辽宁省实验中学分校2016-2017学年高二下学期期中考试物理试题

辽宁省实验中学分校2016-2017学年度下学期期中测试物理学科高二年级
一、选择题（4×12=48分，1-7单选，8-12多选）
1.做简谐运动的单摆摆长不变，若摆球质量增加为原来的4倍，摆球经过平衡位置时速度减小为原来的12
，则单摆振动的( ) A. 频率、振幅都不变 B. 频率、振幅都改变 C. 频率不变，振幅改变 D. 频率改变，振幅不变 【答案】C 【解析】
由单摆的周期公式2T =A 是反映单摆运动过程中的机械能能大小的物理量，由2
12
k E mv =
可知，摆球经过平衡位置时的动能不变，但摆球质量改变，摆球运动时重力势能变化，因此摆球的机械能改变，从而导致振幅改变，故B 正确，ACD 错误； 故选B 。

2. 在双缝干涉实验中，以白光为光源，在屏上观察到彩色干涉条纹，若在双缝中的一缝前放一红色滤光片（只能透过红光），另一缝前放一绿色滤光片（只能透过绿光），这时： A. 只有红色和绿色的干涉条纹，其它颜色的双缝干涉条纹消失 B. 红色和绿色的干涉条纹消失，其它颜色的干涉条纹仍然存在 C. 任何颜色的干涉条纹都不存在，但屏上仍有亮光 D. 屏上无任何亮光 【答案】C 【解析】
红光与绿光能到达屏上，因红光与绿光频率不同，所以不能发生干涉，所以任何颜色的干涉条纹都不存在，但屏上仍有亮光，C 对。

3.一弹簧振子做简谐运动，周期为T 则以下说法正确的是： （ ）
A. 若t 时刻和（t ＋Δt ）时刻振子运动位移的大小相等，方向相反，则Δt 一定是T 的整数倍
B. 若t 时刻和（t ＋Δt ）时刻振子速度的大小相等、方向相反，则Δt 一定等于T/2的整数倍
C. 若Δt ＝T ，则在t 时刻和（t ＋Δt ）时刻振子的加速度一定相等
D. 若Δt ＝T /2，则在t 时刻和（t ＋Δt ）时刻弹簧的长度一定相同 【答案】C 【解析】
t 时刻和（t+△t）时刻的位移大小相等，方向相同，表示质点经过同一位置，经过的时间△t 不一定等于T 的整数倍．故A 错误．当质点经过同一位置或关于平衡位置对称位置时速度可能等大、反向，故△t 不一定
等于
12T 的整数倍．故B 错误．经过△t=T，t 时刻和（t+△t）时刻的位移一定相同，故加速度kx a m
=- 一定相同．故C 正确．2
T
t =，质点位移大小相等，方向相反，但弹簧长度一定不相等．故D 错误．故选C.
点睛：本题考查对简谐运动过程的理解能力．也可以画简谐运动图象，更形象直观地分析位移、速度、加速度的关系.
4.如图所示为沿水平方向的介质中的部分质点，每相邻两质点的距离相等，其中O 为波源．设波源的振动周期为T ，t=0时刻波源通过平衡位置开始竖直向下振动，经过T/4质点1开始振动，则下列关于各质点的振动和介质中的波的说法中错误的是（ ）
A. 介质中所有质点的起振方向都是竖直向下的，且图中质点9起振最晚
B. 图中所画出的质点起振时间都是相同的，起振的位置和起振的方向是不同的
C. 图中质点8的振动完全重复质点7的振动，只是质点8振动时，通过平衡位置或最大位移的时间总比质点7通过相同位置时落后T/4
D. 只要图中所有质点都已振动了，质点1与质点9的振动步调就完全一致，但如果质点1发生的是第100次振动，则质点9发生的就是第98次振动 【答案】B 【解析】
波源的起振方向通过平衡位置竖直向下，介质中各质点的起振方向也都竖直向下，波向右传播，质点9起振最晚．故A 正确．图中所画出的质点起振的时间依次落后，起振位置不同，但起振方向相同，都是竖直向下．故B 错误．当波传到质点8时，质点8的振动完全重复质点7的振动，由题知道，波从质点7传到
质点8的时间为
4T ，则质点8振动时，通过平衡位置或最大位移的时间总比质点7通过相同位置时落后4
T ．故C 正确．设相邻两质点间距离为s ，则由题得到波长为λ=4s ，质点1与质点9的距离为S=8s=2λ，图中所有质点都振动后，质点1与质点9的振动情况完全相同，步调完全一致，波从质点1到质点9时，质点1已振动了2次，所以如果质点1发生的是第100次振动，则质点9发生的就是第98次振动．故D 正确．本题选错误的，故选B.
点睛：机械波基本特点是：介质中各质点随着波源做受迫振动，起振方向都与波源相同，各质点的振动情况概括起来为：“前带后，后跟前”．
5.当使用高压水枪时，我们感受到比较强的反冲作用，如图，一水枪与软管相连，打开开关后，以30m/s 的速度每秒喷出1kg 的水，若水枪入口与出口的口径相同，则水对该水枪作用力的大小及方向是（ ）
A. 30N ，沿③的方向
B. 30N ，沿②的方向
C. 60N ，沿①的方向
D. 60N ，沿②的方向
【答案】B 【解析】
以水为研究对象，运用动量定理得：1
0Ft m v =-水 ，代入解得，水流受到的平均作用力为：30F N =，方向沿出口的方向和进水口的角平分线上，根据牛顿第三定律可知，水对该水枪作用力的大小是30N ，方向是沿②的方向，故B 正确，ACD 错误。

