广东省惠州市2024-2025学年高二下学期4月联考物理试卷（解析版）

这是一份广东省惠州市2024-2025学年高二下学期4月联考物理试卷（解析版），共17页。试卷主要包含了单选题，多选题，实验题，解答题等内容，欢迎下载使用。
第I卷（选择题）
一、单选题（每小题4分，共28分）
1. 光的干涉现象在技术中有许多应用。如图甲所示是利用光的干涉检查某精密光学平面的平整度，下列说浊正确的是（ ）
A. 图甲中上板是待检查的光学元件，下板是标准样板
B. 若换用频率更大的单色光，其他条件不变，则图乙中的干涉条纹间距将变窄
C. 若出现图丙中弯曲的干涉条纹，说明被检查的平面在此处出现了凸起
D. 用单色光垂直照射图丁中的牛顿环，得到的条纹是等间距的同心圆环
【答案】B
【解析】A．上板是标准样板，下板是待检测板，故A错误；
B．频率越大的单色光，其波长越小，因此若换用频率更大的单色光，其他条件不变，根据
可知，则图乙中的干涉条纹变窄，故B正确；
C．图丙中条纹向左弯曲，说明亮条纹提前出现，应是被检查的平面在此处出现了凹陷所致，故C错误；
D．牛顿环中的空气膜厚度由中心向边缘增加得越来越快，则亮条纹逐渐变窄，因此得到的是由中心向边缘宽度逐渐变窄的明暗相间的同心圆环，故D错误。
故选B。
2. 分子间作用力F、分子势能与分子间距离r的关系图线如图甲、乙两条曲线所示（取无穷远处分子势能）。下列说法正确的是（ ）
A. 甲图线为分子势能与分子间距离的关系图线
B. 当时，随距离增大，分子间作用力做正功
C. 当时，分子间作用力表现为引力
D. 随着分子间距离从接近于零开始增大到无穷远，分子间作用力先减小后增大
【答案】C
【解析】A．取无穷远处分子势能Ep=0
在r=r0时，分子势能最小，但不为零，此时分子力为零，所以乙图线为分子势能与分子间距离的关系图线，故A错误；
BC．当时，分子间作用力表现为引力，随距离增大，分子间作用力做负功，故B错误，C正确；
D．当时，分子间作用力为0，随着分子间距离从接近于零开始增大到无穷远，分子间作用力先减小后增大再减小，故D错误。
故选C。
3. 观察双缝干涉图样的实验装置如图所示，用绿色滤光片时从目镜中可以看到绿色的干涉条纹，在其他条件不变的情况下，下列操作可以使条纹的间距变大的是（ ）
A. 换成紫色滤光片
B. 换成缝宽更大的单缝
C. 换成间距更小的双缝
D. 换成双缝到屏的距离更小的遮光筒
【答案】C
【解析】根据公式分析各选项。
A．换成紫色滤光片，波长减小，条纹间距将变小，A错误；
B．换成缝宽更大的单缝，条纹间距不变，B错误；
C．换成间距更小的双缝，条纹间距变大，C正确；
D．换成双缝到屏的距离更小的遮光筒，条纹间距变小，D错误。
故选C。
4. 如图甲所示，装有一定量液体的玻璃管竖直漂浮在水中，水面足够大，把玻璃管向下缓慢按压4 cm后放手，忽略空气阻力，玻璃管的运动可以视为竖直方向的简谐运动，测得玻璃管振动周期为0.5 s，以竖直向上为正方向，某时刻开始计时，其振动图像如图乙所示，其中A为振幅，对于玻璃管（包括管内液体），下列说法正确的是（ ）
A. 回复力等于玻璃管所受的浮力
B. 在t1~t2时间内，玻璃管加速度减小，速度增大
C. 在t1时刻玻璃管加速度为零，速度为正向最大
D. 振动过程中动能和重力势能相互转化，玻璃管的机械能守恒
【答案】B
【解析】A．玻璃管（包括管内液体）只受到重力和水的浮力，所以玻璃管做简谐运动的回复力等于重力和浮力的合力，故A错误；
BC．由图像可知，在t1~t2时间内，玻璃管位移减小，则加速度减小，玻璃管向着平衡位置做加速运动，速度增大，t1时刻处于负向最大位移处，速度为零，加速度为正向最大，故B正确，C错误；
D．玻璃管在做简谐运动的过程中，水的浮力对玻璃管做功，所以振动的过程中玻璃管的机械能不守恒，故D错误。
