河南省郑州市第一中学2024-2025学年高二（下）期中物理试卷（含解析）

这是一份河南省郑州市第一中学2024-2025学年高二（下）期中物理试卷（含解析），共16页。试卷主要包含了单选题，多选题，实验题，计算题等内容，欢迎下载使用。
一、单选题：本大题共7小题，共28分。
1.生活中很多现象蕴含了物理知识，下列说法正确的是( )
A. 医生利用彩超测病人血管内的血流速度是利用了超声波的多普勒效应
B. 在屋外看不见屋内的人，却能听见屋内人说话，这是声波的折射现象
C. 火车进站时，站台上的人听见火车鸣笛的音调会变高，出站时会变低，这是声波的干涉现象
D. 在发声的音叉周围有些区域声音较强，有些区域声音较弱，这是声波的衍射现象
2.下列关于“用油膜法估测油酸分子的大小”实验的说法，错误的是( )
A. 实验时若爽身粉撒得太厚，则所测分子直径会偏大
B. 用注射器向量筒里滴100滴油酸酒精溶液，并读出这些溶液的体积V1，则每滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积V2=V1100
C. 油酸酒精溶液中酒精对油酸起到了稀释作用
D. 油酸酒精溶液体积浓度为0.10%，一滴溶液的体积为8.0×10−3mL，其形成的油膜面积为108cm2，则估测出油酸分子的直径为7.4×10−10m
3.图中S为在水面上振动的波源，M、N为在小面上的两块挡板，其中N板可以上下移动，两板中间有一狭缝，此时测得A处水没有振动。为使A处水也能发生振动，下列方法可行的是( )
A. 向上移动N使狭缝的距离减小
B. 向下移动N使狭缝的距离增大
C. 使波源的频率增大
D. 增大波源S的振幅
4.与传统热光源相比，冷光灯工作时产生的热量极少。某种冷光灯灯泡后面放置的反光镜的表面镀上一层氟化镁薄膜，该膜可以消除反光镜不镀膜时表面反射回来的红外线(热效应最显著)，红外线在氟化镁中传播时的波长为λ，下列说法正确的是( )
A. 该冷光灯的原理是光的干涉B. 该冷光灯的原理是光的全反射
C. 氟化镁薄膜的最小厚度应为λ2D. 氟化镁薄膜的厚度应为λ2的偶数倍
5.如图所示为以S1、S2为波源的两列机械波在某时刻叠加的示意图，波峰和波谷分别用实线和虚线表示，已知S1、S2的振幅均为A。下列说法正确的是( )
A. a处质点做简谐运动，振幅为A
B. b处质点此刻的位移大小为2A
C. 若想观察到稳定的干涉现象，可将S2周期调小
D. 只要将S1的周期调至和S2的相等，c处质点就做振幅为2A的简谐运动
6.将一根长软绳的一端拴在门把上，用手握住另一端并上下摆动，使绳波向左(x轴负方向)传播。图中实线为t=0时刻的波形图，虚线为t=0.6s时的波形图。已知该波的周期T>0.6s，P、Q两个质点对应的平衡位置坐标分别为x1=0.6m，x2=0.7m，则下列说法正确的是( )
A. 该波的周期为2.4s，波速为0.5m/s
B. t=0.9s时，质点P沿y轴正方向运动
C. 0∼0.4s时间内，质点P经过的路程为2m
D. t=815s时，质点Q到达波峰位置
7.质量为m1的滑块沿倾角为θ、长度为l的光滑斜面顶端静止滑下。斜面质量为m2，并静置于光滑水平面上，重力加速度为g。滑块可看成质点，则滑块滑到斜面底端所用的时间为( )
A. 4l(m2+m1sin2θ)(m1+m2)gsinθB. 2l(m2+m1sin2θ)(m1+m2)gsinθ
C. 2lgsinθD. 4l(m2+m1sin2θ)(m1+m2)2gsinθ
二、多选题：本大题共3小题，共12分。
8.如图，某同学测量玻璃砖的折射率时，用相互平行的两束不同单色光a、b，由空气射入平行玻璃砖，再由平行玻璃砖射入空气，下列图像可能正确的是( )
