黑龙江省哈尔滨市2024_2025学年高二物理下学期4月月考试卷含解析

这是一份黑龙江省哈尔滨市2024_2025学年高二物理下学期4月月考试卷含解析，共17页。试卷主要包含了单选题，实验题，计算题（共 34 分等内容，欢迎下载使用。
一、单选题（共 7 小题，每题 4 分，共 28 分。）
1. 一弹簧振子做简谐运动的过程中，关于平衡位置对称的两个位置，下列物理量一定相同的是（ ）
A. 速度 B. 动能 C. 位移 D. 加速度
【答案】B
【解析】
【详解】弹簧振子做简谐运动的过程中，关于平衡位置对称的两个位置，位移大小相等，方向相反，则加
速度大小相等，方向相反，速度大小相等，方向可能相同，也可能相反，则动能相同，综合选项内容分析，
故 B 正确，ACD 错误；
故选 B。
2. 消除噪声污染是当前环境保护的一个重要课题，内燃机、通风机等在排放各种高速气流的过程中都会发
出噪声，如图所示的消声器可以用来削弱高速气流产生的噪声。波长为λ的声波沿水平管道自左向右传播，
在声波到达 a 处时，分成上下两束波，这两束声波在 b 处相遇时可削弱噪声。该消声器的消声原理利用了
（ ）
A. 波的反射 B. 波的折射 C. 波的衍射 D. 波的干涉
【答案】D
【解析】
【详解】在声波到达 a 处时，分成上下两束波，这两束声波的频率相同，在 b 处声波干涉就会出现振动减
弱，即可削弱噪声，该消声器利用了波的干涉原理。
故选 D。
3. 下表所示是在 20℃时，波长为 589.3nm 的光在几种介质中的折射率。
介质 折射率 介质 折射率
金刚石 2.42 氯化钠 1.54
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二硫化碳 1.63 酒精 1.36
玻璃 1.5～1.8 水 1.33
水晶 1.55 空气 1.00028
根据表中数据结合所学知识，在 20℃时，这种波长的光（ ）
A. 在金刚石中的速度最快 B. 由水进入水晶时，入射角小于折射角
C. 从玻璃射入空气时可能发生全反射 D. 从空气中射入二硫化碳中时频率会变小
【答案】C
【解析】
【详解】A．光在介质中 速度
可知在 20℃时，这种波长 光在金刚石中的折射率最大，故其在金刚石中的速度最小，故 A 错误；
B．从表中可得，在 20℃时，这种波长的光在水中的折射率为 1.33，在水晶中的折射率为 1.55。故在 20℃
时，这种波长的光由水进入水晶的过程，即从光疏介质射向光密介质，入射角大于折射角，故 B 错误；
C．从表中可得，在 20℃时，这种波长 光在玻璃中的折射率为 1.5～1.8，在空气中的折射率为 1.00028。
故在 20℃时，这种波长的光由玻璃进入空气的过程，即从光密介质射向光疏介质，故可能发生全反射，故
C 错误；
D．光的频率由光源决定，与介质无关，故光从空气中射入二硫化碳中时频率不变，故 D 错误；
故选 C。
4. 如图，一列简谐横波平行于 x 轴传播，图中的实线和虚线分别为 t=0 和 t=0.5s 时的波形图。已知平衡位
置在 x=3m 处的质点，在 0 到 0.5s 时间内运动方向不变。下列说法正确的是（ ）
A. 这列简谐波的周期为 1s B. 波速为 2m/s
C. 传播方向沿 x 轴正方向 D. t=0.5s 时 P、Q 两质点的速度相同
【答案】B
【解析】
【详解】A．因为 处的质点在 0 到 内运动方向不变，所以该处质点从平衡位置处经过四分之一
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个周期向下运动至负向位移最大处，即
解得周期为
故 A 错误；
B．由波形图可知
则波速
故 B 正确；
C． 处的质点在 时向下运动，根据同侧法可知波沿 轴负方向传播，故 C 错误；
