2017-2018学年辽宁省实验中学高二下学期期中考试理科物理试题 解析版 17页

辽宁省实验中学2017-2018学年高二下学期期中考试理科物理试题 一、选择题（共45分）（1~9题为单项选择题，10~15题为不定向选择题。每题3分，选不全得1分）‎ ‎1. 光的偏振现象说明光是横波．下列现象中不能反映光的偏振特性的是(　　)．‎ A. 一束自然光相继通过两个偏振片，以光束为轴旋转其中一个偏振片，透射光的强度发生变化 B. 一束自然光入射到两种介质的分界面上，当反射光线与折射光线之间的夹角恰好是90°时，反射光是偏振光 C. 日落时分，拍摄水面下的景物，在照相机镜头前装上偏振滤光片可以使景象更清晰 D. 通过手指间的缝隙观察日光灯，可以看到彩色条纹 ‎【答案】D ‎【解析】‎ 试题分析：由光的偏振现象的知识可知A、B、C均反映了光的偏振特性，只有D选项是利用手指间的狭缝去观察光的衍射现象，故选D.‎ 思路分析：根据偏振与衍射的定义加以判断 点评：考查学生对偏振和衍射的掌握 视频 ‎2.关于相对论，下列说法正确的是(　　)‎ A. 狭义相对论认为，如果物体在地面上静止不动，任何人在任何参考系里面测出物体的长度都是一样的 B. 狭义相对论认为，对于一切物理规律，所有的参考系都是平权的 C. 狭义相对论认为相对于观察者静止的钟走得是最慢的 D. 广义相对论认为一个做匀加速运动的参考系和一个均匀的引力场是等效的 ‎【答案】D ‎【解析】‎ A、根据尺缩效应，相对论时空观认为运动的尺子会变短，如果物体在地面上静止不动，在相对于地面运动的参考系里面测出物体的长度和在地面上测出物体的长度是不一样的，故A错误；‎ B、狭义相对论认为，一切的惯性参考系都是平权的，即物理规律的形式在任何的惯性参考系中是相同的，故B错误；‎ C、根据钟慢效应得运动的钟比静止的钟走得慢，狭义相对论认为相对于观察者静止的钟走得是最快，故C错误；‎ D、广义相对论是一种新的时空与引力的理论，广义相对论认为一个做匀加速运动的参考系和一个均匀的引力场是等效的，故D正确；‎ 故选：D。‎ ‎【名师点睛】‎ 狭义相对论的几个重要的效应：钟慢效应、尺缩效应、质量变大。广义相对论将经典的牛顿的万有引力定律包含在狭义相对论的框架中，并在此基础上应用等效原理而建立。‎ ‎3.如图所示的四种明暗相间的条纹分别是红光、蓝光各自通过同一个双缝干涉仪器形成的干涉图样以及黄光、紫光各自通过同一个单缝形成的衍射图样(黑色部分表示亮纹)．在下面的四幅图中从左往右排列，亮条纹的颜色依次是(　　)‎ A. 红黄蓝紫 B. 红紫蓝黄 C. 蓝紫红黄 D. 蓝黄红紫 ‎【答案】B ‎【解析】‎ 双缝干涉的图样是明暗相间的干涉条纹，所有条纹宽度相同且等间距，故AC两个是双缝干涉现象，根据双缝干涉条纹间距可以知道波长越大，越大，故A是红光，C是蓝光．‎ 单缝衍射条纹是中间明亮且宽大，越向两侧宽度越小越暗，而波长越大，中央亮条纹越粗，故BD是单缝衍射图样，B为紫光的单缝衍射图样，D为黄光单缝衍射图样．故从左向右依次是红光（双缝干涉）、紫光（单缝衍射）、蓝光（双缝干涉）和黄光（单缝衍射）．‎ 所以选项B正确的，选项ACD错误。‎ 点睛：掌握单缝衍射和双缝干涉的图样的特点和图样与波长的关系是解决此题的唯一途径，故要加强对基础知识的记忆。‎ ‎4.