湖北省武漢市常青聯(lián)合體2023-2024學(xué)年高二上學(xué)期期中考試物理試題（解析版）

PAGEPAGE1武漢市常青聯(lián)合體2023-2024學(xué)年度第一學(xué)期期中考試高二物理試卷一、選擇題（本題共10題，每小題4分，共40分。在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中，第1-7題只有一項(xiàng)符合題目要求，第8-11題有多項(xiàng)符合題目要求。全部選對得4分，選對但不全的得2分，有選錯(cuò)0分。）1.下列說法正確的是（）A.點(diǎn)電荷概念建立采用了猜想法，電場強(qiáng)度的定義應(yīng)用了比值定義法B.庫侖利用扭秤實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)了點(diǎn)電荷間的相互作用規(guī)律，并測定了元電荷的電荷量C.觀看立體電影時(shí)，觀眾戴的眼鏡是一對透振方向互相垂直的的偏振片D.“未見其人，先聞其聲”是聲波的折射現(xiàn)象【答案】C【解析】A．點(diǎn)電荷概念的建立采用了理想模型法，電場強(qiáng)度的定義應(yīng)用了比值定義法，故A錯(cuò)誤；B．庫侖利用扭秤實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)了點(diǎn)電荷間的相互作用規(guī)律，密里根測定了元電荷的電荷量，故B錯(cuò)誤；C．觀看立體電影時(shí)，觀眾戴的眼鏡是一對透振方向互相垂直的的偏振片，故C正確；D．“未見其人，先聞其聲”是聲波的衍射現(xiàn)象，故D錯(cuò)誤。故選C。2.如圖所示，光由空氣射入半圓形玻璃磚，再由玻璃磚射向空氣中的光路圖。點(diǎn)是半圓形玻璃磚的圓心。下列情況一定能發(fā)生的是（）A. B.C. D.【答案】B【解析】AB．光由空氣斜射入玻璃時(shí)，由于玻璃的折射率大于空氣，一定能夠發(fā)生折射現(xiàn)象，且折射角要小于入射角，故A錯(cuò)誤，B正確；CD．當(dāng)光由玻璃斜射入空氣時(shí)，由于玻璃的折射率大于空氣，如果入射角達(dá)到或大于臨界角，則發(fā)生全反射，不能發(fā)生折射，如果入射角沒有達(dá)到臨界角，發(fā)生折射，且折射角要大于入射角，故CD錯(cuò)誤。故選B。3.如圖甲，兩列沿相反方向傳播的橫波，形狀相當(dāng)于正弦曲線的一半，上下對稱，其振幅和波長都相等。它們在相遇的某一時(shí)刻會(huì)出現(xiàn)兩列波“消失”的現(xiàn)象，如圖乙。請判斷：從此時(shí)刻開始、兩質(zhì)點(diǎn)將向哪個(gè)方向運(yùn)動(dòng)（）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】根據(jù)波的疊加原理，兩列波在相遇區(qū)域，每一質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)速度等于每列波單獨(dú)引起的振動(dòng)速度的矢量和。在圖乙中，向右傳播的波使質(zhì)點(diǎn)b向上振動(dòng)，向左傳播的波引質(zhì)點(diǎn)b的振動(dòng)速度為零，故b向上振動(dòng)；向左傳播的波使質(zhì)點(diǎn)a向下振動(dòng)，向右傳播的波引質(zhì)點(diǎn)a的振動(dòng)速度為零，故a向下振動(dòng)。故選B。4.