5. 如图是某同学设计的温控报警系统：交流电源输入有效值恒定的电压，变压器可视为理想变压器，和分别为定值电阻和滑动变阻器；为热敏电阻，其阻值随温度的升高而减小；为报警装置（可视为阻值恒定的电阻），其两端电压超过设定值时报警器发出警报。现欲使在温度更低时报警，下列做法一定可行的是（ ）
A. 仅将滑片左移
B. 仅将滑片右移
C. 将滑片左移，同时将滑片下移
D. 将滑片右移，同时将滑片上移
【答案】A
【解析】A．为热敏电阻，其阻值随温度的升高而减小，欲使在温度更低时报警，则需要温度更低时，报警装置两端电压超过设定值而发出警报，若仅将滑片左移，则滑动变阻器的阻值调小，由于副线圈电压不变，因此副线圈电流增大，故可以在温度更低时，报警装置两端电压超过设定值而发出警报，故A正确；
B．若仅将滑片右移，则滑动变阻器阻值调大，由于副线圈电压不变，因此副线圈电流减小，故在温度升高时，报警装置两端电压才能达到设定值，故B错误；
C．若将滑片左移，同时将滑片下移，则滑动变阻器的阻值调小，而副线圈电压变小，因此副线圈电流不一定变化，故C错误；
D．若将滑片右移，同时将滑片上移，则滑动变阻器的阻值调大，而副线圈电压变大，因此副线圈电流不一定变化，故D错误。
故选A。
6. 一列简谐横波在轴上传播，图甲和图乙分别为轴上a、b两质点的振动图像，且a、b两质点沿轴的距离为6m。下列说法正确的是（ ）
A. 波由a向b传播
B. 波长可能为4m
C. 波速可能为2m/s
D. 介质中各质点开始振动的方向均向下
【答案】C
【解析】A．由于没有明确a、b与波源的关系，因此无法判断波是由a向b传播还是由b向a传播，A错误；
BC．由图可知，该波的周期为
若波从a向b传播，则从a传到b的时间为
因此波速为
（其中n=0，1，2，3……）
代入数据可知波速可能值为，，……
根据
可得
（其中n=0，1，2，3……）
代入数据可知波长可能值为，，……
若波从b向a传播，则从b传到a的时间为
（其中n=0，1，2，3……）
因此波速为
（其中n=0，1，2，3……）
代入数据可知波速可能值为，，……
根据
可得
（其中n=0，1，2，3……）
代入数据可知波长可能值为，，，……
B错误，C正确；
D．由于无法判断波源起振的方向，因此无法判断介质中各质点开始振动的方向，D错误。
故选C。
7. 图甲为一列简谐波在时刻的波形图，P、Q为平衡位置分别在处的两个质点，图乙为质点P的振动图像，下列说法正确的是（ ）
A. 该波沿x轴正方向传播
B. 该波的传播速度大小为25m/s
C. 在时刻，质点Q位移为
D. 在0.5s时间内，质点Q运动的路程为2.1m
【答案】C
【解析】A．由图乙可知，时刻，质点正沿轴正向运动，则波沿轴负方向传播，A错误；
B．波的传播速度大小为
B错误；
C．根据数学知识可知，时Q的位移为
由波的平移法可知，0.1s内波传播的距离为2m，由于波向x轴负方向传播，则平衡位置为3.5m处质点的振动形式传播到Q点，因此在时刻质点的位移为正确；
D．因为质点的振动周期为0.2s，故在0.5s时间内，质点运动的路程为
D错误。
故选C。
二、多选题（每小题6分，共18分。漏选得3分，错选、不选不得分）
8. 数据表明，在电动车事故中，佩戴头盔可防止85%的头部受伤，大大减小损伤程度。头盔内部的缓冲层与头部的撞击时间延长至6ms以上，人头部的质量约为2kg，则下列说法正确的是（ ）
A. 头盔减小了驾驶员头部撞击过程中的动量变化率
B. 头盔减少了驾驶员头部撞击过程中撞击力的冲量
C. 事故中头盔对头部的冲量与头部对头盔的冲量大小相等
D. 若事故中头部以6m/s的速度水平撞击缓冲层，则头部受到的撞击力最多为2000N
【答案】ACD
【解析】A．根据
可得
依题意，头盔内部的缓冲层与头部的撞击时间延长了，头盔减小了驾驶员头部撞击过程中的动量变化率。故A正确；
B．同理，可知头盔并没有减少驾驶员头部撞击过程中撞击力的冲量。故B错误；
C．根据
头盔对头部的作用力与头部对头盔的作用力等大反向，作用时间相同，所以事故中头盔对头部的冲量与头部对头盔的冲量大小相等。故C正确；