A. B.
C. D.
9.质量为M，半径为R的半球静止地放置在光滑水平地面上，其表面也是光滑的。半球顶端放有一质量为m的小滑块(可视为质点)，开始时两物体均处于静止状态。小滑块在外界的微小扰动下从静止开始自由下滑，小滑块的位置用其和球心连线与竖直方向夹角θ表示。已知重力加速度为g。下列说法正确的是( )
A. 若半球在外力作用下始终保持静止，半球对小滑块支持力等于滑块重力一半时对应角度的余弦值csθ= 22
B. 若半球在外力作用下始终保持静止，半球对小滑块支持力等于滑块重力一半时对应角度的余弦值csθ=56
C. 若无外力作用，小滑块和半球组成的系统动量守恒
D. 若无外力作用，测得小滑块脱离半球时θ=37 ∘，则Mm=725
10.如图甲所示，光滑绝缘水平面上有甲、乙两个带电小球，t=0时，带正电荷的甲球以初速度v0向右运动，乙球静止。它们仅在静电力的作用下沿同一直线运动(整个运动过程中没有接触)，甲、乙两球运动的v−t图像分别如图乙中两曲线所示。下列说法正确的是( )
A. 小球乙一定带正电荷B. 甲、乙两球的质量之比为1:1
C. t1时刻两球的电势能之和最大D. t3时刻两球间距离与t=0时相同
三、实验题：本大题共2小题，共18分。
11.如图甲所示，利用双缝干涉测定光的波长的实验中，双缝的间距为d，双缝到光屏的距离为L，实验时，接通电源使光源正常发光，调整光路，使得从目镜中可以观察到干涉条纹。
(1)某种红光照射双缝得到的干涉条纹如图乙所示，若将红光改为绿光，则条纹间距将__________(填“变大”、“不变”或“变小”)。
(2)为减小误差，该实验并未直接测量相邻亮条纹间的距离Δx，而是先测量n个亮条纹的间距，再求出Δx。下列实验采用了类似方法的有__________(双选，填标号)。
A.“用油膜法估测油酸分子的大小”实验中1滴油酸酒精溶液体积的测量
B.“用单摆测量重力加速度”实验中单摆周期的测量
C.“探究两个互成角度的力的合成规律”实验中合力的测量
(3)如果把光源内灯泡换成激光光源，该实验照样可以完成，这时可以去掉的部件是__________(双选，填标号)。
A.滤光片
B.单缝
C.双缝
D.遮光筒
12.某实验小组做用“单摆测量重力加速度”的实验。
(1)需要记录的数据有：小钢球的直径d、摆长l、50次全振动的总时间t。
(2)用游标卡尺测量小钢球的直径，游标卡尺的示数如图甲所示，则直径d为______mm。

(3)如图乙所示，某同学测量数据作出l−T2图线，根据图线可知该同学认为摆长l为________。(填正确答案标号)
A.摆线的长度 B.摆线的长度与小球半径之和 C.摆线的长度与小球直径之和
(4)请根据图乙表示出重力加速度g=________。(用a、b和π表示)
(5)如果根据图像测得的g偏小，可能的原因是______。(填正确答案标号)
A.开始计时时，停表过迟按下
B.结束计时时，停表过迟按下
C.实验时误将51次全振动时间记为50次全振动时间
四、计算题：本大题共3小题，共30分。
13.汽车车体一般支撑在固定于轴承上的若干弹簧上，弹簧套在减震器上，可以改善汽车行驶的舒适性。如图所示，将质量M=0.15kg的薄板Q固定在弹簧上形成竖直方向的弹簧振子，在薄板的上方放置m=0.05kg的物块P，使P、Q一起振动，弹簧原长l0=10cm，重力加速度g取10m/s2。
(1)若振幅为2cm，周期为0.8s，且t=0时，Q位于振动的最低点，以向上为正方向，写出Q的振动方程。
(2)若弹簧的劲度系数k=50N/m，欲使Q在振动中始终与P接触，求Q的振幅最大值。
