黑龙江省牡丹江市第一高级中学2018-2019学年高二下学期期中考试物理试题 含解析

牡一中2017级高二学年下学期期中考试
物 理 试 题
一、单项选择题（本题共10小题，每小题4分，共40分.每题给出的四个选项中,只有一项是符合题目要求的）
1.关于机械振动与机械波的关系，下列说法正确的是（ ） A. 有机械波必有机械振动，有机械振动必有机械波 B. 由某振源产生的波，波的频率与振源的频率相同 C. 振源的振动速度与波速相等
D. 当振源振动一个周期时，波上的每个质点前进一个波长的距离 【答案】B 【解析】
【详解】A.有机械振动不一定有机械波，因为波的传播需要介质，如果没有介质，有振动却没有波，A 错误
B.因为所有质点都是重复波源的振动，所以波的频率与振源的频率相同，B 正确
C.波在同一介质中是匀速传播的，而振源的振动速度在周期的变化，两者没有直接关系，C 错误
D.每个质点都在自己的平衡位置附近振动，并不随着波的传播而迁移，D 错误
2.一正弦交变电流的电压随时间变化的规律如图所示．由图可知该交变电流 （ ）
A. 周期为0.125s
B. 电压的有效值为10 V
C. 电压的最大值为20 V
D. 电压瞬时值的表达式为u=20sin4πt （V ） 【答案】C 【解析】
【详解】由图像可知，交流电的周期为0. 25s ，选项A 错误；电压的最大值为20 V ，电压的有
效值为
=，选项C 正确，B 错误；28rad/s T
π
ωπ==，则电压瞬时值的表达式为
u=20sin8πt（V），选项D错误.
3.用单色光完成“杨氏双缝干涉实验”，光屏上形成的图样是
A. B. C.
D.
【答案】A
【解析】
【详解】用单色光完成“杨氏双缝干涉实验”，光屏上形成的图样是平行等距、明暗相间的条纹，故选A.
4.如图所示，实线和虚线分别表示振幅和频率均相同的两列简谐横波的波峰和波谷，此时M点是波峰与波峰的相遇点。

设两列波的振幅均为A，则（）
A. 图中位于Q处的质点正处于平衡位置
B. 图中位于P、N两处的质点正处于平衡位置
C. M点为振动的加强点，位移始终为2A
D. 从此刻起，经过半个周期，M点的位移为零
【答案】B
【解析】
【详解】由图知Q点是波谷和波谷叠加，正处在波谷，故A错误；P、N两点是波谷和波峰叠加，位移始终为零，即处于平衡位置，故B正确；由图可知M点为波峰与波峰相遇，振动的加强点，其振幅为2A，但并不是位移始终为2A，故C错误；M点为波峰与波峰相遇，半个周期后为波谷与波谷相遇，M点处于波谷，位移为-2A，故D错误.
R=Ω的电阻时，电5.有一大小和方向随时间变化的电流如图所示，周期为1s，当通过一阻值100
阻两端电压的有效值为（）
A. 12V
B. 10V
C. 15V
D. 85V 【答案】B 【解析】
【详解】由有效值的定义可得：2
22
1
122U I Rt I Rt T R
+=，代入数据得：
2
2
2
0.10.80.20.21U R R R
⨯+⨯⨯=⨯（）（），解得：410U V =，故选B.
6.医生诊病时用一种俗称“B 超”的仪器探测人体内脏的位置，发现可能的病变．这种仪器通过它的探头不断向人体发出短促的超声波（频率很高，人耳听不到的声波）脉冲，超声波遇到人体不同组织的分界面时会反射回来，又被探头接收．这些信号经电子电路处理后可以合成体内脏器的像，医生分析这些影像，做出医学诊断．这样的仪器使用超声波而不用普通的声波的原因是 A. 因为超声波波长更小，不容易发生衍射 B. 因为超声波波长更小，更容易发生衍射 C. 因为超声波波长更大，不容易发生衍射 D. 因为超声波波长更大，更容易发生衍射 【答案】A 【解析】
【详解】因为超声波频率很高，所以波长比较小在遇到障碍物时不容易发生衍射，使得影像比较清楚，故A 对；BCD 错； 故选A
7.如图所示理想变压器原线圈的匝数为n 1，副线圈的匝数为n 2，原线圈的两端a 、b 接正弦交流电源，电压表V 的示数为220V ，负载电阻R =44Ω，电流表A 1的示数为0.20A ．下列判断中正确的是
（）
A. 原线圈和副线圈的匝数比为2：1
B. 原线圈和副线圈的匝数比为5：1
C. 电流表A 2的示数为0.8A
D. 电流表A 2的示数为0.4A 【答案】B 【解析】
【详解】变压器的输出功率等于输入功率，则：2
112U I I R =，解得：22200.20
1.044
I A ⨯=
=，
由于原副线圈电流与匝数成反比，所以初级线圈和次级线圈的匝数比1221 1.050.21
n I n I ===，故B 正确，ACD 错误。