点睛：本题要建立起物理模型，把握喷水的过程遵守力与动量之间的关系，要知道动量定理常用来求平均作用力。

6.如图所示，位于介质Ⅰ和Ⅱ分界面上的波源S ，产生两列分别沿x 轴负方向与正方向传播的机械波。

若在两种介质中波的频率及传播速度分别为f 1、f 2和v 1、v 2，则
A. f 1＝2f 2v 1＝v 2
B. f 1＝f 2v 1＝2v 2
的
C. f 1＝f 2v 1＝0.5v 2
D. f 1＝0.5f 2v 1＝v 2 【答案】B 【解析】
试题分析：同一波源的频率相等，所以有12f f =，从图中可得122λλ=，故根据公式v f λ=可得122v v =，故B 正确
考点：考查了机械波传播
【名师点睛】本题的关键是知道波的频率由波源决定，即使波从一种介质进入另一种介质，频率不变，与介质无关，然后从图中得出波长关系，然后根据公式 【此处有视频，请去附件查看】
7.一列波在介质中向某一方向传播，如图所示为此波在某一时刻的波形图，并且此时振动还只发生在M 、N 之间，已知此波的周期为T ，Q 质点速度方向在波形图中是向下的，下面说法中正确的是（ ）
A. 波源是M ，由波源起振开始计时，P 点已经振动时间T
B. 波源是N ，由波源起振开始计时，P 点已经振动时间
34T
C. 波源是N ，由波源起振开始计时，P 点已经振动时间4T
D. 波源M ，由波源起振开始计时，P 点已经振动时间4
T
【答案】C 【解析】
由于此时Q 点向下振动，且Q 质点右方邻近的质点在Q 点下方，则波向左传播，N 是波源．振动从N 点传播到M 点，经过一个周期，又从波源N 起振开始计时，需经34
T ，P 点才开始起振，故P 质点已振动了4T
，故
C 正确．故选C.
点睛：根据质点的振动方向判断波的传播方向要熟练掌握，波在一个周期内传播的距离是一个波长，由传
的
播的距离可确定传播的时间．
8.关于机械振动和机械波下列说法正确的是（）
A. 有机械振动就有机械波
B. 机械波中各质点的振幅一定与振源的振幅相同
C. 机械波中除振源外的各质点均做受迫振动
D. 机械波中各质点的振动周期相同
【答案】CD
【解析】
有机械振动，还要有传播振动介质，故有振动不一定就有机械波，选项A错误；机械波中各质点的振幅不一定与振源的振幅相同，选项B错误；机械波中除振源外的各质点均做受迫振动，选项C正确；机械波中各质点的振动周期都等于振源的振动周期，故振动周期相同，选项D正确；故选CD.
9.如图所示，一束光从空气中射向折射率n
的某种玻璃的表面，i表示入射角，则下列说法中不．正确
的是( )
A. 当i＞45°时会发生全反射现象
B. 无论入射角是多大，折射角r都不会超过45°
C. 欲使折射角r＝30°，应以i＝45°的角度入射
D. 当入射角tan i
时，反射光线跟折射光线恰好垂直
【答案】BCD
【解析】
试题分析: 当入射角i=0°时光能从空气进入玻璃，故发生了折射，A错误；当入射角是90°时，根据折射定律，解得：r=45°，所以无论入射角i是多大，折射角r都不会超过45°．B正确；欲使折射角r=30°，根据折射定律，解得：i=45°，故C错误；当，有，设入
射角为i，折射角为r，根据折射定律，解得sinr=cosi，所以反射光线跟折射光线恰好互相垂直时，故D正确。

