山西省新绛县第二中学2020-2021学年高二下学期期中考试物理试题含答案解析

山西省新绛县第二中学【最新】高二下学期期中考试物理试
题
学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________
一、单选题
1．如图所示，套在水平光滑金属杆上振动的弹簧振子，下列叙述正确的是（）
A．在最大位移时加速度为零；
B．在平衡位置时动能为零；
C．在平衡位置的回复力为零；
D．在最大位移时弹性势能为零．
2．一弹簧振子沿一直线作简谐振动，当振子的位移为负值时，下列说法正确的是（）
A．其速度一定为正值，加速度一定为正值；
B．其速度可能为负值，加速度一定为正值；
C．其速度一定为负值，加速度可能为负值；
D．其速度一定为正值，加速度可能为正值．
3．一列沿x轴正方向传播的简谐横波，t=0时刻的波形如图中实线所示，t=0．2s时刻
的波形如图中的虚线所示，则下列说法中正确的是（填入正确选项前的字母）（）
A．质点P的运动方向向右
B．波的周期可能为
4 15
s
C．波的频率可能为1．25Hz
D．波的传播速度可能为20m/s
4．如图是光线由空气进入全反射玻璃棱镜、再由棱镜射入空气的光路图．指出哪种情况是可以发生的（）
A．B．
C．D．
5．为了减少光学元件的反射损失,可在光学元件表面镀上一层增透膜,利用薄膜的干涉相消来减少反射光.如果照相机镜头所镀膜对绿光的折射率为n,厚度为d,它使绿光在垂直入射时反射光完全抵消,那么绿光在真空中的波长λ0为
A．d
4B．nd
4
C．4d D．4nd
6．如下图所示．甲为沿x轴传播的一列简谐横波在t＝0时刻的波动图象，乙图为参与波动质点P的振动图象，则下列判断正确的是()
A．经过0.5 s时间，质点P沿波的传播方向向前传播2 m
B．该波的传播方向沿x轴正方向
C．该波的传播速率为4 m/s
D．该波在传播过程中若遇到8m的障碍物，能发生明显衍射现象
7．有一摆长为l的单摆，悬点正下方某处有一小钉，当摆球经过平衡位置向左摆动时，摆线的上部被小钉挡住，使摆长发生变化．现使摆球做小幅度摆动，摆球从右边最高点M至左边最高点N运动过程的闪光照片如图所示（悬点和小钉未被拍入）．P为摆动中的最低点，已知每相邻两次闪光的时间间隔相等，由此可知，小钉与悬点间的距离为（）．
A．3
4
l B．
1
2
l C．
1
4
l D．无法确定
8．如图所示，有四列简谐波同时沿x轴正方向传播，波速分别是v、2v、3v和4v，a、b是x轴上所给定的两点，且ab=lm.在t时刻a、b两点间的4列波的波形分别如图所示，
则由该时刻起四个图中a点出现波峰的先后顺序和频率由高到低的先后顺序依次是
A．①②③④，④②①③B．②④③①，④②③①
C．②④①③，④①②③D．③②④①，②④①③
9．如图所示，S1、S2是两个相干波源，它们振动同步且振幅相同．实线和虚线分别表示在某一时刻它们所发出的波的波峰和波谷．关于图中所标的a、b、c、d四点，下列说法中正确的是（填入正确选项前的字母）（）
A．该时刻a质点振动最弱，b、c质点振动最强，d质点振动既不是最强也不是最弱B．该时刻a质点振动最弱，b、c、d质点振动都最强
C．再过T/4后的时刻a、b、c三个质点都将处于各自的平衡位置，因此振动最弱D．a质点的振动始终是最弱的，b、c、d质点的振动始终是最强的
二、多选题
10．如图所示，MM′是空气与某种介质的界面，一条光线从空气射入介质的光路如图所示，那么根据该光路图做出下列判断中正确的是
A．该介质的折射率为
2
B(c真空中光速)
C．光线从介质射向空气时有可能发生全反射
D．光线由介质射向空气时全反射的临界角大于45°
11．如图所示，一束白光从左侧射入肥皂薄膜，下列说法正确的是()
A．人从右侧向左看，可以看到彩色条纹
B．人从左侧向右看，可以看到彩色条纹
C．彩色条纹水平排列
D．彩色条纹竖直排列
12．如图所示为一列简谐横波t时刻的图象，已知波速为0.2m／s．以下结论正确的是（）
A．经过0.5s，质点a、b、c通过的路程均为75cm
B．从t时刻起，若质点a比质点b先回到平衡位置，则波沿x轴负方向传播
C．图示时刻质点a、b、c所受的回复力大小之比为2∶1∶3
D．振源的振动频率为2.5Hz
三、实验题
13．在观察光的干涉现象的实验中，将两片刀片合在一起，在涂有墨汗的玻璃片上划出不同间隙的双缝；按图所示的方法，让激光束通过自制的双缝．
（1）保持缝到光屏的距离不变，换用不同间隙的双缝，双缝的间隙越小，屏上明暗相间的条纹间距________（填“越大”或“越小”）；
（2）保持双缝的间隙不变，光屏到缝的距离越大，屏上明暗相间的条纹间距________（“越大”或“越小”）；
（3）在狭缝间的距离和狭缝与屏的距离都不变的条件下，用不同颜色的光做实验，发现用蓝色光做实验在屏上明暗相间的条纹间距比用红色光做实验时________（“大”或“小”）；
（4）实验观察到光屏上呈现明暗相间的条纹，试运用波动理论对明纹的形成予以解释．答：________________
14．某同学在做“利用单摆测重力加速度”的实验中，先测得摆线长为97.50 cm，摆球直径为2.00 cm，然后用秒表记录了单摆振动50次所用的时间，如图所示，则：
(1)该摆摆长为______cm，秒表所示读数为______s.
