湖北省武汉市常青联合体2023-2024学年高二上学期期中考试物理试题（Word版附解析）

武汉市常青联合体2023-2024学年度第一学期期中考试高二物理试卷考试时间：试卷满分：100分一、选择题（本题共10题，每小题4分，共40分。在每小题给出的四个选项中，第1-7题只有一项符合题目要求，第8-11题有多项符合题目要求。全部选对得4分，选对但不全的得2分，有选错0分。）1.下列说法正确的是（　　）A.点电荷概念建立采用了猜想法，电场强度的定义应用了比值定义法B.库仑利用扭秤实验发现了点电荷间的相互作用规律，并测定了元电荷的电荷量C.观看立体电影时，观众戴的眼镜是一对透振方向互相垂直的的偏振片D.“未见其人，先闻其声”是声波的折射现象【答案】C【解析】【详解】A．点电荷概念的建立采用了理想模型法，电场强度的定义应用了比值定义法，故A错误；B．库仑利用扭秤实验发现了点电荷间的相互作用规律，密里根测定了元电荷的电荷量，故B错误；C．观看立体电影时，观众戴的眼镜是一对透振方向互相垂直的的偏振片，故C正确；D．“未见其人，先闻其声”是声波的衍射现象，故D错误。故选C。2.如图所示，光由空气射入半圆形玻璃砖，再由玻璃砖射向空气中的光路图。点是半圆形玻璃砖的圆心。下列情况一定能发生的是（　　）A.B.C.D.【答案】B 【解析】【详解】AB．光由空气斜射入玻璃时，由于玻璃的折射率大于空气，一定能够发生折射现象，且折射角要小于入射角，故A错误，B正确；CD．当光由玻璃斜射入空气时，由于玻璃的折射率大于空气，如果入射角达到或大于临界角，则发生全反射，不能发生折射，如果入射角没有达到临界角，发生折射，且折射角要大于入射角，故CD错误。故选B。3.如图甲，两列沿相反方向传播的横波，形状相当于正弦曲线的一半，上下对称，其振幅和波长都相等。它们在相遇的某一时刻会出现两列波“消失”的现象，如图乙。请判断：从此时刻开始、两质点将向哪个方向运动（　　）A.向上向下B.向下向上C.向下向下D.向上向上【答案】B【解析】【详解】根据波的叠加原理，两列波在相遇区域，每一质点的振动速度等于每列波单独引起的振动速度的矢量和。在图乙中，向右传播的波使质点b向上振动，向左传播的波引质点b的振动速度为零，故b向上振动；向左传播的波使质点a向下振动，向右传播的波引质点a的振动速度为零，故a向下振动。故选B。4.劈尖干涉是一种薄膜干涉，如图甲所示，将一块平板玻璃放置在另一平板玻璃之上，在一端夹入两张纸片，从而在两玻璃表面之间形成一个劈形空气薄膜，当红光从上方入射后，从上往下看到如图乙所示的干涉条纹。下列说法错误的是（　　）A.任意一条明条纹或暗条纹所在位置下面薄膜厚度相等B.任意相邻明条纹或暗条纹所对应的薄膜厚度差恒定 C.若在装置中抽去一张纸片，则干涉条纹间距变大D.若把红光换成紫光，则干涉条纹间距变大【答案】D【解析】【详解】AB．薄膜干涉条纹有如下特点：任意一条明条纹或暗条纹所在位置下面的薄膜厚度相等；任意相邻明条纹和暗条纹所对应的薄膜厚度差恒定，故AB正确；C．光线在空气膜的上、下表面发生反射，并发生干涉，从而形成干涉条纹。设空气膜顶角为，、处为两相邻亮条纹，如图所示则此两处的光程分别为因为光程差所以设此两相邻亮纹中心的距离为，则由几何关系得即当抽去一张纸片减小，增大，故C正确；D．若把红光换成紫光，紫光的波长较红光小，根据C中公式可知干涉条纹间距变小，故D错误。本题选错误项，故选D。5.如图所示，电荷量为q的点电荷与均匀带电薄板相距2d，点电荷到带电薄板的垂线通过板的几何中 心。若图中A点的电场强度为0，则B点的电场强度大小为（　　）A.B.C.D.【答案】A【解析】【详解】由于A点处的合场强为零，所以带点薄板在A处产生的场强与点电荷在A处产生的场强大小相等均为，方向相反，由带点薄板产生场强的特点可知，薄板在B点产生的场强大小等于，方向与q在B点产生的方向相同。