14.如图所示为圆柱形陶瓷鱼缸的截面图，水深为ℎ，在鱼缸底部的正中央O点有一点光源，会观察到水面有一亮斑，其在水面的半径为R。
(1)求水的折射率n；
(2)已知鱼缸的高度为d，鱼缸口的直径为L，青蛙可在鱼缸底部活动，且不计青蛙大小。若将鱼缸充满水，求与鱼缸中无水相比青蛙能看到的视野的张角α增大了多少(结果可以用三角函数表示，若sinθ=b，则θ可表示为arcsinb)。
15.如图所示，静置在光滑的水平面上的A、B为两个完全相同的14圆弧槽，圆弧槽的半径为R，两槽的最低点均与水平面相切，初始时两槽的最低点均位于P点，B槽固定在水平面上。现将质量为m的小球C(可视为质点)从A槽上端点a的正上方32R处由静止释放，小球C从a点落入A槽内，一段时间后从P点滑上B槽，A槽的质量为4m，重力加速度大小为g，不计一切摩擦，忽略空气阻力。
(1)小球C第一次从A槽最低点滑出时，求小球C到P点的距离；
(2)小球C经过B槽上端点b时，求B槽对C的弹力大小；
(3)判断小球C能否第三次经过B槽的上端点b，若不能，请说明理由，若能，请求出小球C第三次经过b点时的速度大小。
答案解析
1.【答案】A
【解析】A.医生利用彩超测病人血管内的血流速度是利用了超声波的多普勒效应，故A正确；
B.在屋外看不见屋内的人，却能听见屋内人说话，这是声波的衍射现象，故B错误；
C.火车进站时鸣笛的音调变化，是声波的多普勒效应，故C错误；
D.发声的音叉周围有些区域声音较强，有些区域声音较弱，这是声波的干涉现象，故D错误。
故选A。
2.【答案】B
【解析】A.若实验时爽身粉撒的太厚，导致油膜面积变小，则直径变大，故A正确，不符合题意；
B.用注射器向量筒里滴100滴油酸酒精溶液，并读出这些溶液的体积 V1 ，则每滴油酸酒精溶液的体积 V2=V1100
故B错误，符合题意；
C.实验中使用到酒精，酒精对油酸起到稀释作用，故C正确，不符合题意；
D.油酸酒精溶液体积浓度为 0.10% ，一滴溶液的体积为 8.0×10−3mL ，形成油膜面积为 108cm2 ，则估测出油酸分子的直径为 d=VS=8.0×10−3×0.10%108cm≈7.4×10−8cm=7.4×10−10m
故D正确，不符合题意。
故选B。
3.【答案】A
【解析】解：根据波的明显衍射条件：阻碍的尺寸比波长小，或相差不大；开始时A处水没有振动，可知水波不能通过狭缝发生明显衍射，要使A处水也能发生振动，则需要水波通过狭缝时发生明显衍射，即使得水波波长比狭缝尺寸大或者差不多，其方法可以减小狭缝宽度，或者增加波的波长，减小波的频率，即若向上移动N使狭缝的距离减小，或者使波源的频率减小，而与波源振幅无关。故A正确，BCD错误；
故选：A。
根据波的明显衍射条件：阻碍的尺寸比波长小，或相差不大；并由相同波速，频率与波长成反比。
本题考查主要考查能发生明显衍射现象的条件，并掌握c=λf公式的应用即可正确解答。
4.【答案】A
【解析】AB.该冷光灯的原理是光的干涉，故A正确，B错误；
CD.为了使红外线在薄膜的前后两个表面的反射光产生干涉减弱的效果，薄膜前后两个表面的反射光的光程差应为λ2的奇数倍，即 2d=λ22n+1n=0,1,2,
当n=0时，可得氟化镁薄膜的最小厚度应为d=λ4，故CD错误。
故选A。
5.【答案】B
【解析】解：A、由图可以看出两个波的波长不同，即S1的波长大于S2的波长，它们在水中的传播速度是相等的，所以根据v=λf可知，S1的振动频率小于S2的振动频率，所以这两个波源不是相干波源，它们不能发生干涉，所以a处的质点做的不是振动减弱点，做的不是简谐运动，振幅不是A，故A错误；