8.在某一均匀介质中由波源O 发出的简谐横波在x 轴上传播，某时刻的波形如图所示，其波速为5m/s ，则下列说法正确的是（ ）
A. 此时P 、Q 两质点运动方向相反
B. 波的周期为0.4s
C. 波的频率与波源的振动频率无关
D. 波速由波源和介质的性质共同决定 【答案】B 【解析】
【详解】波同时向两侧传播，根据对称性可知，此时P （-2m ，0cm ）、Q （2m ，0cm ）两点运动方向
相同，故A 错误；由图知波长λ=2m ，v =5m/s ，则周期为T=
v
λ
=0.4s ，选项B 正确；波在传播过程中是受迫振动，波的频率和波源的频率一致，故C 错误；波速只与介质有关，同种介质波速相同，故D 错误.
9.如图所示，一细束光经玻璃三棱镜折射后分解为互相分离的a 、b 、c 三束单色光.比较a 、b 、c 三束光，可知（ ）（折射率大的单色光波长小）
A. C 光的折射率最小
B. 当它们在真空中传播时，a 光的
速度最大
C. 分别用这三种光做光源，使用同样的装置进行双缝干涉实验，c 光的干涉条纹中相邻亮纹的间距最大
D. 若它们都从玻璃射向空气，a 光发生全反射的临界角最大 【答案】D 【解析】
【详解】c 光的偏折程度最大，则c 光的折射率最大，选项A 错误；在真空中各种色光传播的速度相等，故B 错误。

c 光的折射率最大，则波长短，根据λd
l
x =
∆可知，分别用这三种光做光源，使用同样的装置进行双缝干涉实验，c 光的干涉条纹中相邻亮纹的间距最小，选项C 错误；a 的折射率最小，由sin C =1/n 可知，若它们都从玻璃射向空气，a 光发生全反射的临界角最大，选项D 正确。

10.如图所示，置于空气中的厚玻璃板，AB 、CD 分别是玻璃板的上、下表面,且AB ∥CD .光线经AB 表面射向玻璃砖，折射光线射到CD 表面时，下列说法正确的是
( )
A. 不可能发生全反射
B. 有可能发生全反射
C. 只要入射角i足够大就能发生全反射
D. 不知玻璃折射率，无法判断
【答案】A
【解析】
【详解】临界角等于光从真空射入介质折射时最大的折射角，由图看出，入射光线在AB面上的折射角一定小于临界角，由题AB∥CD，折射光线射到CD表面时入射角与AB面上的折射角相等，所以入射角一定小于临界角，所以折射光线射到CD表面时一定不会发生全反射。

故选A。

【点睛】本题要紧扣全反射的条件：一、光线从光密介质射入光疏介质；二入射角大于临界角．也可以根据光路可逆原理分析．
二、多项选择题（本题共6小题，每小题4分，共24分.每个小题给出的四个选项中，有多个选项是符合题目的要求，少选得2分，多选、错选、均不给分）
11.在飞机的发展史中有一个阶段，飞机上天后不久，飞机的机翼很快就抖动起来，而且越抖越厉害，后来人们经过了艰苦的探索，利用在飞机机翼前缘处装置一个配重杆的方法，解决了这一问题，在飞机机翼前装置配重杆的主要目的是（）
A. 改变机翼的固有频率
B. 防止共振现象的产生
C. 使机翼更加牢固
D. 加大飞机的惯性
【答案】AB
【解析】
飞机的机翼（翅膀）很快就抖动起来，是因为驱动力的频率接近机翼的固有频率发生共振，在飞机机翼前装置配重杆，是为了改变机翼的固有频率，使驱动力的频率远离固有频率，故A、B正确。