劈尖干涉是一種薄膜干涉，如圖甲所示，將一塊平板玻璃放置在另一平板玻璃之上，在一端夾入兩張紙片，從而在兩玻璃表面之間形成一個(gè)劈形空氣薄膜，當(dāng)紅光從上方入射后，從上往下看到如圖乙所示的干涉條紋。下列說法錯(cuò)誤的是（）A.任意一條明條紋或暗條紋所在位置下面薄膜厚度相等B.任意相鄰明條紋或暗條紋所對應(yīng)的薄膜厚度差恒定C.若在裝置中抽去一張紙片，則干涉條紋間距變大D.若把紅光換成紫光，則干涉條紋間距變大【答案】D【解析】AB．薄膜干涉條紋有如下特點(diǎn)：任意一條明條紋或暗條紋所在位置下面的薄膜厚度相等；任意相鄰明條紋和暗條紋所對應(yīng)的薄膜厚度差恒定，故AB正確；C．光線在空氣膜的上、下表面發(fā)生反射，并發(fā)生干涉，從而形成干涉條紋。設(shè)空氣膜頂角為，、處為兩相鄰亮條紋，如圖所示則此兩處的光程分別為因?yàn)楣獬滩钏栽O(shè)此兩相鄰亮紋中心的距離為，則由幾何關(guān)系得即當(dāng)抽去一張紙片減小，增大，故C正確；D．若把紅光換成紫光，紫光的波長較紅光小，根據(jù)C中公式可知干涉條紋間距變小，故D錯(cuò)誤。本題選錯(cuò)誤項(xiàng)，故選D。5.如圖所示，電荷量為q的點(diǎn)電荷與均勻帶電薄板相距2d，點(diǎn)電荷到帶電薄板的垂線通過板的幾何中心。若圖中A點(diǎn)的電場強(qiáng)度為0，則B點(diǎn)的電場強(qiáng)度大小為（）A. B. C. D.【答案】A【解析】由于A點(diǎn)處的合場強(qiáng)為零，所以帶點(diǎn)薄板在A處產(chǎn)生的場強(qiáng)與點(diǎn)電荷在A處產(chǎn)生的場強(qiáng)大小相等均為，方向相反，由帶點(diǎn)薄板產(chǎn)生場強(qiáng)的特點(diǎn)可知，薄板在B點(diǎn)產(chǎn)生的場強(qiáng)大小等于，方向與q在B點(diǎn)產(chǎn)生的方向相同。因此B點(diǎn)的電場強(qiáng)度大小為故BCD錯(cuò)誤，A正確。6.圖1是測定半圓柱形玻璃磚的折射率n的示意圖，O是圓心，MN是法線。一束單色光線以入射角i=30°由玻璃磚內(nèi)部射向O點(diǎn)，折射角為r，當(dāng)入射角增大到也為r時(shí)，恰好無光線從玻璃磚的上表面射出。讓該單色光分別通過寬度不同的單縫a、b后，得到圖2所示的衍射圖樣（光在真空中的傳播速度為c）。則下列說法錯(cuò)誤的是（）A.此光在玻璃磚中的全反射臨界角為60°B.玻璃磚的折射率n=C.此光在玻璃磚中的傳播速度v=cD.單縫b寬度較大【答案】A【解析】AB．根據(jù)折射定律有n=由題知，玻璃磚全反射臨界角等于r，根據(jù)sinr=結(jié)合i=30°，解得n=，r=45°，A錯(cuò)誤，符合題意，B正確，不符合題意；C．光在玻璃磚中的傳播速度v==cC正確，不符合題意；D．由圖2知，單色光通過單縫a后衍射現(xiàn)象比較顯著，所以單縫a寬度較小，單縫b寬度較大，D正確，不符合題意。故選A。7.波源S1和S2振動(dòng)方向相同，頻率均為4Hz，分別置于均勻介質(zhì)中x軸上的兩點(diǎn)處，，如圖所示。兩波源產(chǎn)生的簡諧橫波沿軸相向傳播，波速為。已知兩波源振動(dòng)的初始相位相同。則間合振動(dòng)振幅最小的點(diǎn)的位置個(gè)數(shù)為（）A.3個(gè) B.4個(gè) C.5個(gè) D.6個(gè)【答案】D【解析】根據(jù)題意，由公式可得，波長為兩列波的頻率相同，初始相位相同，則到兩波源的路程差為半個(gè)波長的奇數(shù)倍時(shí)，振動(dòng)振幅最小，設(shè)為間任意一點(diǎn)，位置坐標(biāo)為，則兩波源到點(diǎn)的波程差為又有（為整數(shù)）則有（為整數(shù)）則為、、、、、，即間合振動(dòng)振幅最小的點(diǎn)的位置個(gè)數(shù)為。