B、b处质点此时是波谷和波谷的交点，根据波的叠加原理知道此时b处质点的位移大小为2A，故B正确；
C、若想观察到稳定的干涉现象，根据前面A的分析知道可以可将S2周期调大，故C错误；
D、将S1的周期调至和S2的相等，此时两个波源是相干波源了，但不知道c点到两个波源的距离差，所以无法判断c点是振动加强点还是振动减弱点，即c处质点的振幅不确定，故D错误。
故选：B。
根据波长关系可以知道两列波的频率关系，可以判断a处的振动情况；根据波的叠加原理分析；根据产生稳定干涉的条件分析；根据振动加强点的条件分析。
相同性质的波在同一介质中传播的速度是相等的为解题的关键点，由此开可以判断两个波源的频率关系。
6.【答案】D
【解析】A.题图可知波长 λ=1.2m ，振幅 A=0.1m ，从两时刻的波形图可以看出，在 Δt1=0.6s 时间内，波传播的距离 Δx1=3λ4=0.9m
故传播时间 Δt1=3T4=0.6s
解得周期 T=0.8s
波速为 v=λT=
故A错误；
B.同侧法可知， t=0 时刻质点 P 沿 y 轴负方向运动，则经过 Δt2=0.9s=118T
可知质点 P 沿 y 轴负方向运动，故B错误；
C. Δt3=0.4s=T2 ，质点 P 经过的路程为 2A=0.2m
故C错误；
D.经过 t=815s ，实线波形向 x 轴负方向平移 Δx2=vΔt4=0.8m
x=1.5m 处的波形刚好传到质点 Q ，此时质点 Q 到达波峰，故D正确。
故选D。
7.【答案】B
【解析】滑块与斜面组成的系统在水平方向的合力为零，则系统水平方向的动量守恒，有m1vx=m2v2
vx2t+v22t=lcsθ
对滑块竖直方向vy2t=lsinθ
由能量关系可知m1glsinθ=12m2v22+12m1(vx2+vy2)
联立可得滑块滑到斜面底端所用的时间为t= 2l(m2+m1sin2θ)(m1+m2)gsinθ
故选B。
8.【答案】BC
【解析】如图
经过平行玻璃砖折射后，出射光线平行且向左偏移，a光折射率较大时有可能出射光线与b光重合。
故选BC。
9.【答案】BD
【解析】AB.由动能定理可得mgR(1−csθ)=12mv2
小滑块做圆周运动，向心力满足mgcsθ−12mg=mv2R
联立，解得csθ=56
故A错误，B正确;
C.若无外力作用，小滑块和半球组成的系统动量不守恒，在水平方向上动量守恒，故 C错误;
D.设小滑块脱离半球时，半球速度大小为v1，小滑块相对半球速度大小为v′。水平方向动量守恒M1=m(v′csθ−v1)
整体机械能守恒mgR(1−csθ)=12Mv12+12m(v′sinθ)2+12m(v′csθ−v1 )2
脱离前，小滑块相对半球做圆周运动，在脱离瞬间，只受重力作用，以半球(此瞬间为惯性系)为参考系，小滑块受力满足mgcsθ=mv2R
联立可得Mm=725
故D正确。
故选BD。
10.【答案】AC
【解析】A.由题图可知，甲球减速的同时，乙球正向加速，说明两球相互排斥，带有同种电荷，小球乙一定带正电荷，故A正确；
B.两球作用过程动量守恒，有m甲v0=m甲+m乙·v03，解得 m甲m乙=12，故B错误；
C. t1 时刻，两球共速，距离最近，系统克服电场力做功最多，电势能最大，故C正确；
D.图像与横轴围成的面积差表示位移(横轴下方为负位移)，因为0∼t3 时间内两球图像与时间轴围成的面积不相同，所以 t3 时刻两球间距离与 t=0 时不相同，故D错误。
故选AC。
11.【答案】(1)变小
(2)AB
(3)AB

【解析】(1)根据公式 Δx=Ldλ