点晴：解决本题的关键知道共振的条件；当驱动力的频率接物体的固有频率，会发生共振．以及解决共振的方法，使驱动力的频率远离固有频率。

12.关于全反射，下列说法中正确的是( )
A. 光从光密介质射向光疏介质时可能发生全反射
B. 光从光疏介质射向光密介质时可能发生全反射
C. 光从折射率大的介质射向折射率小的介质时可能发生全反射
D. 光从折射率小的介质射向折射率大的介质时可能发生全反射
【答案】AC
【解析】
【详解】光从光密介质射向光疏介质时，当入射角大于临界角时会发生全反射，选项A正确，B错误；光密介质的折射率较大，则光从折射率大的介质射向折射率小的介质时可能发生全反射，选项C正确，D错误。

13.一列沿x轴正向传播的机械波，在t=0时的波形图如图所示，下列说法正确的是（）
A. 该波的波长为8m
B. 在t=0时，x=2m
的质点速度最大C. 在t=0时，x=4m的质点向y轴负方向运动D. 在t=0时，x=6m的质点的加速度为0 【答案】A 【解析】【详解】A、由波动图象可读出一个周期的波长为m8=λ；故A正确.
B、x=2m处的质点在t=0时刻处于波峰处，则位移最大，根据振动规律可知加速度最大，速度为零；故B错误.
C、波的传播向右，运用同侧法(质点振动方向和传播方向在波的同侧)可知x=4m的质点振动向上；故C错误.
D、x=6m的质点在t=0时刻处于波谷位置，则振动加速度最大，瞬时速度为零；故D错误.
故选A
14.如图所示是一玻璃球体，其半径为R，O为球心，AB为水平直径。

M点是玻璃球的最高点，来自B点的光线BD从D点射出，出射光线平行于AB，已知∠ABD＝30°，光在真空中的传播速度为c，则( )
A. 此玻璃的折射率为3
B. 光在玻璃球体中的传播速率为3c
C. 该玻璃球的临界角应小于45°
D. 若增大∠ABD，光线不可能在DM 段发生全反射现象 【答案】AC 【解析】
【详解】由几何知识可得入射角 i =∠ABD =30°，折射角 r =2∠ABD =60°，则此玻璃的折射率为
3sinr
n sini ==，故A 正确。

光在玻璃球内传播的速度3c v n =，选项B 错误；由
132
sinC n =
=C ＜45°，选项C 正确；若增大∠ABD ，当光线经过M 点射出时入射角为45°，入射角已经大于临界角，所以光线可能在DM 段发生全反射现象，故D 错误。

15.在均匀介质中选取平衡位置在同一直线上的9个质点，相邻两质点的距离均为L ，如图甲所示。

一列横波沿该直线向右传播，t ＝0时到达质点1，质点1开始向下运动，经过时间Δt 第一次出现如图乙所示的波形，则该波的( )
A. 周期为Δt ，波长为8L
B. 周期为Δt ，波速为t
L
∆8 C. 周期为
23Δt ，波速为t L ∆12 D. 周期为
2
3
Δt ，波长为8L 【答案】CD 【解析】
【详解】由图读出波长λ=8L 。

横波沿该直线向右传播，图示时刻质点9的振动方向向上。

由题波源1的起振动方向向下，则第一次出现如图乙所示的波形，振动传到质点9后，又传播了
1
2
周期，
则时间△t与周期的关系为△t=1.5T，T=2
3
△t；故波速为
12L
v
T t
λ
==．故CD正确，AB错误。

16.一列简谐横波沿x轴传播，图甲为t＝4s时的波形图，P、Q是介质中的两个质点。

图乙为质点P的振动图象，则（）
A. 波的传播方向为沿x轴正方向
B. 波的传播方向为沿x轴负方向
C. 波速为2.5m/s
D. 质点Q平衡位置的坐标为50/3m
【答案】BCD
【解析】
【详解】由图乙可知t=4s时，质点P向下振动，由波形图可知波的传播方向为沿x轴负方向，选
项A错误，B正确；由于T=8s，λ=20m，则
20
m/s 2.5m/s
8
v
T
λ
===，选项C正确；由数学知识
可知，质点Q平衡位置的坐标为
201550
15m m m
33
-
+=，选项D正确.
三、计算题
17.半径为R、折射率n2
=O为圆心，相同频率的单色光束a、b相互平行，从不同位置进入介质，光线a在O点恰好发生全反射。