D．t=0.5s 时，根据同侧法可知 P 质点向下运动，Q 质点向上运动，由图可知此时 P、Q 两质点的速度大小
相等，方向相反，故 D 错误；
故选 B。
5. 用同一双缝干涉实验装置做甲、乙两种光的双缝干涉实验，双缝到光屏的距离不变，获得的干涉条纹如
图 A、B 所示。下列说法正确的是（ ）
A. 甲光波长小于乙光波长
B. 相同情况下，乙光比甲光更容易发生明显的衍射现象
C. 在同一均匀介质中，甲光的传播速度大于乙光的传播速度
D. 甲、乙从同一玻璃射入空气时，发生全反射的临界角甲光小于乙光
【答案】C
【解析】
【详解】A．根据干涉条纹间距公式 ，由题图可知 ，则甲光波长大于乙光波长，故 A 错
误；
B．由于甲光波长大于乙光波长，则相同情况下，甲光比乙光更容易发生明显的衍射现象，故 B 错误；
C．由于甲光波长大于乙光波长，则甲光的频率小于乙光的频率，在同一均匀介质中，介质对甲光的折射率
小于对乙光的折射率，根据 ，可知甲光的传播速度大于乙光的传播速度，故 C 正确；
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D．根据 ，由于甲光的频率小于乙光的频率，可知甲、乙从同一玻璃射入空气时，发生全反射的
临界角甲光大于乙光，故 D 错误。
故选 C。
6. 一列沿 轴传播的简谐横波， 时刻的波形图如图 1 所示， 是介质中的两个质点，图 2 是质点
的振动图像。下列说法正确的是（ ）
A. 该波沿 轴正方向传播
B. 该波在传播过程中遇到 20m 的障碍物，能发生明显衍射现象
C. 质点 在 4s 内沿 轴传播的距离为 4m
D. 质点 在 2s 内运动的路程为 20cm
【答案】D
【解析】
【详解】A．由题图乙知，质点 点 时刻向 轴负方向振动，根据同侧法知，该波沿 轴负方向传播，
故 A 错误；
B．由题图甲和乙可知，该波波长 ，不能能发生明显衍射现象，故 B 错误；
C．质点 点在平衡位置上下振动，不会随波迁移，故 C 错误；
D． ，则质点 在 内运动的路程
故 D 正确；
故选 D。
7. 如图甲所示，细绳一端连接质量为 的金属小球，另一端固定于 点， 点处有力传感器（图中未画出）
可测出细绳的拉力大小。现将小球拉至图示位置处，由静止释放，使小球在竖直面内做简谐运动，细绳的
拉力大小随时间变化规律如图乙所示，图乙中 为已知量，下列说法正确的是（ ）
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A. 由图乙可知小球做简谐运动周期为
B. 若小球质量变大，摆动周期将会减小
C. 当地的重力加速度
D. 小球做简谐运动的摆长
【答案】C
【解析】
【详解】A．图像可知小球做简谐运动周期为 ，故 A 错误；
B．简谐运动周期与做简谐运动的物体质量无关，故 B 错误；
C．设小球在 0 时刻时，摆线方向与竖直方向夹角为 ，0 时刻球在最高点，有
时刻，球在最低点，有
根据动能定理有
联立解得重力加速度
故 C 正确；
D．根据
联立以上，解得摆长
故 D 错误。
故选 C。
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二、多选题（共 3 小题，每题 6 分，共 18 分。在每小题给出的四个选项中，有多个选项正确。
全部选对得 6 分，选不全得 3 分，有选错或不答不得分。）
8. 水面上停着 两条玩具小船（体积大小可忽略不计），相隔 10m。一列水波（视为横波）正在水面上
沿 连线的方向传播。在某一时刻，两船处于平衡位置，且它们间只有一个波峰。则这列波的波长可能
为（ ）
A. 5m B. 10m C. m D. 20m
【答案】BCD
【解析】
【详解】由题，两质点都经过平衡位置时，两质点之间的波峰只有一个，两质点间可能没有波谷、可能一
个波谷，也可能有两个波谷，设波长为 ，则可能对应的波长为 =2×10m=20m