考点：光的折射定律
10.一弹簧振子沿x轴振动，振幅为4 cm. 振子的平衡位置位于x轴上的o点.图甲中的a ,b,c,d为四个不同的振动状态：黑点表示振子的位置，黑点上箭头表示运动的方向．图乙给出的①②③④四条振动图线，可用于表示振子的振动图象是（）
A. 若规定状态a时t＝0，则图象为①
B. 若规定状态b时t＝0，则图象为②
C. 若规定状态c时t＝0，则图象为③
D. 若规定状态d时t＝0，则图象为④
【答案】AD
【解析】
【详解】A．若规定a状态时t=0，则由图1可知，此时a位移为3cm，振动方向沿x轴正方向，则对应于图中的①图象，故A正确；
B．图2中的②图象t=0时，质点位移为3cm，振动方向沿x轴负方向，而图1中b状态此时位移为2cm，故B错误；
C．图1中的c状态此时位移为-2cm，振动方向沿x轴负方向，而图2中的③图象描述的t=0时，质点沿x 轴正方向运动，故C错误；
D．图1中d状态，此时在负的最大位移（波谷），下一时刻将沿x轴正方向运动，和图2中④振动图象描述的一致，故D正确。

【点睛】本题考察了振动图象的物理意义，要能正确从振动图象获取：振幅、周期、质点每时刻的速度、加速度、位移、振动方向等信息.
11.带有1/4光滑圆弧轨道质量为M 的滑车静止置于光滑水平面上，如图所示，一质量也为M 的小球以速度
v 0水平冲上滑车，到达某一高度后，小球又返回车的左端，则
A. 小球以后将向左做平抛运动
B. 小球将做自由落体运动
C. 此过程小球对小车做的功为
2012
Mv D. 小球在弧形槽上升的最大高度为20
2v g
【答案】BC 【解析】
试题分析：小球和小车组成的系统，在水平方向上动量守恒，小球越过圆弧轨道后，在水平方向上与小车的速度相同，返回时仍然落回轨道，根据动量守恒定律判断小球的运动情况．对小车，运用动能定理求小球对小车做的功．当小球与小车的速度相同时，小球上升到最大高度，由动量守恒定律和机械能守恒定律结合求解最大高度．
小球滑上滑车，又返回，到离开滑车的整个过程中，系统水平方向动量守恒．选取向右为正方向，由动量
守恒定律得：012Mv Mv Mv =+，由机械能守恒定律得：2
220121
11
222
Mv Mv Mv =
+，解得：
1200v v v ==，，即小球在水平方向上速度为零，离开后做自由落体运动，故B 正确A 错误；对小车，运用动能定理得：小球对小车做的功22
0011022
W Mv Mv =
-=，故C 正确；当小球与小车的速度相同时，小球上升到最大高度，设共同速度为v ．规定向右为正方向，运用动量守恒定律得02Mv Mv =，根据能量守恒定律得，有：
22
011 222
Mv Mv mgh -⋅= ，代入数据得2
04v h g =，D 错误．
12. 一列简谐横波沿x 轴正方向传播，图（a ）是t=0时刻的波形图，图（b ）和图（c ）分别是x 轴上某两处质点的振动图像。