D．代入数据，可得
可知事故中头部以6m/s的速度水平撞击缓冲层，则头部受到的撞击力最多为2000N。故D正确。
故选ACD。
9. 如图为一半圆柱形均匀透明材料的横截面，一束红光a从空气沿半径方向入射到圆心O，当时，反射光b和折射光c刚好垂直。下列说法正确的是（ ）
A. 该材料对红光的折射率为
B. 若，光线c消失
C. 若入射光a变为白光，光线b为白光
D. 若入射光a变为紫光，光线b和c仍然垂直
【答案】ABC
【解析】A．根据几何关系可知从材料内发生折射时光线的折射角为，故折射率为
故A正确；
B．设临界角为C，得
故，故若，会发生全反射，光线c消失，故B正确；
C．由于光线b为反射光线，反射角等于入射角，故当入射光a变为白光，光线b为白光，故C正确；
D．对同种介质，紫光的折射率比红光大，故若入射光a变为紫光，折射角将变大，光线b和c不会垂直，故D错误。
故选ABC。
10. 如图所示，甲图是远距离输电的电路示意图，乙图是用电器两端的电压随时间变化的图像。已知降压变压器的原线圈与副线圈的匝数之比，输电线的总电阻，降压变压器的输出功率，发电机的输出电压为250 V，电路中的升压变压器和降压变压器均为理想变压器。则下列结论正确的是（ ）
A. 降压变压器原线圈中电流的频率为100 Hz
B. 流过输电线的电流大小为10 A
C. 发电机的输出功率为92 kW
D. 升压变压器原、副线圈匝数之比
【答案】BD
【解析】本题考查电能的输送。A．由用电器两端的电压随时间变化的图像可知
故
变压器不改变电流的频率，故A错误；
B．由电功率可知，降压变压器的输出电流
根据
解得流过输电线的电流大小
故B正确；
C．发电机的输出功率
故C错误：
D．流过升压变压器原线圈的电流
根据
解得
故D正确。
第II卷（非选择题）
三、实验题（每空两分，共18分）
11. 如图甲所示，用插针法测定玻璃砖折射率：
（1）在该实验中，光线是由空气射入玻璃砖，根据测得的入射角和折射角的正弦值画出的图线如图乙所示，从图线可知玻璃砖的折射率为_______________；
（2）该实验小组选取了操作正确的实验记录，在白纸上画出光线的径迹，以入射点O为圆心作圆，与入射光线、折射光线的延长线分别交于A、B点，再过A、B点作法线的垂线，垂足分别为C、D点，如图丙所示，则玻璃的折射率_______________（用图中线段的字母表示）；
（3）在用插针法测定玻璃砖折射率的实验中，甲、乙二位同学在纸上画出的界面。与玻璃砖位置的关系分别如图丁中①、②所示，其中甲同学用的是矩形玻璃砖，乙同学用的是梯形玻璃砖。他们的其他操作均正确，且均以为界面画光路图。则甲同学测得的折射率与真实值相比_______________（填“偏大”“偏小”或“不变”）；乙同学测得的折射率与真实值相比_______________（填“偏大”“偏小”或“不变”）。
【答案】（1）1.5 （2） （3）偏小 不变
【解析】（1）[1]根据题意，由折射定律结合图甲可知，玻璃的折射率为
可知图乙中图像斜率的倒数等于，即
（2）[2]根据题意，由折射定律结合图丙可知，玻璃的折射率为
又有
整理可得
（3）[3][4]甲同学所作折射光线（虚线）与实际折射光线（实线）如图所示
此时所测折射角比实际折射角偏大，所以甲同学测得的折射率与真实值相比偏小。虽然乙同学所用的是梯形玻璃砖，但在操作正确的情况下不影响入射角和折射角的测量，所以乙同学测得的折射率与真实值相比不变。
12. 某同学利用双线摆和光传感器测量当地的重力加速度，如图甲所示，A为激光笔，B为光传感器。
实验过程如下：
（1）用20分度的游标卡尺测量小球的直径，如图乙所示，则小球的直径__________mm。
（2）①测出两悬点（两悬点位于同一水平高度）间的距离s和摆线长（两摆线等长）。
②使悬线偏离竖直方向一个较小角度并将摆球由静止释放，同时启动光传感器，得到光照强度随时间变化的图像如图丙所示，则双线摆摆动的周期__________。