故選D。8.如圖為某靜電除塵裝置的示意圖。A、B為電極和集塵板上某點(diǎn)連線上的兩點(diǎn)。不計(jì)煙塵微粒與空氣的作用力及重力，下列說法正確的是（）A.集塵板邊緣的電場方向一定與集塵板表面垂直B.A、B兩點(diǎn)的電場強(qiáng)度大小不同，方向相同C.向集塵板加速靠近的煙塵微粒帶負(fù)電，且加速度逐漸增大D.若帶電煙塵微粒A由靜止開始僅受電場力作用，一定不可能沿電場線為軌跡到達(dá)集塵板【答案】AD【解析】A．集塵板表面為一等勢面，所以集塵板邊緣的電場方向一定與集塵板表面垂直，故A正確；B．電極與集塵之板間的電場線是曲線，并非直線，并且越靠近電極處電場線越密集，所以A、B兩點(diǎn)的電場強(qiáng)度大小不同，方向也不同，故B錯(cuò)誤；C．向集塵板加速靠近的煙塵微粒帶負(fù)電，但所受電場力逐漸減小，加速度逐漸減小，故C錯(cuò)誤；D．由于電極與集塵板之間的電場線并非直線，所以帶電煙塵微粒由靜止開始僅受電場力作用，一定不可能沿電場線為軌跡到達(dá)集塵板，故D正確。9.如圖甲所示，一列簡諧橫波在均勻介質(zhì)中沿直線向右傳播，選取平衡位置在同一直線上的7個(gè)質(zhì)點(diǎn)，相鄰兩質(zhì)點(diǎn)間的距離均為d，時(shí)該波傳播到質(zhì)點(diǎn)1，且質(zhì)點(diǎn)1向下運(yùn)動(dòng)，時(shí)刻該波第一次出現(xiàn)如圖乙所示的波形，則（）A.時(shí)刻質(zhì)點(diǎn)2向下運(yùn)動(dòng)B.時(shí)刻質(zhì)點(diǎn)5的速度為0C.該波的波長為D.該波的波速為【答案】CD【解析】A．簡諧波向右傳播，根據(jù)“上下坡”法可知，時(shí)刻質(zhì)點(diǎn)2向上運(yùn)動(dòng)，故A錯(cuò)誤；B.時(shí)刻質(zhì)點(diǎn)5處于平衡位置，速度最大，故B錯(cuò)誤；C．由圖乙可知，波長為，故C正確；D．根據(jù)題意可知，時(shí)刻，質(zhì)點(diǎn)1振動(dòng)則有解得該波的波速為故D正確。故選CD。10.用長為1.4m輕質(zhì)柔軟絕緣細(xì)線，拴一質(zhì)量為、電荷量為的小球，細(xì)線的上端固定于O點(diǎn)?，F(xiàn)加一水平向右的勻強(qiáng)電場，平衡時(shí)細(xì)線與豎直方向成37°，如圖所示?，F(xiàn)向左拉小球使細(xì)線水平且拉直，由靜止釋放，則（）（）A.該勻強(qiáng)電場的場強(qiáng)為B.平衡時(shí)細(xì)線拉力為0.125NC.經(jīng)過0.5s，小球的速度大小為6.25m/sD.小球第一次通過O點(diǎn)正下方時(shí)，速度大小為7m/s【答案】BC【解析】AB．小球在平衡位置時(shí)，由受力如圖所示根據(jù)平衡條件有解得細(xì)線的拉力為故A錯(cuò)誤，B正確；C．小球向左被拉到細(xì)線水平且拉直的位置，釋放后將沿著電場力和重力的合力方向做勻加速運(yùn)動(dòng)，其方向與豎直方向成37°角，加速度大小為當(dāng)細(xì)線被拉直后，開始做圓周運(yùn)動(dòng)，如圖所示由幾何關(guān)系可知，小球勻加速運(yùn)動(dòng)的位移加速時(shí)間為則經(jīng)過0.5s，小球的速度大小為故C正確；D．