因此B点的电场强度大小为故BCD错误，A正确。故选A。6.图1是测定半圆柱形玻璃砖的折射率n的示意图，O是圆心，MN是法线。一束单色光线以入射角i=30°由玻璃砖内部射向O点，折射角为r，当入射角增大到也为r时，恰好无光线从玻璃砖的上表面射出。让该单色光分别通过宽度不同的单缝a、b后，得到图2所示的衍射图样（光在真空中的传播速度为c）。则下列说法错误的是（　　）A.此光在玻璃砖中的全反射临界角为60° B.玻璃砖的折射率n=C.此光在玻璃砖中的传播速度v=cD.单缝b宽度较大【答案】A【解析】【详解】AB．根据折射定律有n=由题知，玻璃砖全反射临界角等于r，根据sinr=结合i=30°，解得n=，r=45°，A错误，符合题意，B正确，不符合题意；C．光在玻璃砖中的传播速度v==cC正确，不符合题意；D．由图2知，单色光通过单缝a后衍射现象比较显著，所以单缝a宽度较小，单缝b宽度较大，D正确，不符合题意。故选A。7.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轴上的两点处，，如图所示。两波源产生的简谐横波沿轴相向传播，波速为。已知两波源振动的初始相位相同。则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【答案】D【解析】【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。8.如图为某静电除尘装置的示意图。A、B为电极和集尘板上某点连线上的两点。不计烟尘微粒与空气的作用力及重力，下列说法正确的是（　　）A.集尘板边缘的电场方向一定与集尘板表面垂直B.A、B两点的电场强度大小不同，方向相同C.向集尘板加速靠近的烟尘微粒带负电，且加速度逐渐增大D.若带电烟尘微粒A由静止开始仅受电场力作用，一定不可能沿电场线为轨迹到达集尘板【答案】AD【解析】【详解】A．集尘板表面为一等势面，所以集尘板边缘的电场方向一定与集尘板表面垂直，故A正确；B．电极与集尘之板间的电场线是曲线，并非直线，并且越靠近电极处电场线越密集，所以A、B两点的电场强度大小不同，方向也不同，故B错误；C．向集尘板加速靠近的烟尘微粒带负电，但所受电场力逐渐减小，加速度逐渐减小，故C错误；D．由于电极与集尘板之间的电场线并非直线，所以带电烟尘微粒由静止开始仅受电场力作用，一定不可能沿电场线为轨迹到达集尘板，故D正确。故选AD。9.如图甲所示，一列简谐横波在均匀介质中沿直线向右传播，选取平衡位置在同一直线上的7个质点，相 邻两质点间的距离均为d，时该波传播到质点1，且质点1向下运动，时刻该波第一次出现如图乙所示的波形，则（　　）A.时刻质点2向下运动B.时刻质点5的速度为0C.该波的波长为D.该波的波速为【答案】CD【解析】【详解】A．简谐波向右传播，根据“上下坡”法可知，时刻质点2向上运动，故A错误；B.时刻质点5处于平衡位置，速度最大，故B错误；C．由图乙可知，波长为，故C正确；D．根据题意可知，时刻，质点1振动则有解得该波的波速为故D正确。故选CD。10.用长为1.4m轻质柔软绝缘细线，拴一质量为、电荷量为的小球，细线的上端 固定于O点。现加一水平向右的匀强电场，平衡时细线与竖直方向成37°，如图所示。现向左拉小球使细线水平且拉直，由静止释放，则（）（　　）A.该匀强电场的场强为B.平衡时细线拉力为0.125NC.经过0.5s，小球的速度大小为6.25m/sD.小球第一次通过O点正下方时，速度大小为7m/s【答案】BC【解析】【详解】AB．小球在平衡位置时，由受力如图所示根据平衡条件有解得细线的拉力为故A错误，B正确；C．