也可能为 =10m
也可能为 = m= m
故选 BCD。
9. 如图所示，截面为半圆形的玻璃砖半径为 ， 为圆心， 为玻璃砖的对称轴。玻璃砖右侧有一个竖
直放置的足够大的平面镜，平面镜到左侧面的距离为 。现有一细光束水平沿方向距 点 处的
点射入，穿过玻璃砖后恰好射到 ，最后从玻璃砖左侧面射出。已知光在真空中的速度为 ，下列说法
正确的是（ ）
A. 光在玻璃中的折射率为
B. 光由 点射入到从玻璃砖左侧面射出的时间为
C. 若细光束从距 点为 的 点水平射入，则光在玻璃中传播的时间为
D. 改变细光束的频率，其他条件不变，穿过玻璃砖后一定能射到
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【答案】AC
【解析】
【详解】A．光路图如图所示
根据光路的对称性与光路的可逆性，依题意有
解得
在 中，根据余弦定理得
解得
则 为等腰三角形，根据几何关系得 ，
光在玻璃中的折射率
故 A 正确；
B．在玻璃中的光速
光在玻璃中通过的路程为
光在玻璃外通过的路程为
光由 点射入到从玻璃砖左侧面射出的时间
故 B 错误；
C．若细光束从距 点为 的 点水平射入时，几何关系可知，此时光在玻璃砖的入射关系与法线夹角
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为 ，发现有
故光在玻璃砖内发生了全发射，光路如上图，几何关系可知，光在玻璃砖内的路程
因为
则光在玻璃中传播的时间
故 C 正确；
D．不同的光束，频率不同，折射率不同，光的偏转不同，改变细光束的频率，其他条件不变，穿过玻璃砖
后不一定能射到 ，故 D 错误。
故选 AC。
10. 如图所示，物块 P、Q 在光滑水平面上一起做振幅为 A、周期为 T 的简谐运动，O 为平衡位置，MO 的
距离为振幅一半。已知弹簧的劲度系数为 k，弹簧弹性势能表达式为 ，P、Q 两物块可视为质点，
质量分别为为 2m、m，不计空气阻力，设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，取向右为正方向，t=0 时，P、Q
从 N 点静止释放，下列说法正确的是（ ）
A. P、Q 从 M 点到 O 点所用时间为
B. P、Q 的振动方程为
C. P 通过 O 点时的速度大小为
D. P、Q 间的动摩擦因数至少为
【答案】BD
【解析】
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【详解】B．设 P、Q 的振动方程为 ,角频率
当 t=0 时 x=-A 可知
可得振动方程为
选项 B 正确；
A．根据 可知，当 时解得
可知 P、Q 从 M 点到 O 点所用时间
选项 A 错误；
C．由能量关系
解得 P 通过 O 点时的速度大小为
选项 C 错误；
D．整体加速度最大值为
则对 Q 分析可知
可得
即 P、Q 间的动摩擦因数至少为 ，选项 D 正确。
故选 BD。
三、实验题（共 20 分）
11. 如图甲所示，用插针法测定玻璃砖折射率的实验。
（1）为取得较好的实验效果，下列操作正确的是（ ）
A. 必须选用上下表面平行的玻璃砖 B. 选择的入射角应尽量小些
C. 大头针应垂直地插在纸面上 D. 大头针 P1 和 P2 及 P3 和 P4 之间的距离适当大些
（2）在实验中，先在白纸上描出玻璃砖两个平行面的边界 a 和 b，正确操作后，作出的光路图如图甲所示。
然后以入射点 O 为圆心作圆，与入射光线、折射光线分别交于 A、B 点，再分别过 A、B 点作法线的垂线，
垂足分别为 M、N 点，如图乙所示。
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①在插 P4 时，应使 P4_________（填字母）；