小球從水平位置到最低點(diǎn)的過程中，若無能量損失，則由動(dòng)能定理有代入數(shù)據(jù)解得因在細(xì)線被拉直的瞬間有能量損失，可知到達(dá)最低點(diǎn)時(shí)的速度小于7m/s，故D錯(cuò)誤。三、實(shí)驗(yàn)題（共16分）11.如圖所示，為插針法測定兩面平行的玻璃磚折射率的實(shí)驗(yàn)，試完成下列填空：（1）為了便于操作及保護(hù)玻璃磚，在放玻璃磚之前，有的線可以先畫在白紙上，其中有__________（填選項(xiàng)前字母）A．與玻璃磚上表面平齊的線aB．入射光線AOC．法線NND．與玻璃磚下表面平齊的線a＇（2）對實(shí)驗(yàn)中的一些具體問題，下列說法中正確的是__________（填選項(xiàng)前字母）A．為了減小作圖誤差，C和D間的距離應(yīng)適當(dāng)取大些B．為減少測量誤差，A和B的連線與玻璃磚界面的夾角應(yīng)取得越大越好C．若A、B連線與法線NN＇夾角較大（<90o），光線OO＇有可能在a＇面上發(fā)生全反射D．若玻璃磚上下表面不平行，則此實(shí)驗(yàn)不能完成【答案】（1）ABC（2）A【解析】（1）[1]因?yàn)槿肷涔饩€是任意的，在放玻璃磚之前，應(yīng)先畫好空氣和玻璃的一個(gè)界面即與玻璃磚上表面平齊的線a，以及入射光線AO，法線NN，但與玻璃磚下表面平齊的線a＇應(yīng)在確定出射點(diǎn)后再畫。故ABC正確，D錯(cuò)誤。故選ABC。（2）[2]A.為了減少作圖誤差，C和D的距離應(yīng)適當(dāng)取大些．故A正確；B.為了減小測量的誤差，入射角應(yīng)適當(dāng)大一些，但也不宜太大，則A和B的連線與玻璃磚界面的夾角適當(dāng)小一些．故B錯(cuò)誤；C.根據(jù)光路可逆性原理可知，光線一定會(huì)從下表面射出，折射光線不會(huì)在玻璃磚的下表面發(fā)生全反射，則即A、B連線與法線夾角較大，通過玻璃磚仍然可以看到A、B的像，故C錯(cuò)誤；D.玻璃磚兩表面是否平行對測量結(jié)果沒有影響，故D錯(cuò)誤。故選A。12.在“用雙縫干涉測量光的波長”的實(shí)驗(yàn)中，用圖甲所示裝置測量某種單色光的波長。（1）M、N、P三個(gè)光學(xué)元件依次為___________。A.濾光片、單縫、雙縫B.單縫、濾光片、雙縫C.單縫、雙縫、濾光片D.濾光片、雙縫、單縫（2）若想增加從目鏡中觀察到的條紋個(gè)數(shù)，該同學(xué)可__________。A.將單縫向雙縫靠近B.將毛玻璃屏向靠近雙縫的方向移動(dòng)C.將毛玻璃屏向遠(yuǎn)離雙縫的方向移動(dòng)D.使用間距稍大些的雙縫（3）光屏上出現(xiàn)的明暗相間條紋如圖所示，光屏上處是亮條紋，處是暗條紋，P到的距離相等。某同學(xué)突發(fā)奇想，如果在遮光筒內(nèi)裝滿水，其他條件不變，則光屏上__________。A.P處可能出現(xiàn)暗條紋B.不再出現(xiàn)明暗相間的條紋C.明暗相間的條紋間距變窄D.原處的第一級亮條紋向P點(diǎn)靠近（4）當(dāng)測量頭中的分劃板中心刻線對齊某條紋的中心時(shí)，手輪上的示數(shù)如圖乙所示，該讀數(shù)為__________mm。（5）1801年，托馬斯?楊用雙縫干涉實(shí)驗(yàn)研究了光波的性質(zhì)。