小球向左被拉到细线水平且拉直的位置，释放后将沿着电场力和重力的合力方向做匀加速运动，其方向与竖直方向成37°角，加速度大小为 当细线被拉直后，开始做圆周运动，如图所示由几何关系可知，小球匀加速运动的位移加速时间为则经过0.5s，小球的速度大小为故C正确；D．小球从水平位置到最低点的过程中，若无能量损失，则由动能定理有代入数据解得因在细线被拉直的瞬间有能量损失，可知到达最低点时的速度小于7m/s，故D错误。故选BC。三、实验题（共16分）11.如图所示，为插针法测定两面平行的玻璃砖折射率的实验，试完成下列填空：（1）为了便于操作及保护玻璃砖，在放玻璃砖之前，有的线可以先画在白纸上，其中有__________（填选项前字母） A．与玻璃砖上表面平齐的线aB．入射光线AOC．法线NND．与玻璃砖下表面平齐的线a＇（2）对实验中的一些具体问题，下列说法中正确的是__________（填选项前字母）A．为了减小作图误差，C和D间的距离应适当取大些B．为减少测量误差，A和B的连线与玻璃砖界面的夹角应取得越大越好C．若A、B连线与法线NN＇夹角较大（<90º），光线OO＇有可能在a＇面上发生全反射D．若玻璃砖上下表面不平行，则此实验不能完成【答案】①.ABC②.A【解析】【详解】（1）[1]因为入射光线是任意的，在放玻璃砖之前，应先画好空气和玻璃的一个界面即与玻璃砖上表面平齐的线a，以及入射光线AO，法线NN，但与玻璃砖下表面平齐的线a＇应在确定出射点后再画。故ABC正确，D错误。故选ABC。（2）[2]A.为了减少作图误差，C和D的距离应适当取大些．故A正确；B.为了减小测量的误差，入射角应适当大一些，但也不宜太大，则A和B的连线与玻璃砖界面的夹角适当小一些．故B错误；C.根据光路可逆性原理可知，光线一定会从下表面射出，折射光线不会在玻璃砖的下表面发生全反射，则即A、B连线与法线夹角较大，通过玻璃砖仍然可以看到A、B的像，故C错误；D.玻璃砖两表面是否平行对测量结果没有影响，故D错误。故选A。12.在“用双缝干涉测量光的波长”的实验中，用图甲所示装置测量某种单色光的波长。（1）M、N、P三个光学元件依次为___________。A.滤光片、单缝、双缝B.单缝、滤光片、双缝C.单缝、双缝、滤光片 D.滤光片、双缝、单缝（2）若想增加从目镜中观察到的条纹个数，该同学可__________。A.将单缝向双缝靠近B.将毛玻璃屏向靠近双缝的方向移动C.将毛玻璃屏向远离双缝的方向移动D.使用间距稍大些的双缝（3）光屏上出现的明暗相间条纹如图所示，光屏上处是亮条纹，处是暗条纹，P到的距离相等。某同学突发奇想，如果在遮光筒内装满水，其他条件不变，则光屏上__________。A.P处可能出现暗条纹B.不再出现明暗相间的条纹C.明暗相间的条纹间距变窄D.原处的第一级亮条纹向P点靠近（4）当测量头中的分划板中心刻线对齐某条纹的中心时，手轮上的示数如图乙所示，该读数为__________mm。（5）1801年，托马斯•杨用双缝干涉实验研究了光波的性质。1834年，洛埃利用平面镜同样得到了杨氏干涉的结果（称洛埃镜实验），洛埃镜实验的基本装置如图所示，S为单色光源，M为一平面镜，S发出的光直接照在光屏上，同时S发出的光还通过平面镜反射到光屏上，这样形成了两个一样的相干光源。设光源S到平面镜的垂直距离和到光屏的垂直距离分别为a和L，光的波长为λ，在光屏上形成干涉条纹。则相邻两条亮纹（或暗纹）间距离的表达式为__________。A.B.C.D. 【答案】①.A②.BD##DB③.CD##DC④.9.761##9.762##9.763⑤.B【解析】【详解】（1）[1]为了获取单色的线光源，光源后面应放置滤光片、单缝，单缝形成的相干线性光源经过双缝产生干涉现象，因此M、N、P三个光学元件依次为：滤光片、单缝、双缝。故选A。