A.只挡住 P1 的像 B.只挡住 P3 C.同时挡住 P3 和 P1、P2 的像
②该玻璃砖的折射率 n=_________（用图中线段的字母表示）；
（3）在确定玻璃砖边界线时，下列哪种错误会导致折射率的测量值偏大（ ）
A. B.
C. D.
【答案】（1）CD （2） ①. C ②. （3）D
【解析】
【小问 1 详解】
A．测玻璃的折射率的原理是折射玻璃上下表面不平行也能测出折射率，故 A 错误；
B．选择的入射角应尽量大一些，以减小测量误差，故 B 错误；
C．大头针应垂直地插在纸面上，防止产生误差，故 C 正确；
D．大头针 P1 和 P2 及 P3 和 P4 之间的距离适当大些，可减小确定光线时产生的误差，故 D 正确。
故选 CD。
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【小问 2 详解】
①[1]从 P3 和 P4 一侧观察时，P1、P2、P3、P4 应满足的关系是 P2 挡住 P1；P3 挡住 P1、P2 的像；P4 挡住 P3
和 P1、P2 的像。
故选 C。
②[2]玻璃的折射率
【小问 3 详解】
A．玻璃砖向下平移后实际的光路图，如图
画图时的入射角、折射角与实际的入射角、折射角相等，由折射定律可知，测出的折射率与玻璃砖折射率
相比相同，故 A 错误；
B．玻璃砖向上平移，入射角和折射角都不变，则由折射定律可知，折射率不变。故 B 错误；
C．比较实际光路图的折射角与实验光路图的折射角关系可知：折射角测量值偏大，则折射率偏小。故 C 错
误；
D．根据 ，图中折射角 r 偏小，则折射率偏大。故 D 正确。
故选 D。
12. 某班同学们用单摆测量重力加速度，实验装置如图甲所示。
（1）第一组同学在测量单摆的周期时，从单摆运动到最低点开始计时且记数为 1，到第 次经过最低点所
用的时间为 。在测量单摆的摆长时，先用毫米刻度尺测得摆球悬挂后的摆线长（从悬点到摆球的最上端），
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再用螺旋测微器测得摆球的直径为 （读数如图乙所示）。
①从图乙可知，摆球的直径为 _________mm。
②该小组的一位同学认为单摆周期为 ，并由此计算当地的重力加速度，他们的测量结果与实际值相
比将___________。（选填：偏大、偏小、不变）
（2）第二组同学经测量得到 7 组摆长 和对应的周期 ，画出 图线，坐标如图丙所示。若取
，利用 图线的斜率，求得当地重力加速度大小 ___________m/s2。处理完数据后，该
组同学发现在计算摆长时用的是摆线长度而未计入小球半径，这样__________（选填“影响”或“不影响”）
重力加速度的计算。
（3）在测量时，第三小组由于操作失误，致使摆球不在同一竖直平面内运动，而是在一个水平面内做圆周
运动，这时如果测出摆球做这种运动的周期，仍用单摆的周期公式求出重力加速度，则求出的重力加速度
与重力加速度的实际值相比___________（填“偏大”、“偏小”、“不变”）。
（4）第四小组同学在实验完成后提出了这样到问题，请回答：地面上周期为 2s 的单摆经常被称为秒摆。若
把该秒摆放在“天问一号”探测器中，探测器竖直发射加速离开地球表面时，此秒摆的周期____________
（选填“大于”、“小于”或“等于”）2s。
【答案】（1） ①. 5.980##5.981##5.979 ②. 偏大
（2） ①. 9.87 ②. 不影响
（3）偏大 （4）小于
【解析】
【分析】
【小问 1 详解】
[1]摆球的直径为
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[2]在一个周期内摆球有两次经过最低点，所以单摆的周期应该是
则得到的周期偏小，根据单摆的周期公式
可得
因为周期偏小，所以得到的重力加速度的测量值偏大。
【小问 2 详解】
[1]根据单摆的周期公式
可得
则图像斜率
由 图像中数据可知，图像斜率
故可得当地重力加速度大小
[2]如果在测量摆长时，忘记加摆球的半径 r，则在图像的斜率并没有受到影响，则不会影响重力加速度的计
算；
【小问 3 详解】
以 表示摆长， 表示摆线与竖直方向的夹角， 表示摆球的质量， 表示摆线对摆球的拉力， 表示摆
球圆锥摆运动的周期，由牛顿第二定律得