1834年，洛埃利用平面鏡同樣得到了楊氏干涉的結(jié)果（稱洛埃鏡實(shí)驗(yàn)），洛埃鏡實(shí)驗(yàn)的基本裝置如圖所示，S為單色光源，M為一平面鏡，S發(fā)出的光直接照在光屏上，同時(shí)S發(fā)出的光還通過平面鏡反射到光屏上，這樣形成了兩個(gè)一樣的相干光源。設(shè)光源S到平面鏡的垂直距離和到光屏的垂直距離分別為a和L，光的波長為λ，在光屏上形成干涉條紋。則相鄰兩條亮紋（或暗紋）間距離的表達(dá)式為__________。A. B. C. D.【答案】（1）A（1）BD（1）CD（1）9.761或9.762或9.763（5）B【解析】（1）[1]為了獲取單色的線光源，光源后面應(yīng)放置濾光片、單縫，單縫形成的相干線性光源經(jīng)過雙縫產(chǎn)生干涉現(xiàn)象，因此M、N、P三個(gè)光學(xué)元件依次為：濾光片、單縫、雙縫。（2）[2]若想增加從目鏡中觀察到的條紋個(gè)數(shù)，需減小相鄰亮條紋（暗條紋）間的距離，由雙縫干涉條紋間距公式可知，對于某單色光，波長λ一定，增大雙縫間距或減小雙縫到毛玻璃屏的距離，都可減小相鄰亮紋（暗紋）間的距離，從而增加從目鏡中觀察到的條紋個(gè)數(shù)，改變單縫與雙縫之間的距離，不會(huì)改變相鄰亮紋（暗紋）間的距離。故選BD。（3）[3]如果在遮光筒內(nèi)裝滿水，其他條件不變，則光在遮光筒內(nèi)的波長變小，但是點(diǎn)到雙縫的距離之差仍為零，則點(diǎn)仍是亮條紋，在屏上仍會(huì)出現(xiàn)明暗相間的條紋，根據(jù)可知，波長變小，則條紋間距變小，原處的第一級亮條紋向點(diǎn)靠近。故選CD。（4）[4]由圖乙可知，讀數(shù)為（5）[5]光源到屏的距離可以看做雙縫到屏的距離，光源到平面鏡中虛像的間距看做雙縫的間距，則有根據(jù)雙縫干涉相鄰條紋之間的距離公式可得三、本題共3小題。共44分。解答應(yīng)寫出必要的文字說明和重要的演算步驟。只寫出最后答案的不能得分；有數(shù)值計(jì)算的題，答案中必須明確寫出數(shù)值和單位。13.如圖所示為半圓柱體玻璃的橫截面，其中OC為直徑，一束紅光沿AO方向從真空射入玻璃，經(jīng)折射后首次到達(dá)圓弧面上的B點(diǎn)。已知∠AOC=150°，∠BOC=60°。玻璃磚的半徑為R，真空中的光速為c。試求：（1）紅光能否從B點(diǎn)射出玻璃?（2）紅光從O到B的時(shí)間；（3）改用紫光仍然沿AO方向射入，折射后首次到達(dá)圓弧面上的D點(diǎn)。則D點(diǎn)位于B的左側(cè)還是右側(cè)?并求紫光從O到D的時(shí)間?！敬鸢浮浚?）不能；（2）；（3）左側(cè)，【解析】（1）根據(jù)折射定律有紅光沿AO方向從真空射入玻璃，入射角為折射角為解得玻璃的折射率為設(shè)半圓柱體玻璃的圓心為，根據(jù)幾何關(guān)系可知為正三角形，可得紅光在B點(diǎn)的入射角為紅光在B點(diǎn)發(fā)生全反射的臨界角可得故紅光不能從B點(diǎn)射出玻璃。（2）紅光從O到B的時(shí)間為（3）改用紫光仍然沿AO方向射入，紫光的折射率較大，根據(jù)折射定律可知，紫光的折射角較小，紫光從玻璃射出點(diǎn)D位于B的左側(cè)。根據(jù)折射定律有紫光從O到D運(yùn)動(dòng)的距離紫光從O到D的時(shí)間14.兩個(gè)帶電小球A、B（可視為質(zhì)點(diǎn)）通過絕緣的不可伸長的輕繩相連，若將輕繩的某點(diǎn)O固定在天花板上，平衡時(shí)兩個(gè)小球的連線恰好水平，且兩根懸線偏離豎直方向的夾角分別為30°和60°，如圖甲所示。