（2）[2]若想增加从目镜中观察到的条纹个数，需减小相邻亮条纹（暗条纹）间的距离，由双缝干涉条纹间距公式可知，对于某单色光，波长λ一定，增大双缝间距或减小双缝到毛玻璃屏的距离，都可减小相邻亮纹（暗纹）间的距离，从而增加从目镜中观察到的条纹个数，改变单缝与双缝之间的距离，不会改变相邻亮纹（暗纹）间的距离。故选BD。（3）[3]如果在遮光筒内装满水，其他条件不变，则光在遮光筒内的波长变小，但是点到双缝的距离之差仍为零，则点仍是亮条纹，在屏上仍会出现明暗相间的条纹，根据可知，波长变小，则条纹间距变小，原处的第一级亮条纹向点靠近。故选CD。（4）[4]由图乙可知，读数为（5）[5]光源到屏的距离可以看做双缝到屏的距离，光源到平面镜中虚像的间距看做双缝的间距，则有根据双缝干涉相邻条纹之间的距离公式可得故选B。三、本题共3小题。共44分。解答应写出必要的文字说明和重要的演算步骤。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.如图所示为半圆柱体玻璃的横截面，其中OC为直径，一束红光沿AO方向从真空射入玻璃，经折射后首次到达圆弧面上的B点。已知∠AOC=150°，∠BOC=60°。玻璃砖的半径为R，真空中的光速为c。试求：（1）红光能否从B点射出玻璃?（2）红光从O到B的时间； （3）改用紫光仍然沿AO方向射入，折射后首次到达圆弧面上的D点。则D点位于B的左侧还是右侧?并求紫光从O到D的时间。【答案】（1）不能；（2）；（3）左侧，【解析】【详解】（1）根据折射定律有红光沿AO方向从真空射入玻璃，入射角为折射角为解得玻璃的折射率为设半圆柱体玻璃的圆心为，根据几何关系可知为正三角形，可得红光在B点的入射角为红光在B点发生全反射的临界角可得故红光不能从B点射出玻璃。（2）红光从O到B的时间为 （3）改用紫光仍然沿AO方向射入，紫光的折射率较大，根据折射定律可知，紫光的折射角较小，紫光从玻璃射出点D位于B的左侧。根据折射定律有紫光从O到D运动的距离紫光从O到D的时间14.两个带电小球A、B（可视为质点）通过绝缘的不可伸长的轻绳相连，若将轻绳的某点O固定在天花板上，平衡时两个小球的连线恰好水平，且两根悬线偏离竖直方向的夹角分别为30°和60°，如图甲所示。若将轻绳跨接在竖直方向的光滑定滑轮（滑轮大小可不计）两端，调节两球的位置能够重新平衡，如图乙所示，求：(1)两个小球的质量之比；(2)图乙状态，滑轮两端的绳长O′A、O′B之比。【答案】(1)3∶1；(2)1∶3【解析】【详解】(1)带电小球处于静止状态，受力平衡，对任意一个带电小球受力分析，受到重力、绳子的拉力T和库仑力F，根据平衡条件得Tcosθ－mg＝0Tsinθ－F＝0解得 所以(2)对小球A受力分析，设绳子拉力为T，小球到滑轮的长度为L，O′C的距离为h，根据三角形相似，有解得所以15.一列简谐横波沿x轴传播在时刻的波形如图中实线所示，时刻的波形如图中虚线所示，虚线恰好过质点Р的平衡位置。已知质点Р平衡位置的坐标。求：（1）该简谐波传播的最小速度；（2）0.5秒内质点Р运动路程的最小值；（3）质点О的振动方程。 【答案】（1）；（2）；（3）或【解析】【详解】（1）根据题意，由图可知，该波的波长为若波沿轴正方向传播，则有则波速为可知，当时，波速最小为若波沿轴负方向传播，则有则波速为可知，当时，波速最小为综上所述，该简谐波传播的最小速度为。（2）根据题意可知，当周期最大时，0.5秒内质点Р运动路程的最小，若波沿轴负方向传播，则向平衡位置运动，则有则有运动的路程为 若波沿轴正方向传播，则远离平衡位置运动，则有则有运动的路程为综上所述，0.5秒内质点Р运动路程的最小值为。（3）若波沿轴正方向传播，则周期为则质点О的振动方程为若波沿轴负方向传播，则周期为则质点О的振动方程为