在竖直方向，由平衡条件得
解得
单摆运动的等效摆长 小于单摆摆长 ，则单摆周期的测量值偏小，根据单摆周期公式求出的重力加
速度偏大，即重力加速度的测量值偏大。
【小问 4 详解】
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探测器竖直发射加速离开地球表面时，探测器中的秒摆处于超重状态，此时秒摆所受的等效重力加速度增
大，而摆长 不变，根据单摆周期公式
可知周期会变小。地面上周期为 ，该秒摆随探测器竖直发射加速离开地球表面时周期会小于 。
【点睛】
四、计算题（共 34 分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤，只写出最后答
案的不给分。有数学计算的题，答案中必须明确写出数值和单位。）
13. 如图，一艘帆船静止在湖面上，帆船的竖直桅杆顶端高出水面 3m。距水面 4m 的湖底 点发出的激光
束，从水面出射后恰好照射到桅杆顶端，该出射光束与竖直方向的夹角为 53°（取 ）。已知水
的折射率为 。
（1）求桅杆到 点的水平距离；
（2）调整角度，湖面上能够有光射出的点到 点的最大距离。
【答案】（1）7m （2）
【解析】
【详解】（1）设光束从水面射出的点到桅杆的水平距离为 ，到 点的水平距离为 ；桅杆高度为 ， 点
处水深为 ；激光束在水中与竖直方向的夹角为 。由几何关系有 ，
由折射定律有
设桅杆到 P 点的水平距离为 ，则
联立可得
（2）由全反射
故有
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湖面上能够有光射出 点到 点的最大距离
14. 一列简谐横波在 时的波形图如图 a 所示，P、Q 是介质中的两个质点。图 b 是质点 Q 的振动图像。
求：
（1）波速及波的传播方向；
（2）质点 Q 的平衡位置的 x 坐标。
【答案】（1）18cm/s，波沿 x 轴正方向传播
（2）9cm
【解析】
【小问 1 详解】
由图 a 可以看出，该波的波长为
由图 b 可以看出，周期为
波速为
由图 b 知，当 时，Q 点向下运动，结合图 a 可得，波沿 轴正方向传播。
【小问 2 详解】
设质点 P、Q 平衡位置的 x 坐标分别为 、 。
由图 a 知， 处
因此
由图 b 知，在 时质点 P 处于平衡位置，经 ，其振动状态向 轴正方向传播至 Q 点处，
由此有
故质点 Q 的平衡位置的 x 坐标为
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15. 如图所示，倾角为 的斜面固定在水平面上，斜面底端固定一挡板。劲度系数 的轻
弹簧一段固定在挡板，另一端与一质量为 的小物块 B 相连，质量为 的小物块 A 紧挨
物块 B，A、B 间夹有一部分质量不计的火药。初始时，A、B 静止在斜面上，弹簧处于原长状态。A、B 与
斜面间的动摩擦因数 均为 。现引爆 A、B 间的火药，极短时间内 A，B 分离，A 在斜面上运动的最远
距离 ，已知弹簧的弹性势能表达式为 （ 为弹簧劲度系数， 为弹簧形变量），设最大
静摩擦力等于滑动摩擦力， 。求：
（1）火药引爆瞬间 A 受到的冲量大小；
（2）证明物块 B 沿斜面向上的运动为简谐运动；
（3）从引爆火药后到 B 第二次速度为 0 的过程 B 走过的路程。
【答案】（1）
（2）见解析 （3）
【解析】
【小问 1 详解】
A 上滑到最远过程，根据动能定理有
解得
根据动量的计算公式与
解得
【小问 2 详解】
对 B，根据动量守恒有
解得
B 处于平衡位置时，设弹簧压缩量为 ，则
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解得
B 向下偏离平衡位置的位移为 x 且向上运动时，弹簧的压缩量为 ，B 所受到的回复力大小为 F，则
故回复力大小
且 F 方向向上，x 方向向下，即 B 沿斜面向上的运动为简谐运动。
【小问 3 详解】
设 B 运动到最低点时弹簧压缩量为 ，B 从开始运动到运动到最低点的过程中，根据能量守恒有
解得
故 B 的振幅为
B 第二次沿斜面减速到 0 的过程中 B 走过的路程为为
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