由此可知，这两质点平衡位置之间的距离可能是
A. m
B. m
C. 1m
D. m
【答案】BD 【解析】
图（b ）所示质点在t=0时在正向最大位移处，图（c ）所示质点在t=0时，x=-0.05（振幅的一半），运动方向沿y 轴负方向，结合波形图找到对应的点，若图（c ）所示质点在图（b ）所示质点的左侧有
1243n n λλλ
λλ+++＝ ，当n=0时，B 正确；若图（c ）所示质点在图（b ）所示质点的右侧有2 623
n n λλλ
λλ+++＝，当n=0时，D 正确．故选BD. 【此处有视频，请去附件查看】
二、实验题源:
13.某同学用“插针法”做测定玻璃折射率实验时，他的方法和操作步骤都正确无误，但他处理实验记录时，发现玻璃砖的两个光学面aa'和bb'不平行如图，则（ ）
A ．P 1P 2与P 3P 4两条直线平行
B ．P 1P 2与P 3P 4两条直线不平行
C ．他测出的折射率偏大
D ．他测出的折射率不受影响 【答案】BD 【解析】
由折射定律及光路可逆知，出射光线与入射光线一定不平行，但所测折射率1
2
sin n sin θθ=仍然正确．故BD 正确，AC 错误．故选BD ． 【此处有视频，请去附件查看】
14.用单摆测重力加速度的实验中，组装单摆时，在摆线上端的悬点处，用一块开有狭缝的橡皮夹牢摆线，再用铁架台的铁夹将橡皮夹紧．如图1所示．
（1）这样做的目的是__ A ．保证摆动过程中摆长不变 B ．可使周期测量得更加准确 C ．使摆长不可调节
D ．保证摆球在同一竖直平面内摆动
（2）下列振动图象真实地描述了对摆长约为1m 的单摆进行周期测量得四种操作过程，图象横坐标原点表示计时开始，ABCD 均为30次全振动的图象，已知sin5°=0.087，sin15°=0.26，这四种操作过程合乎实验要求且误差最小的是__
（3）某小组发现单摆静止时摆球重心在球心的正下方，但仍将悬点到球心的距离当成摆长L ，通过改变摆线长度，测得6组L 和对应的周期T ，画出图象L ﹣T 2，选取A 、B 两点，坐标如图2．则重力加速度的表达式g=_____，此得到的结果与摆球重心在球心处相比，将______（选填“偏大”、“偏小”或“相同”）．
【答案】 (1). A (2). A (3). ()
222
4B A B A
L L T T π-- (4). 相同
【解析】
（1）在摆线上端的悬点处，用一块开有狭缝的橡皮夹牢摆线，再用铁架台的铁夹将橡皮夹紧，是为了防止动过程中摆长发生变化，如果需要改变摆长来探究摆长与周期关系时，方便调节摆长，故A 正确，BCD 错误．故选A ．
（2）当摆角小于等于5°时，我们认为小球做单摆运动，所以振幅约为：1×0.087m=8.7cm ，当小球摆到最低点开始计时，误差较小，测量周期时要让小球做30-50次全振动，求平均值，所以A 合乎实验要求且误差最小．
（3
）由单摆周期公式2T = 得，2
2
4gT L π
= ，则24g k π= ，g=4π2k ； 由图象可知，图象的斜率22
B A
B A L L k T T -=
-，
则222
4()B A B A
L L g T T π-=- 由图象可知l 与T 2成正比，由于单摆摆长偏大还是偏小不影响图象的斜率k ，因此摆长偏小不影响重力加速度的测量值，用图线法求得的重力加速度准确，该同学得到的实验结果与摆球重心就在球心处的情况相比，将相同．
点睛：掌握单摆的周期公式，从而求解加速度，摆长、周期等物理量之间的关系；摆长要注意是悬点到球心的距离，一般可利用摆线长度加球的半径的方式得到，题目中的方式不是特别常用；本题考查了单摆测重力加速度实验的误差分析，有一定的难度；由单摆周期公式求出l 与T 2的关系式，是正确解题的关键．
三、计算题
15.用不可伸长的细线悬挂一质量为M 的小木块，木块静止，如图所示．现有一质量为m 的子弹自左方水平射向木块，并停留在木块中，子弹初速度为v 0，求
（1）子弹射入木块瞬间子弹和木块的共同速度
（2）子弹和木块一起上升的最大高度（已知摆线的最大偏角小于90度）
【答案】（1）mv m M
+ （2）2222()m v m M g + 【解析】
（1）规定向右为正方向，由子弹射入木块瞬间系统动量守恒可得：mv 0=（m+M ）v 所以子弹射入木块后的共同速度为：0m v v m M
=+ （2）之后子弹和木块一起上升，该阶段机械能守恒：
12
（M+m ）v 2=（M+m ）gh ， 可得上升的最大高度为()22
02 2m v h g M m =+．
点睛：子弹射木块是一种常见的物理模型，由于时间极短，内力远大于外力，故动量守恒；系统接下来的运动是摆动，也是一种常见的物理模型，机械能守恒，当然，能用机械能守恒定律解的题通常都能用动能定理解决.
16.如图所示，横截面为半圆形的某种透明柱体介质，截面ABC 的半径R=10 cm ，直径AB 与水平屏幕MN 垂直并与A 点接触。

