实验证实了电磁波的存在 D. 在光的双缝干涉实验中，若仅将入射光由绿光变为红光，则条纹间距将变窄 ‎【答案】B ‎..................‎ ‎6. 先后用两种不同的单色光，在相同的条件下用同一双缝干涉装置做实验，在屏幕上相邻的两条亮纹间距不同，其中相邻两条亮纹间距较大的单色光比相邻两条亮纹间距较小的单色光（ ）‎ A. 其光子的能量较大 B. 在玻璃中传播速度较大 C. 在真空中的波长较短 D. 在玻璃中传播时，相邻两条亮纹间距较大的单色光在玻璃中折射率较大 ‎【答案】B ‎【解析】根据双缝干涉条纹的间距公式知，干涉条纹间距较大的单色光，波长较长，频率较低，根据知光子能量较小。故AC错误。频率较小，则折射率较小，根据知在玻璃中传播速度较大。故B正确，D错误。故选B。‎ ‎【点睛】根据双缝干涉条纹的间距公式判断出两种光的波长大小，从而确定频率大小、折射率大小以及在介质中传播的速度大小．‎ ‎7. 有关电磁波和声波，下列说法错误的是(　　)‎ A. 电磁波的传播不需要介质，声波的传播需要介质 B. 由空气进入水中传播时，电磁波的传播速度变小，声波的传播速度变大 C. 电磁波是横波，声波也是横波 D. 由空气进入水中传播时，电磁波的波长变短，声波的波长变长 ‎【答案】C ‎【解析】、电磁波表示是一种物质，其传播不需要介质；机械振动在介质中的传播是机械波，机械波的传播离不开介质，故A正确；真空中电磁波传播最快，故由空气进入水中传播时，电磁波的速度变小；声波在固体中传播最快，气体中传播最慢，故由空气进入水中传播时，声波的传播速度变大；故B正确；电磁波是横波，声波是纵波，故C错误；真空中电磁波传播最快，故由空气进入水中传播时，电磁波的速度变小；声波在固体中传播最快，气体中传播最慢，故由空气进入水中传播时，声波的传播速度变大；根据波速与波长关系公式，由空气进入水中传播时，电磁波的波长变小，声波的波长变大，故D正确；本题选错误的，故选C。‎ ‎【点睛】解答本题需掌握：1、电磁波可以在真空中传播，2、声音不能在真空中传播。3、电磁波的波速和光速相同，但声速比光速小的多。‎ ‎8. 对相对论的基本认识，下列说法正确的是(　　)‎ A. 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 B. 爱因斯坦通过质能方程阐明了质量就是能量 C. 在高速运动的飞船中宇航员会发现飞船中的时钟与他观察到地球上的时钟走得同样快 D. 我们发现竖直向上高速运动的球在水平方向上长度变短了 ‎【答案】A ‎【解析】相对论认为：真空中的光速在不同的惯性系中都是相同的，故A正确。由可知，质量与能量相互联系，但质量与能量是两个不同的物理量，不能说质量就是能量，能量就是质量，故B错误；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C错误；我们发现竖直向上高速运动的球，水平方向上没有变化，竖直方向变短了，故D错误；故选A。‎ ‎【点睛】本题关键是记住相对论有关时间间隔的相对性公式、相对论质量公式，明确相对论的等效原理．质量与能量是两个不同的物理量，它们间存在联系．‎ ‎9. 光纤通信的主要优点是容量大、衰减小、抗干扰性强等，因此在现代生活中被广泛应用。在光纤制造过程中，由于拉伸速度不均匀，会使得拉出的光纤偏离均匀的圆柱体，而呈现圆锥形状。现把一段长为L的光纤简化为细长的圆锥体的一部分，其顶角很小，两端截面的半径分别为，（且）。若使光以一定的入射角从大截面射入后能从小截面射出，则下列说法不正确的是（ ）‎ A. 光在此光纤中反射次数多于在同长度合格光纤中的反射次数 B. 