在光电效应实验中，王飞同学用同一光电管在不同实验条件下得到了三条光电流与电压之间的关系曲线(甲光、乙光、丙光)，如图所示，则可判断出（ ）‎ A. 甲光的频率大于乙光的频率 B. 乙光的波长大于丙光的波长 C. 乙光对应的截止频率大于丙光的截止频率 D. 甲光对应的光电子最大初动能大于丙光的光电子最大初动能 ‎【答案】B ‎【解析】‎ ‎【分析】‎ 根据光电效应方程和比较出光子的频率大小，根据光子的频率比较出光波的波长大小，结合光电效应方程比较最大初动能。‎ ‎【详解】A、由题图可知，甲、乙两光对应的反向截止电压均为，由爱因斯坦光电效应方程可知，甲、乙两光频率相同，且均小于丙光频率，又因为是同一光电管,所以截止频率相同.故A正确、C错误；‎ B、甲光频率小，则甲光对应光电子最大初动能小于丙光的光电子最大初动能，乙光频率小于丙光频率，故乙光的波长大于丙光的波长，B正确，D错误。‎ 故选：AB。‎ ‎【点睛】解决本题的关键掌握截止电压、截止频率，以及理解光电效应方程 ‎5. 如图是一段拉伸速度不均匀而造成的不合格光纤产品，呈圆台形状。一单色光射到上边界O点时，入射角为30°，折射角为53°（sin53°=0.8）， 则 A. 此光纤的折射率为0.625‎ B. 单色光在光纤中的传播速度为1.875×108m/s C. 减小单色光在O点入射角可以提高光能传输效率 D. 同一单色光在此光纤内的临界角比圆柱形光纤中大 ‎【答案】B ‎【解析】‎ 试题分析：据题意，又依据光路可能现象，该光纤折射率为：，故选项A错误；单色光在光纤中的传播速度为：，故选项B正确；增大单色光在O点的入射角，可以使折射光线消失，发生全反射，提高光能传输效率，故选项C错误；据可知，同一种单色光在同种介质中折射率相同，发生全反射的临界角就相等，故选项D错误。‎ 考点：本题考查光的全反射。‎ ‎6.一个德布罗意波长为λ1的中子和另一个德布罗意波长为λ2的氘核同向正碰后结合成一个氚核，该氚核的德布罗意波长为(　　)‎ A. B. ‎ C. D. ‎ ‎【答案】A ‎【解析】‎ ‎【详解】中子的动量，氘核的动量，对撞后形成的氚核的动量，所以氚核的德布罗意波波长为，故A正确，B、C、D错误；‎ 故选A。‎ ‎【点睛】任何一个运动着的物体，小到电子、质子，大到行星、太阳，都有德布罗意波，分别写出中子和氘核的动量的表达式，然后根据动量守恒定律得出氚核的动量，代入公式即。‎ ‎7.用图示装置研究光电效应现象，光阴极K与滑动变阻器的中心抽头c相连，当滑动头P从a移到c的过程中，光电流始终为零。为了产生光电流，可采取的措施是 ( )‎ A. 增大入射光的强度 B. 增大入射光的频率 C. 把P向a移动 D. 把P从c向b移动 ‎【答案】C ‎【解析】‎ 试题分析：能否产生光电效应与入射光的强度无关，增大入射光的强度，仍不能产生光电流．故A错误．‎ 增大入射光的频率，当入射光的频率大于金属的极限频率时，产生光电效应，金属有光电子发出，电路中能产生光电流．故B正确．把P向a移动．P点电势大于的c点电势，光电管加上正向电压，但不能产生光电效应，没有光电流形成．故C错误．把P从c向b移动，不能产生光电效应，没有光电流形成．故D错误．故选B。‎ 考点：光电效应 ‎【名师点睛】本题考查光电效应的条件．