(2)如果测得的g值偏小，可能的原因是( )
A．测摆线长时摆线拉得过紧
B．摆线上端悬点未固定，振动中出现松动，使摆线长度增加了
C．开始计时时，秒表过迟按下
D．实验中误将49次全振动记为50次
(3)为了提高实验精度，在实验中可改变几次摆长l并测出相应的周期T，从而得出一组对应的l与T的数据，再以l为横坐标，T2为纵坐标，将所得数据连成直线如图所示，并求得该直线的斜率为k，则重力加速度g＝______(用k表示)．
四、解答题
15．绳上有一简谐横波向右传播，当绳上某一质点A向上运动达最大位移时，在其右方
相距0.30米的质点B刚好向下运动达到最大位移．若已知波长大于0.15米，求该波波长？
16．如图所示，ABC是一个透明的薄壁容器，内装液体，当光垂直射向AC面时，光在AB面恰好发生全反射，已知光在真空中的传播速度为c，求液体的折射率及光在该液体中的传播速度多大？
17．半径为R的半圆形玻璃砖截面如图所示，O点为圆心，光线a沿半径方向进入玻璃后恰好在O点发生全反射，光线b平行于光线a，从最高点进入玻璃后折射到MN上的D点，已知光线a与MN的夹角为60°，求OD的长度是多少？
参考答案
1．C
【解析】
简谐振动物体经过平衡位置时，回复力为零，速度最大，动能最大，故C正确，B错误；在最大位移处，回复力F=-kx最大，故加速度最大；弹簧形变量最大，弹性势能最大，故AD错误．故选C．
2．B
【解析】
当振子的位移为负值时，由a=-kx/m知，加速度一定为正值，而速度方向有两种可能，可能为正值，也可能为负值，故ACD错误，B正确．故选B．
点睛：本题关键熟悉弹簧振子额运动规律，熟悉其速度、加速度、位移的变化规律，知道简谐运动的特征：a=-kx/m．
3．C
【解析】
简谐横波沿x轴方向传播，质点P只沿竖直方向振动，不会向右移动．故A错误．由图，
得到t=（n+1
4
）T，n=0，1，2……，则周期
0.8
41
4
41
t
T s
n n
==
++
，因为n为整数，T不可
能为
4
15
s．故B错误．由上，频率
41
1
0.8
n
f Hz
T
+
==，当n=0时，f=1.25Hz，故C正确．若
波速v=20m/s，则在t=0.2s内波传播的路程x=vt=4m，根据波形图象，波向右传播的最短距离6m，向左传播的最短距离18m，所以波速不可能为20m/s．故D错误．故选C．
点睛：知道两个时刻的波形，根据波的周期性，得到的是波速和周期的通项．要知道介质中质点不“随波逐流”．
4．A
【解析】试题分析：全反射产生的条件是光从光密介质射入光疏介质，入射角大于临界角．根据折射定律和能否发生全反射，分析光路是否正确．
解：光线垂直射入棱镜，方向不变，射到棱镜斜面上时，入射角大于棱镜的临界角（大约42°），而发生全反射，由于入射角为45°，反射角等于45°，反射光线再垂直射出棱镜，故此光路是可能发生的，故A光路是可能的，BCD不可能，故A正确，BCD错误．
故选A
5．D
【解析】本题考查薄膜干涉。

设绿光在膜中的波长为λ，则由d=λ/4，得λ=4d ；则绿光在真空中的波长为：λ0=nλ=4nd 。

故选D 。

点睛：光的透射能力是由薄膜的厚度决定，当厚度正好使得两反射光的光程差等于半个波长，出现振动减弱的现象．此时光的透射性最强．
6．C
【解析】
质点只在自己的平衡位置附近上下振动，并不随波的传播方向向前传播．故A 错误．在乙图上读出t=0时刻P 质点的振动方向沿y 轴负方向，在甲图上，根据波形的平移法判断得知该波的传播方向沿x 轴负方向．故B 错误．甲图是波动图象，由甲读出该波的波长为λ=4m ．乙图是振动图象，由乙图读出周期为T=1s ，则波速为4/v m s T λ
==，故C 错误．由于该波