光纤外套的折射率要小于内芯的折射率 C. 一定能量的光束从入口射入后，从出口射出的能量不变 D. 光在此光纤内运行的全反射临界角变大 ‎【答案】CD ‎【解析】试题分析：由于圆锥体母线不平行，光线经过一个锥体母线反射后射到另一个相对的母线时，入射角比合格光纤的小，由几何关系可知光在此光纤中反射次数多于在同长度合格光纤中的反射次数，故A正确；光线要在光纤内发生全反射，由全反射的条件可知光纤外套的折射率要小于内芯的折射率，故B正确；由于光线在圆锥体的母线入射角不断减小，可能使入射角小于临界角，从而光不发生全反射而从光纤射出，所以一定能量的光束从入口射入后，从出口射出的能量会减少，故C不正确；根据全反射临界角公式，n不变，则临界角不变，故D不正确．‎ 考点：考查了光的折射和全反射 ‎【名师点睛】解决光学问题的关键要掌握全反射的条件、折射定律、临界角公式、光速公式，运用几何知识结合解决这类问题．‎ ‎10. 如图,有一截面是直角三角形的棱镜ABC，∠A=30º.它对红光的折射率为.对紫光的折射率为.在距AC边d处有一与AC平行的光屏。现有由以上两种色光组成的很细的光束垂直AB边射入棱镜.、分别为红光、紫光在棱镜中的传播速度,则（ ）‎ A. 两种光一定在AC面发生全反射，不能从AC面射出 B. ‎ C. 若两种光都能从AC面射出，在光屏MN上两光点间的距离为 D. 若两种光都能从AC面射出，在光屏MN上两光点间的距离为 ‎【答案】BD ‎【解析】由于两种光的临界角未知，所以不确定光线在AC面上能否发生全反射，故A错误。根据，得：，故B正确；若两种光都能从AC面射出，作出的光路图，如图所示：‎ 根据几何关系，光从AC面上折射时的入射角为，根据折射定律有：，由数学知识得，联立得：，故C错误，D正确；故选BD。‎ ‎【点睛】根据求出红光和紫光在棱镜中的传播速度比．根据折射率大小分析临界角大小，分析全反射现象．两种色光组成的很细的光束垂直AB边射入棱镜，在AB面上不发生偏折，到达AC面上，根据几何关系求出入射角的大小，根据折射定律求出折射角，再根据几何关系求出光屏MN上两光点间的距离 ‎11. 下列关于物质波的认识，正确的是(　　)‎ A. 任何一个物体都有一种波和它对应，这就是物质波 B. X光的折射证实了物质波的假设是正确的 C. 电子的衍射证实了物质波的假设是正确的 D. 物质波是一种概率波．‎ ‎【答案】CD ‎【解析】由物质波的概念可知B错 ‎12. 如图所示是一个水平放置的玻璃圆环型小槽，槽内光滑，槽的宽度和深度处处相同，现将一直径略小于槽宽的带正电小球放在槽中，让它受绝缘棒打击后获得一初速度，与此同时，有一变化的磁场垂直穿过玻璃圆环型小槽外径所对应的圆面积，磁感应强度的大小跟时间成正比，其方向竖直向下，设小球在运动过程中电荷量不变，那么(　　)‎ A. 小球受到的向心力大小不变 B. 小球受到的向心力大小不断增加 C. 洛伦兹力对小球做了正功 D. 小球受到的磁场力逐渐变大 ‎【答案】BD ‎【解析】A、由麦克斯韦电磁场理论可知，磁感应强度随时间均匀增大时，将产生一个恒定的感应电场，由楞次定律可知，此电场方向与小球初速度方向相同，由于小球带正电，电场力对小球做正功，小球的速度逐渐增大，向心力也随着增大，故A错误，B正确。C、洛伦兹力对运动电荷不做功，故C错误。D、带电小球所受洛伦兹力F=qBv，随着速度的增大而增大，故D正确。故选BD。‎ ‎【点睛】根据麦克斯韦电磁场理论：变化的电场产生磁场，变化的磁场产生电场；并由楞次定律与洛伦兹力对运动电荷不做功，即可求解．‎ 二．实验题（3小题）‎ ‎13. 在用单摆测重力加速度的实验中：‎ ‎（1）为了比较准确地测量出当地的重力加速度值，应选用下列所给器材中的哪些？