当入射光的频率大于金属的极限频率时，金属才能产生光电效应，与入射光的强度、光照时间、所加电压无关。‎ ‎8.一个摆钟在地球上时，摆的振动周期为T1，在某一密度与地球密度相同、半径是地球半径2倍的星球上时，摆的振动周期为T2。由此可以确定T1：T2为（ ）‎ A. B. C. D. 2‎ ‎【答案】C ‎【解析】‎ ‎【详解】由，则，又，则，故C正确，A、B、D正确；‎ 故选C。‎ ‎【点睛】先确定重力加速度之比，再由确定周期之比。‎ ‎9.如图，a和b都是厚度均匀的平行玻璃板，它们之间的夹角为α，一细光束以入射角θ从P点射入，θ>α，已知此光束由红光和蓝光组成，则光束透过b板后( )‎ A. 传播方向相对于入射光方向向左偏转α角 B. 传播方向相对于入射光方向向右偏转α角 C. 红光在蓝光的左边 D. 红光在蓝光的右边 ‎【答案】D ‎【解析】‎ 从平板玻璃射出的光线和射向平板玻璃的光线平行，故当光束透过b板后传播方向不变。AB错误；由于红光的波长大于蓝光的波长，故红光的折射率小于蓝光的折射率，从a射出后红光在右边，同理从b板射出后蓝光向左端偏折更多，故当光束透过b板后红光在蓝光的右边，C错误D正确．‎ ‎10.下列说法正确的是(　　)‎ A. 在水中的鱼斜向上看岸边的物体时，看到的物体将比物体所处的实际位置高 B. 水中的气泡，看起来特别明亮是因为光线从气泡中射向水中时，一部分光在界面上发生了全反射 C. 全息照相主要是利用了光的衍射现象 D. 沙漠蜃景和海市蜃楼都是光的全反射现象 ‎【答案】AD ‎【解析】‎ ‎【详解】A、景物的光斜射到水面上，由光发生折射的条件知，会发生折射现象，当光进入水中后靠近法线，射入潜水员眼睛，而潜水员由于错觉，认为光始终沿直线传播，逆着光的方向看上去而形成的虚像，所以比实际位置高，故A正确；‎ B、水中的气泡，看起来特别明亮，是因为光线从水射入气泡发生全发射的缘故，故B错误；‎ C、全息照相利用光的干涉现象，故C错误；‎ D、海市蜃楼、沙漠蜃景都是由于光的折射和全反射而产生的，故D正确；‎ 故选AD。‎ ‎【点睛】根据光的折射，得出潜水员看到的高度和实际高度的关系；水中的气泡，看起来特别明亮，是因为光线从水射入气泡发生全发射的缘故；全息照相利用光的干涉现象；沙漠蜃景和海市蜃楼都是光的全反射现象。‎ ‎11.A、B为一列简谐横波上的两个质点，它们在传播方向上相距20m，当A在波峰时，B恰在平衡位置。经过2s再观察，A恰在波谷，B仍在平衡位置，则该波 A. 最大波长是80m B. 波长可能是 C. 最小频率是0.25Hz D. 最小波速是20m/s ‎【答案】AC ‎【解析】‎ ‎【详解】根据题意知，某时刻A在波峰，B恰好在平衡位置，B可能经过平衡位置向上，也可能经过平衡位置向下，则，得 ，当n=0时，波长最大，为λmax=80m；‎ 因n是整数，λ不可能等于；据题又得：，得，频率，故频率的最小值为0.25Hz；‎ 波速为，由数学知识可知，无法确定波速的最小值，故A、C正确，B、D错误；‎ 故选AC。‎ ‎【点睛】根据A、B的状态关系，结合波形可得到它们之间的距离与波长关系，得到波长的通项，再根据时间与周期的关系，得到周期的表达式，得到波速的通项，即可进行求解。‎ ‎12.某弹簧振子在水平方向上做简谐运动，其位移x随时间t变化的关系为x＝Asin ωt，振动图象如图所示，下列说法正确的是(　　)‎ A. 