的波长为4m ，所以该波在传播过程中若遇到8m 的障碍物，不能发生明显的衍射现象．故D 错误．故选C ．
点睛：根据波动图象能读出波长、由质点的振动方向判断波的传播方向，由振动图象读出周期和质点的振动方向等等，都学习振动和波部分应具备的基本能力，要加强训练，熟练掌握． 7．A
【详解】
设每相邻两次闪光的时间间隔为t ，则由图可知摆球在右侧摆动的周期为：
18T t =
在左侧摆动的周期为：
24T t =
12:2:1T T =
设左侧摆长为l 1,则：
12T =
22T =联立解得：
114
l l =
所以小钉与悬点的距离：
134
s l l l =-= 故选A.
8．B
【解析】
由图象可知，四列波的波长分别为：λ1=l 、λ2= 2l
、λ3=2l 、λ4= 2
l ．由周期T=λ/v 可知，周期分别为：T 1= l v ，T 3=2 3l v ，T 2=224l l v v =，T 4=248l l v v
=．则T 1＞T 3＞T 2＞T 4，所以由频率f=1/T 知，频率由高到低的先后顺序依次是④②③①．由该时刻起a 点出现波峰的时间分别为：
11144l t T v ==，221416l t T v ==，33146l t T v ==，4433432l t T v
== 可见，t 2＜t 4＜t 3＜t 1．所以a 点出现波峰的先后顺序依次是②④③①．故B 正确，ACD 错误．故选B ．
9．B
【解析】
【详解】
此时b 质点处是两列波波峰与波峰叠加的地方，c 质点处是波谷与波谷叠加的地方，振动是最强的．d 处在振动加强点的连线上，振动也是最强的．即b 、c 、d 质点振动都最强．a 处是波峰与波谷相遇处振动最弱，且振动加强点的振动总是加强，减弱点的振动总是减弱的，故A 错误，B 正确．；但振动加强点并不是始终是最强的，该处质点也上下振动，因此D 错误；图示时刻a 在平衡位置，b 在波峰，c 在波谷，再过T/4后的时刻a 、b 、c 三个质点都将处于各自的平衡位置，但bc 两点的振动始终是加强的．故C 错误．故选B
点睛：在波的干涉现象中，振动加强点的振动始终是加强的，但质点在简谐运动，其位移随时间是周期性变化的．
10．BCD
【详解】
由图知，入射角 i =60°，折射角 r =45°，
则折射率为6045sini sin n sinr sin ︒===︒，故A 错误．光
在介质中的传播速度为 c v n ===，故B 正确．光线从介质射向空气时，只要入
射角大于等于临界角就能发生全反射，故C 正确．设光线由介质射向空气时全反射的临界
角为C ，则1sin 452sinC n =
=>=，则得：C >45°，故D 正确． 11．BC
【解析】
前后表面的反射光在前表面发生叠加，所以在薄膜的左侧出现条纹，由于各种色光的波长不一样，所以在薄膜的左侧出现彩色条纹．因为路程差即（膜的厚度的两倍）是半波长的偶数倍，振动加强，为亮条纹，路程差是半波长的奇数倍，振动减弱，为暗条纹．所以出现亮条纹时，膜的厚度相同，则彩色条纹水平排列．故BC 正确，AD 错误．故选BC ．
点睛：解决本题的关键知道光波干涉的条件，知道什么情况下出现明条纹，什么情况下出现暗条纹．
12．BCD
【解析】
由图知，λ=8cm=0.08m ，则该波的周期0.080.40.2T s s v λ
===，时间t=0.5s=114
T ．质点在一个周期内通过的路程是4A ，则知质点c 通过的路程为5A=5×15cm=75cm ．若此刻质点a 、
b 的振动方向向下，a 的速度增大，通过的路程大于75cm ．b 的速度减小，通过的路程小于75cm ，反之，a 、b 的振动方向向上，a 的速度减小，通过的路程小于75cm ．b 的速度增大，通过的路程大于75cm ，故A 错误．从t 时刻起质点a 比质点b 先回到平衡位置，说明此刻a 、b 向下运动，由波形平移法可知，波沿x 轴负方向传播，故B 正确．由图知a 、b 、