将所选用的器材的字母填在题后的横线上。‎ ‎（A）长1m左右的细绳；‎ ‎（B）长30m左右的细绳；‎ ‎（C）直径2 cm的铅球；‎ ‎（D）直径2cm的铁球；‎ ‎（E）秒表；（F）时钟；‎ ‎（G）最小刻度是厘米的直尺；‎ ‎（H）最小刻度是毫米的直尺。‎ 所选择的器材是______________________________________________。‎ ‎（2）实验时摆线偏离竖直线的要求是______________，理由是________________。‎ ‎（3）某同学测出不同摆长时对应的周期T，作出 图线，如图所示，再利用图线上任两点A、B的坐标（）、（），可求得g=______________。若该同学测摆长时漏加了小球半径，而其它测量、计算均无误，也不考虑实验误差，则用上述方法算得的g值和真实值相比是_______的（选填“偏大”、“偏小”或“不变”）。‎ ‎【答案】 (1). ACEH (2). 摆线与竖直方向的夹角不超过（或小于）5° (3). 因为只有在摆角不超过（或小于）5°的情况下，单摆的周期公式才成立 (4). (5). 不变 ‎【解析】（1）A、B、单摆模型中，小球视为质点，故摆线越长，测量误差越小，故A正确，B错误；C、D、摆球密度要大，体积要小，空气阻力的影响才小，故C正确，D错误；E、F、秒表可以控制开始计时和结束计时的时刻，故E正确，F错误；G、H、刻度尺的最小分度越小，读数越精确，故G错误，H正确；故所选择的器材是ACEH；（2）实验时摆线偏离竖直线的要求是摆线与竖直方向的夹角不超过（或小于）5°，因为只有在摆角不超过（或小于）5°的情况下，单摆的周期公式才成立；（3）根据单摆的周期公式得，解得，知图线的斜率为，则，通过g的表达式可以知道，漏加了小球半径后，不变，故不影响最后结果。‎ ‎【点睛】根据单摆模型的要求，摆球密度要大，体积要小，细线要适当长，读数要提高精度；根据单摆的周期公式得出L与T2的关系式，通过图线的斜率求出重力加速度。漏加了小球半径后，直线的斜率不变，故不影响最后结果。设摆球的重心到线与球结点的距离为r，根据单摆周期的公式分别列出方程，求解重力加速度。‎ ‎14. 如图所示，某同学为了测量截面为正三角形的三棱镜玻璃折射率，先在白纸上放好三棱镜，在棱镜的左侧插上两枚大头针和，然后在棱镜的右侧观察到像和像，当P1的像恰好被像挡住时，插上大头针和，使挡住、的像，挡住和、的像.在纸上标出的大头针位置和三棱镜轮廓如图所示. ‎ ‎①在答题纸上画出对应的光路；______‎ ‎②为了测出三棱镜玻璃材料的折射率，若以AB作为分界面，需要测量的量是______ 和________ ，在图上标出它们；‎ ‎③三棱镜玻璃材料折射率的计算公式是n=__________ . ‎ ‎④若在测量过程中，放置三棱镜的位置发生了微小的平移（移至图中的虚线位置底边仍重合），则以AB作为分界面，三棱镜材料折射率的测量值_______ 真实值（填“大于”、“小于”、“等于”）.‎ ‎【答案】 (1). (2). 入射角 (3). 折射角 (4). (5). 大于 ‎【解析】①画出光路图如图所示 ‎②为了测出三棱镜玻璃材料的折射率，若以AB作为分界面，根据折射定律可知，需要测量的量是入射角、折射角．③棱镜玻璃材料折射率的计算公式，④在测量过程中，放置三棱镜的位置发生了微小的平移，以AB作为分界面，入射角 与三棱镜平移后实际的入射角相等，但折射角变小，则由，可知折射率n偏大，即三棱镜材料折射率的测量值小于三棱镜玻璃材料折射率的真实值．‎ ‎【点睛】根据折射定律知道需要测量入射角和折射角．