弹簧在第1 s末与第3 s末的长度相同 B. 简谐运动的圆频率是 rad/s C. 第3 s末振子的位移大小为A D. 从第3 s末到第5 s末，振子的速度方向发生变化 ‎【答案】ABC ‎【解析】‎ A、在第1s末与第3s末的位移大小相等，方向相同，故弹簧的长度相同，A正确；‎ B、由图知简谐运动的周期 ，则圆频率，B正确；‎ C、位移x随时间t变化的关系为 ，第3s末振子的位移大小为：，C正确；‎ D、x﹣t图象的切线斜率表示速度，可知从第3s末到第5s末，振子的速度方向并没有发生变化，D错误；‎ 故选ABC。‎ ‎13.如图为单摆在两次受迫振动中的共振曲线，则下列说法正确的是（　　）‎ A. 若两次受迫振动分别在月球上和地球上进行，且摆长相同，则图线I表示月球上单摆的共振曲线 B. 若两次受迫振动分别在月球上和地球上进行，且摆长相同，则图线II表示月球上单摆的共振曲线 C. 若两次受迫振动是在地球上同一地点进行，则两次摆长之比lⅠ∶lⅡ＝25∶4‎ D. 图线Ⅱ若是在地面上完成的，则该摆摆长约为1 m。（取）‎ ‎【答案】ACD ‎【解析】‎ ‎【详解】AB、若两次受迫振动分别在月球上和地球上进行，因为图线Ⅰ单摆的固有频率较小，则固有周期较大，根据，知，周期大的重力加速度小，则图线Ⅰ是月球上单摆的共振曲线，故A正确，B错误； ‎ C、若两次受迫振动均在地球上同一地点进行的,则重力加速度相等，因为固有频率比为，则固有周期比为，根据，知摆长比为，故C正确；‎ D、图线Ⅱ若是在地球表面上完成的，则固有频率为0.5Hz，则，解得L=1m，故D正确；‎ 故选ACD。‎ ‎【点睛】当受迫振动的频率等于单摆的固有频率，将发生共振，根据共振的频率大小，得出固有周期的大小，根据单摆的周期公式进行分析。‎ ‎14.一列简谐横波沿直线传播，该直线上平衡位置相距9 m的a、b两质点的振动图象如图所示，下列描述该波的图象可能正确的是 ‎ A. B. ‎ C. D. ‎ ‎【答案】AD ‎【解析】‎ 由振动图象可知，在t=0时刻，a位于波峰，b经过平衡位置向下运动。‎ 若波从a传到b,如图a、b两点之间的波形图如红线所示,则有（n=0,1,2‥），得 若波从b传到a,如图a、b两点之间的波形图如蓝线所示,则有（n=0,1,2‥），得 代入自然数可知，λ=4m、12m，结合a位于波峰，b经过平衡位置向下运动，可知AD正确。‎ 故选：AD。‎ ‎【名师点睛】‎ 根据波动图象上同一时刻两个质点的振动状态，画出可能的波形，得到距离9m与波长的关系式，求得波长的通项，得到波长的可能值，在结合a位于波峰，b经过平衡位置向下运动，即可进行选择。‎ ‎15.(多选)如图甲所示，在一块平板玻璃上放置一平凸薄透镜，在两者之间形成厚度不均匀的空气膜，让一束单一波长的光垂直入射到该装置上，结果在上方观察到如图乙所示的同心内疏外密的圆环状干涉条纹，称为牛顿环，以下说法正确的是(　　)‎ A. 干涉现象是由凸透镜下表面反射光和玻璃上表面反射光叠加形成的 B. 干涉现象是由凸透镜上表面反射光和玻璃上表面反射光叠加形成的 C. 干涉条纹不等间距是因为空气膜厚度不是均匀变化的 D. 