由红光和紫光两种单色光组成的复色光沿半径方向射向圆心O ，已知该介质对红光和紫光
的折射率分别为1n =2n =。

(i)求红光和紫光在介质中传播的速度比；
(ii)若逐渐增大复色光在O 点的入射角，使AB 面上刚好只有一种色光射出，求此时入射角的大小及屏幕上两个亮斑的距离。

【答案】
(1)
12v v = (2) i
＝45º，10d =+ 【解析】
(1)由折射率c n v
=
故红光和紫光在介质中传播的速度比1221v n v n ==(2)增加入射角，紫光先发生全反射，其折射光线消失，
设紫光的临界角C ，
有：21sin C n == 所以 C=450
此时入射角45i C ==
光路如图
红光入射角i ，有1sin sin r n i =
可得sin r = 两斑点PQ 的间距：tan R d R r
=+ 带入数值得
10d =+或171cm
17.如图，简谐横波在t 时刻的波形如实线所示，经过Δt =3s ，其波形如虚线所示。

己知图中x 1与x 2
相距
1m ，波的周期为T ，且2T <Δt <4T 。

求该机械波可能的最小波速。

【答案】（1）若波速向右5m/s （2）若波速向左20/3m/s
【解析】
由图象可以看出，波长为 λ=7m ；2T ＜△t＜4T ，故波传播的距离△x 的范围为：2λ＜△x＜4λ；
（1）若波向右传播，△x=15m 或22m ；波速为：
15/5/3x v m s m s t === 或22/3
m s 该机故最小波速 5m/s ； （2）若波向左传播，△x=20m 或27m ；波速为：20/3x v m s t ==或27 /9/3m s m s =；故最小波速 20/3m/s ；。