绿光的波长小于红光的波长，故条纹间距将变小。
(2)AB.亮条纹间距的测量、1滴油酸酒精溶液体积的测量、单摆周期的测量都属于累积放大测量取平均值，故AB正确；
C.合力的测量属于等效替代，故C错误。
故选AB。
(3)将灯泡换成激光光源，激光的单色性好，相干性好，不需要滤光片与单缝。
故选AB。
12.【答案】15.60 C 4π2ab BC
【解析】[1]标卡尺的主尺读数为 15mm ，游标尺上第12个刻度和主尺上某一刻度对齐，所以游标尺的读为 12×0.05mm=0.60mm
所以最终读数为 15mm+0.60mm=15.60mm
[2]根据单摆的周期公式 T=2π lg ，得 l=K4π2T2
当 T2=0 时， l 应该等于0，图像 l=a ，因此所测摆长比实际长了。
故选C。
[3]根据图乙可知， l=abT2+a ，又 k=ab=g4π2 ，解得 g=4π2ab 。
[4]A.开始计时时，停表过迟按下，周期的测量值偏小，导致重力加速度的测量值偏大，A错误；
B.结束计时时，停表过迟按下，周期的测量值偏大，导致重力加速度的测量值偏小，B正确；
C.实验时误将51次全振动时间记为50次全振动时间，周期的测量值偏大，导致重力加速度测量值偏小，C正确。
故选BC。
13.【答案】解：(1)简谐运动的位移表达式为 x=Asinωt+φ0，
且 ω=2πT=2π0.8=5π2rad/s，
在 t=0s 时，Q位于振动的最低点，以向上正方向，则 φ0=−π2，
故Q的振动方程为 x=2sin5π2t−π2cm。
(2) P、Q 处于平衡位置时，有 kx0=m+Mg，
代入数据解得x0=4cm，
P 刚好脱离Q时，有 aP=g，
对Q有 aQ=aP=g，
表明 P、Q 仅受重力作用，此刻弹簧的弹力为零，弹簧处于原长，则 Amax=x0=4cm。。

【解析】详细解答和解析过程见【答案】
14.【答案】(1)由题意可知，能看见光亮的圆锥体，是因为从光源O发出的光在水面处发生了全反射，光路图如图甲所示
由几何关系可得 sinβ=R R2+ℎ2
根据折射定律可得 n=1sinC=1sinβ
联立可得 n= R2+ℎ2R；
(2)鱼缸灌满水后，青蛙在鱼缸底部活动时，能够看到的最大张角的光路图如图乙所示
由几何关系可得 sinr=L L2+d2
根据折射定律可得 n=sinisinr
联立解得 sini=LR R2+ℎ2L2+d2
青蛙能看到的张角增大的角度为 α=2i−2r=2(arcsinLR R2+ℎ2L2+d2−arcsinL L2+d2)。

【解析】详细解答和解析过程见【答案】
15.【答案】(1)小球 C 沿 A 槽圆弧下滑的过程中，小球 C 和 A 槽水平方向动量守恒 mvCx=4mvA
两边同时乘以时间 t ，则 mx1=4mx2
根据几何关系有 x1+x2=R
解得 x2=15R；
(2)设小球C第一次到达A槽最低点时的速度大小为 v1 ，此时A槽的速度大小为 v2 ，小球 C和A槽水平方向动量守恒 mv1=4mv2
根据机械能守恒定律有mg(R+32R)=12mv12+12⋅4mv22
根据动能定理有−mgR=12mv2−12mv12
根据牛顿第二定律和向心力公式有FN=mv2R
解得FN=2mg；
(3)设小球C第三次经过A槽最低点时的速度为 v3 ，此时A槽的速度为 v4 ，小球 C 和 A 槽水平方向动量守恒 mv1+4mv2=mv3+4mv4
根据机械能守恒定律有 12mv12+12⋅4mv22=12mv32+12×4mv42
解得 v3=−2 gR5
因为 12mv32