干涉条纹不等间距是因为空气膜厚度是均匀变化的 ‎【答案】AC ‎【解析】‎ 由于在凸透镜和平板玻璃之间的空气形成薄膜，所以形成相干光的反射面是凸透镜的下表面和平板玻璃的上表面，A正确，B错误．由于凸透镜的下表面是圆弧面，所以形成的薄膜厚度不是均匀变化的，形成不等间距的干涉条纹，C正确，D错误．‎ 二、实验题（每空3分，共18分）‎ ‎16.用“插针法”测定透明半圆柱玻璃砖的折射率，O为玻璃截面的圆心，使入射光线跟玻璃砖的平面垂直，如图所示的4个图中P1、P2、P3和P4是4个学生实验插针的结果．‎ ‎(1)在这4个图中肯定把针插错了的是________．‎ ‎(2)在这4个图中可以比较准确地测出折射率的是________，计算玻璃的折射率的公式是_____．‎ ‎【答案】 (1). A (2). D (3). ‎ ‎【解析】‎ ‎【分析】‎ ‎）光线通过玻璃砖后，会发生折射，光线方向可能发生改变；要比较准确地测定折射率，折射角不能太大，也不能太小．根据折射定律写出计算折射率n的公式；‎ ‎【详解】(1)肯定把针插错了位置的是图是A， 因为此光线通过玻璃砖后，会发生折射，光线方向会发生改变。‎ ‎(2)要比较准确地测定折射率，折射角不能太大，也不能太小，所以比较准确地测定折射率的D，计算玻璃的折射率的公式是。‎ ‎17.在“用单摆测定重力加速度”的实验中，测得单摆摆角小于5°，完成n次全振动的时间为t，用毫米刻度尺测得摆线长为L，用螺旋测微器测得摆球直径为d.‎ ‎(1)用上述物理量的符号写出重力加速度的一般表达式g＝________.‎ ‎(2)从上图可知，摆球直径d的读数为________mm.‎ ‎(3)实验中有个同学发现他测得重力加速度的值偏大，其原因可能是（____）‎ A．悬点未固定紧，振动中出现松动，使摆线增长了 B．单摆所用摆球质量太大 C．把n次全振动时间误当成(n＋1)次全振动时间 D．以摆线长作为摆长来计算 ‎【答案】 (1). (2). 5.980 (3). C ‎【解析】‎ ‎【分析】‎ 单摆摆长等于摆线长度与摆球半径之和，由单摆周期公式求出重力加速度的表达式；螺旋测微器固定刻度与可动刻度示数之和是螺旋测微器的示数；对于测量误差可根据实验原理进行分析。‎ ‎【详解】(1)单摆周期，单摆摆长，由单摆周期公式，联立可得重力加速度为：；‎ ‎(2)由图示螺旋测微器可知，固定刻度示数为5.5mm，可动刻度示数为48.0×0.01mm=0.480mm，则螺旋测微器的示数为；‎ ‎(3)A、悬点未固定紧，振动中出现松动，使摆线增长了，故L的测量值偏小；根据，重力加速度的测量值偏小，故A错误；‎ B、根据，重力加速度的测量值与摆球质量无关，故B错误；‎ C、把n次全振动时间误当成(n+1)次全振动时间，周期测量值偏小；根据，重力加速度的测量值偏大，故C正确；‎ D、以摆线长作为摆长来计算，则L的测量值偏小；根据，重力加速度的测量值偏小，故D错误；‎ 故选C。‎ 三、计算题 ‎18.弹簧振子在光滑水平面上以振幅A做简谐运动，质量为M的滑块上面放着质量为m的砝码，m随M一起做简谐运动，已知弹簧的劲度系数为k,试求：‎ ‎（1）使砝码做简谐运动的回复力是什么？它和位移成正比的比例常数是多少？‎ ‎（2）当滑块运动到振幅一半的位置时，砝码所受回复力有多大？‎ ‎（3）当砝码与滑块的摩擦因数为μ时，则要使砝码与滑块不发生相对滑动的最大振幅为多少？