求：
①玻璃砖发生全反射的临界角C；
②光束a、b在玻璃砖底产生两个光斑间的距离0B。

【答案】①45︒②R 3
3 【解析】
①a 光线在O 点恰好发生全反射，有 1
n sinC
=
其中 n 2=解得： 045C = ②由①中的结论和几何关系可知，b 光线在玻璃砖顶的入射角i 45=，折射角为r ，由折射定律有：
sin sin =
i
n r
解得：030r = 根据几何关系有： OB Rtan r =解得：3OB =
18.如图，一列简谐横波沿x 轴方向传播，实线为t ＝0时的波形图，虚线为t ＝0.5 s 时的波形图．已知该简谐波的周期大于0.5 s ．求：
(1)该简谐波的周期 (2)该简谐波的波速
【答案】(1)该简谐波的周期12
3
T s =或22T s = (2)该简谐波的波速16m v s =或22m v s = 【解析】 【分析】
(1)根据波形图的变化得出波传播时间与周期的关系，求出波的周期。

(2)用波速与波长、周期关系求出波速。

【详解】(1)若波沿x 轴正方向传播，实线为t ＝0时的波形图，虚线为t ＝0.5 s 时的波形图，该简谐波的周期大于0.5 s ，则波传播的距离134x λ∆=
，130.54T s =，周期123
T s = 若波沿x 轴负方向传播，，实线为t ＝0时的波形图，虚线为t ＝0.5 s 时的波形图，该简谐波的周期大于0.5 s ，则波传播的距离214x λ∆=，21
0.54
T s =，周期22T s = (2)由波形图知，波的波长4m λ= 若波沿x 轴正方向传播，波速
11
4623
m
m v s s T λ
=
=
=
若波沿x 轴负方向传播，波速22422m m v s
s T λ
=== 【点睛】未明确波的传播方向时，要讨论波传播方向带来的多解。

19.在桌面上有一倒立的玻璃圆锥，其顶点恰好与桌面接触，圆锥的轴（图中虚线）与桌面垂直，过轴线的截面是边长为a 的等边三角形，如图所示．有一半径为r 的圆柱形平行光束垂直入射到圆2c.求：
（1）光束在桌面上形成的光斑半径R
（2）光束在玻璃中传播的时间
t
【答案】（1）R=2r （26a 【解析】
【分析】 平行光束垂直入射到圆锥的底面上，方向不变射到母线上发生折射，由于入射角等于60°，而玻璃的折射率为1.5，可得临界角小于45°，所以会发生光的全反射，反射光线却恰好垂直射出．故可根据几何关系可确定光斑的半径光束在桌面上形成的光斑半径R ；根据几何知识求光束在玻璃中传播的距离，由c n v
=
求出光束在玻璃中传播的速度，从而求得光束在玻璃中传播的时间t ． 【详解】（i ）设玻璃临界角为C ，根据n C 1sin =①，得45C =︒②； 光线垂直圆锥底面BC 射入玻璃时，直线传到AB 面．由几何关系可知入射角 60i =︒， 由于6045i C =︒>=︒，所以光线会在AB 面上发生全反射③，
光路如图，由几何关系知，反射光线恰好垂直AC 面射出④，
由几何关系可知：AE=2r ，在△AEG 中，由于∠AEG=∠AGE=30°，则AG=AE=2r⑤，
所以，由旋转对称性可知光束在桌面上形成的光斑半径R=2r⑥；
（ii ）由于△AEH 为等边三角形，所以EF=AN ，
故光线在玻璃中的传播距离始终为sin60L DE EF MN AN AM a =+=+==︒⑦，
其余入射点的光线在玻璃中的传播距离类似证明均为L ， 光线在玻璃中的传播时间L t v
=⑧，而c n v =⑨， 联立解得sin 6062na a t c c
︒==⑩； 另解：（ii ）如图，经过任意入射点P 的光线在玻璃中的传播传播路径为PQS ，由于△AQT 为等边三角形，所以QS=AJ ，
故光线在玻璃中的传播距离始终为sin 60L PQ QS MJ AJ AM a =+=+==︒⑦ 光线在玻璃中的传播时间L t v
=⑧，而c n v =⑨， 联立解得sin 606na a t c ︒==⑩ 【点睛】解决光学问题的关键要掌握全反射的条件、折射定律sin sin =
i n r 、临界角公式n C 1sin =、光速公式c v n
=
，画出光路图，运用几何知识结合解决这类问题．。