c 的位移大小分别为10cm 、5cm 和15cm ，三个质点都做简谐运动，由F=-kx ，k 相同，则得回复力大小之比等于位移大小之比，为2：1：3．故C 正确．振源的振动频率为
f=1/T=1/0.4Hz=2.5Hz ，故D 正确．故选BCD ．
点睛：本题考查基本的读图能力，要抓住做简谐运动的质点在一个周期内通过的路程是4A ，只有在平衡位置或最大位移处出发的质点，经过T/4时间通过的路程才是A ．
13．（1）越大；（2）越大；（3）小；
（4）同一色光透过双缝的光形成相干光源，在光屏相遇，有的区域光振动加强，有的区域光振动减弱，光振动加强区域呈现明纹．
【解析】
试题分析：（1）根据双缝干涉的条纹间距公式L x d
λ=，条纹间距与双缝的间隙d 成反比；
故保持缝到光屏的距离不变，换用不同间隙的双缝，双缝的间隙越小，屏上明暗相间的条纹间距越大；
（2）根据双缝干涉的条纹间距公式L x d
λ=，条纹间距与光屏到缝的距离成正比；故保持双缝的间隙不变，光屏到缝的距离越大，屏上明暗相间的条纹间距越大； （3）根据双缝干涉的条纹间距公式L x d λ=
，条纹间距与光波长成正比；蓝光波长小于红光波长，故用蓝色光做实验在屏上明暗相间的条纹间距比用红色光做实验的小；
（4）同一色光透过双缝的光形成相干光源，在光屏相遇，有的区域光振动加强，有的区域光振动减弱，光振动加强区域呈现明纹．
考点：双缝干涉
14．（１）98.50（２）75.2（３）B （４）2
4g k
π= 【详解】 试题分析：（1）单摆的摆长 2.097.5098.5022
d L l cm cm cm =+=+=线； 小表盘表针超过了半刻线，故：t=60s+15．2s=75.2s ．
（2）测摆线时摆线拉得过紧，则摆长的测量量偏大，则测得的重力加速度偏大．故A 错误．摆线上端未牢固地系于悬点，振动中出现松动，使摆线长度增加了，振动周期变大，而测得的摆长偏小，则测得重力加速度偏小．故B 正确．开始计时，秒表过迟按下，测得单摆的周期偏小，则测得的重力加速度偏大．故C 错误．实验中误将49次全振动数为50次．测得周期偏小，则测得的重力加速度偏大．故D 错误．故选B ．
（3）由单摆的周期公式：2T =，224T L g π=，图线的斜率24k g π=，解得24g k
π= 考点：利用单摆测重力加速度
【名师点睛】
本题考查了“利用单摆测重力加速度”实验中数据测量的方法和减小读数误差的技巧，掌握单摆的周期公式，并能灵活运用．
15．0.6m 或0.2m
【解析】
【详解】
据题意知，A 、B 两质点是反相点，其平衡位置间的距离为半个波长的奇数倍，由波的性质
得
△x =nλ+
12 λ=0.30m ，n=0，1，2，… 当n =0时，λ0=0.6 m ；
当n =1时，λ1=0.2 m ；
当n =2时，λ2=0.12 m ＜0.15 m ．
故该波的波长有两种可能值，一是λ0=0.6 m ，二是λ1=0.2 m ．
16．（1
）3 （2
）2
c 【解析】设液体的折射率为n ，光在里面传播的速度为v ，发生全发射的临界角为C ，则由题意知：C=60°
所以1160n sinC sin ===︒ 又因为c n v =
，所以c v n ==． 17
R 【解析】
由题意得：临界角C=30°则：112sin 30n C sin =
==︒
光线b 入射，由折射定律有：30 sin n sinr
︒＝ 得：sinr=14
， 所以：OD=Rtanr=
解得：． 点睛：本题是简单的几何光学问题，其基础是作出光路图，根据几何知识确定入射角与折射角，根据折射定律求解．。