‎ ‎【答案】（1） (2) (3) ‎ ‎【解析】‎ ‎【分析】‎ 滑块的回复力是由静摩擦力提供，根据牛顿第二定律，结合胡克定律，即可求解；根据牛顿第二定律，结合形变量的大小，即可求解；根据x增大时，f也增大，结合最大静摩擦力等于滑动摩擦力，即可求解。‎ ‎【详解】解：(1)使砝码随着滑块一起振动，砝码所受静摩擦力是产生砝码与滑块一起变加速运动的加速度，故M对m的静摩擦力是回复力；‎ 其大小由牛顿第二定律有：‎ 整体法求共同加速度a，则有：；‎ 联立上两式，解得： (k为弹簧的倔强系数)‎ ‎(2)当滑块运动到振动幅的一半位置时回复力：‎ 方向指向平衡位置；‎ ‎(3)从,可以看出，,当x增大时,f也增大，当时，有最大振动幅，‎ 因 所以：‎ 解得：‎ ‎19.有两列简谐横波a、b在同一介质中分别沿x轴正方向和负方向传播.两列波在t＝0时刻的波形曲线如图所示，已知a波的周期Ta＝1 s.求：‎ ‎（1）求两列波的传播速度.‎ ‎（2）从t＝0时刻开始，最短经过多长时间x＝1.0 m的质点偏离平衡位置的位移为0.16 m?‎ ‎【答案】(1)2.5m/s (2)5.4s ‎【解析】‎ ‎（1）由图可知a、b两列波的波长分别为 λa=2.5m，λb=4.0m        两列波在同种介质中的传播速度相同为 ‎（2）t=0时，在x=2.5m处两列波的波峰相遇，该处质点偏离平衡位置的位移为16 cm，两列波的波峰相遇处的质点偏离平衡位置的位移均为16 cm.‎ 从图线可以看出，甲、乙两列波的波长分别为λ1=2.5m，λ2=4m　①‎ 甲、乙两列波波峰的x坐标分别为x1=2.5+k1λ1，其中k1=0，±1，±2，…　②‎ x2=2.5+k2λ2，其中k2=0，±1，±2，…　③‎ 由①②③式得，介质中偏离平衡位置位移为16 cm的所有质点的x坐标为 x=(2.5+10n)cm，其中n=0，±1，±2，…　④.‎ ‎20.如图，玻璃球冠的折射率为，其底面镀银，底面的半径是球半径的倍；在过球心O且垂直于底面的平面（纸面）内，有一与底面垂直的光线射到玻璃球冠上的M点，该光线的延长线恰好过底面边缘上的A点。求该光线从球面射出的方向相对于其初始入射方向的偏角。‎ ‎【答案】150°‎ ‎【解析】‎ 试题分析：设球半径为R，球冠地面中心为O′，连接OO′，则OO′⊥AB 令∠OAO′=α 则：…①‎ 即∠OAO′=α=30°…②‎ 已知MA⊥AB，所以∠OAM=60°…③‎ 设图中N点为光线在球冠内地面上的反射点，光路图如图所示．‎ 设光线在M点的入射角为i，折射角为r，在N点的入射角为i′，反射角为i″，玻璃的折射率为n．‎ 由于△OAM为等边三角形，所以入射角i=60°…④‎ 由折射定律得：sini=nsinr…⑤‎ 代入数据得：r=30°…⑥‎ 作N点的法线NE，由于NE∥MA，所以i′=30°…⑦‎ 由反射定律得：i″=30°…⑧‎ 连接ON，由几何关系可知△MAN≌△MON，则∠MNO=60°…⑨‎ 由⑦⑨式可得∠ENO=30°‎ 所以∠ENO为反射角，ON为反射光线．由于这一反射光线垂直球面，所以经球面再次折射后不改变方向．‎ 所以，该光线从球面射出的方向相对于其初始入射方向的偏角为β=180°-∠ENO=150°‎ 考点：光的折射定律 视频 ‎ ‎