若在测量过程中，放置三棱镜的位置发生了如图所示的微小平移（移至图中的虚线位置，底边仍重合），通过作图，分析入射角与折射角的变化，由折射定律分析测量值的变化．‎ ‎15. 如图所示是测定光电效应产生的光电子比荷的简要实验原理图，两块平行板相距为d，其中N为金属板，受紫外线照射后，将发射沿不同方向运动的光电子，形成电流，从而引起电流计G的指针偏转，若调节R0逐渐增大极板间电压，可以发现电流逐渐减小，当电压表示数为U时，电流恰好为零．切断开关S，在MN间加垂直于纸面的匀强磁场，逐渐增大磁感应强度，也能使电流为零，当磁感应强度为B时，电流恰为零．试求光电子的比荷＝________‎ ‎【答案】‎ ‎【解析】设光电子受紫外线照射后射出的速度为v．在MN间加电场，当电压表示数为U时，由动能定理得：‎ 在MN间加垂直于纸面的匀强磁场，当磁感强度为B时，光电子在磁场中做匀速圆周运动的轨道半径为：‎ 光电子在磁场中做匀速圆周运动的向心力由洛仑兹力提供，所以有：‎ 由上述三式解得：‎ ‎【点睛】根据动能定理，结合电子在磁场中做匀速圆周运动，由洛伦兹力提供向心力，结合牛顿第二定律与几何关系，即可求解．‎ 三、解答题（3小题）‎ ‎16. 普朗克常量，铝的逸出功，现用波长 的光照射铝的表面(结果保留三位有效数字)．‎ ‎(1)求光电子的最大初动能；‎ ‎(2)若射出的一个具有最大初动能的光电子正对一个原来静止的电子运动，求在此运动过程中两电子电势能增加的最大值(电子所受的重力不计)．‎ ‎【答案】(1)(2)‎ ‎【解析】（1）‎ ‎ ‎ ‎（2）增加的电势能来自系统损失的动能，当两电子的速度相等时电势能最大，由动量守恒定律得 损失的动能： ‎ 所以，电势能增加的最大值为 ‎ ‎17. 一列沿x轴传播的简谐横波，t＝0时刻的波形如图所示，介质中x＝6 m处的质点P沿y轴方向做简谐运动的表达式为.求：‎ ‎(1)该波的传播速度；‎ ‎(2)介质中x＝10 m处的质点Q第一次到达波谷的时间.‎ ‎【答案】(1)48 m/s　(2)或 ‎【解析】(1)由图可知，波长λ＝24 m 由质点P的振动表达式可知ω＝4π rad/s 所以，周期T＝＝0.5 s 故该波的传播速度v＝＝48 m/s ‎(2)当波向右传播时，Q与左侧的第一个波谷的水平距离x1＝16 m 所以质点Q第一次到达波谷的时间t＝s 当波向左传播时，Q与右侧的第一个波谷的水平距离x2＝8 m 所以质点Q第一次到达波谷的时间t＝s ‎18. 如图所示,有一透明玻璃砖的截面,其上面的部分是半径为R的半圆,下面是边长为2R的正方形,在玻璃砖的两侧面距离R处,分别放置和侧面平行的足够大的光屏,已知玻璃砖的折射率,一束光线按图示方向从左侧光屏的P点射出,过M点射入玻璃砖,恰好经过半圆部分的圆心O,且∠MOA=45°,光在真空中的传插速度为c.求 ‎①光在玻璃砖中发生全反射的临界角 ‎②光从P点发出到第一次传播到光屏上所用的时间 ‎【答案】(1) 37° (2) ‎ ‎【解析】①设玻璃砖的临界角为C，则: ‎ 解得: ‎ C=37° ‎ ‎②由于光射到玻璃砖的平面上时的入射角均为i = 45°>C=370则射到平面上的光线发生全反射，其光路图如图所示.‎ ‎ ‎ 由几何知识可得，光在玻璃砖和光屏之间传播的距离 ‎ 传播的时间 ‎ 光在玻璃砖内传播的距离:x2=4R+2R ‎ 光在玻璃砖内传播的速度为 ‎ 光在玻璃砖内传播的时间 ‎ 光从P点发出到笫一次传播到光屏上所用的时间： ‎ 综上所述本题答案是：(1) 37° (2) ‎ 点睛：本题的关键是要掌握全发射临界角公式 ，以及全反射的条件，解题时，要做出光路图，利用几何关系帮助解答。‎ ‎ ‎