（3）根据上述数据可得当地重力加速度__________（用T、d、、s表示），若小球经过最低点时，球心位置比激光光线高度高些，则重力加速度的测量值与真实值相比__________（填“偏大”“偏小”或“相等”）。
（4）该双线摆装置测重力加速度较传统的单摆实验有何优点?__________（回答一点即可）。
【答案】（1）20.80 （2） （3） 相等 （4）可使小球更好地同一平面内摆动
【解析】（1）小球直径为
（2）因为每半个周期挡光一次，故双线摆摆动的周期
（3）[1]根据几何关系可得摆长
根据单摆周期公式
可得
[2]因为不在同一高度会影响遮光时间，但不影响遮光周期，故重力加速度的测量值等于真实值。
（4）该装置测重力加速度可使小球更好地在同一竖直平面内摆动。
四、解答题（共36分）
13. 一玻璃砖的横截面为四分之一圆OPQ，其圆心为O，半径为，一束单色光从OP面上的P点射入玻璃砖，如图所示，在玻璃砖圆弧面上的M点恰好发生全反射，已知入射光线与OP面的夹角为，，光在真空中传播速度为，求：
（1）玻璃砖对该单色光的折射率；
（2）单色光从P点射入玻璃砖到射出玻璃砖所经历的时间。
【答案】（1）；（2）
【解析】（1）设全反射的临界角为，如图所示
根据临界角公式可得
根据折射定律可得
联立解得
，
（2）单色光在玻璃砖中的速度为，则有
解得
根据几何关系可得
光在玻璃砖中的路程为
则单色光从P点射入玻璃砖到射出玻璃砖所经历的时间为
14. 如图所示，竖直悬挂的轻弹簧下端系着A、B两物体，，，弹簧的劲度系数为k=40N/m，剪断A、B间的细绳后，A做简谐运动，不计空气等阻力，弹簧始终没有超过弹性限度，g取。求：
（1）剪断细绳瞬间的回复力大小；
（2）A做简谐运动的振幅；
（3）A在最高点时的弹簧弹力大小。
【答案】（1）；（2）；（3）0
【解析】（1）剪断细绳前，弹簧弹力大小为
剪断绳子的瞬间，A做简谐振动的回复力为
（2）由题意，可得剪断绳子瞬间弹簧的形变量为
A处于平衡位置时，弹簧的形变量为
根据简谐振动特点，则A做简谐振动的振幅为
（3）根据对称性可知，A在最高点时回复力大小等于最低点时回复力大小，设A在最高点时的弹簧弹力大小，则有
解得
15. 一弹射游戏装置竖直截面如图所示，固定的光滑水平直轨道AB、半径为R的光滑螺旋圆形轨道BCD、光滑水平直轨道DE平滑连接。长为L、质量为M的平板紧靠长为d的固定凹槽EFGH侧壁EF放置，平板上表面与DEH齐平。将一质量为m的小滑块从A端弹射，经过轨道BCD后滑上平板并带动平板一起运动，平板到达HG即被锁定。已知R=0.5 m，d=4.4 m，L=1.8 m，M=m=0.1 kg，平板与滑块间的动摩擦因数μ1=0.6、与凹槽水平底面FG间的动摩擦因数为μ2。滑块视为质点，不计空气阻力，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度。
（1）滑块恰好能通过圆形轨道最高点C时，求滑块离开弹簧时速度v0的大小；
（2）若μ2=0，滑块恰好过C点后，求平板加速至与滑块共速时系统损耗的机械能；
（3）若μ2=0.1，滑块能到达H点，求其离开弹簧时的最大速度vm。
【答案】（1）5m/s；（2）0.625J；（3）6m/s
【解析】（1）滑块恰好能通过圆形轨道最高点C时
从滑块离开弹簧到C过程，根据动能定理
解得
（2）平板加速至与滑块共速过程，根据动量守恒
根能量守恒
解得
（3）若μ2=0.1，平板与滑块相互作用过程中，加速度分别为
共速后，共同加速度大小为
考虑滑块可能一直减速直到H，也可能先与木板共速然后共同减速；
假设先与木板共速然后共同减速，则共速过程
共速过程，滑块、木板位移分别为
共速时，相对位移应为
解得，
随后共同减速
到达H速度
说明可以到达H，因此假设成立，若滑块初速度再增大，则会从木板右侧掉落。