2019-2020学年甘肃省静宁县第一中学高二下学期期中考试物理试题(实验班) 解析版

甘肃省静宁县第一中学2019-2020学年高二下学期期中考试
物理试题（实验班）解析版
第I卷（选择题）
一、选择题（本题共14道小题，每小题4分，共56分。

其中1—10题的四个选项中只有一个选项正确，11—14题的四个选项中有两个或两个以上选项正确，全部选对得4分，选对但选不全的得2分，有错选的得0分。

）
1.下列说法中正确的是
A. 声源向静止的观察者运动，观察者接收到的频率小于声源的频率
B. 麦克斯韦预言了电磁波的存在；楞次用实验证实了电磁波的存在
C. 由电磁振荡产生电磁波，当波源的振荡停止时，空间中的电磁波立即消失
D. 宇宙飞船以接近光速的速度经过地球时，地球上的人观察到飞船上的时钟变慢
【答案】D
【解析】
A、声源向静止的观察者运动时，产生多普勒效应，则观察者接收到的频率大于声源的频率，故A错误．
B、麦克斯韦预言了电磁波的存在，赫兹用实验证实了电磁波的存在，故B错误．
C、电磁波由电磁振荡产生，但它是一种能量形式，若波源的电磁振荡停止，空中的电磁波不会立即消失，故C错误．
D、根据钟慢效应，宇宙飞船高速经过地球附近时，地球上的人观察飞船是在做高速运动，所以飞船上的时钟变慢了；故D正确．故选D．
【点睛】本题考查光学、相对论以及电磁波的基本性质，要注意明确各对应规律的掌握，牢记对应的规律即可．
2. (2011年双十中学月考)下列说法正确的是( )
A. 太阳光通过三棱镜形成彩色光谱，这是光的干涉的结果
B. 用光导纤维传送图像信息，这是光的衍射的应用
C. 眯着眼睛看发光的灯丝时能观察到彩色条纹，这是光的偏振现象
D. 在照相机镜头前加装偏振滤光片拍摄日落时水面下的景物，可使景像清晰
【答案】D
【解析】
【详解】A．太阳光通过三棱镜形成彩色光谱，是由于不同色光在介质中折射率不同产生的色散现象，A错；
B ．用光导纤维传送图像信息是利用了光的全反射，B 错；
C ．眯着眼睛看发光的灯丝时观察到彩色条纹是光的衍射现象，C 错；
D ．在照相机镜头前加装偏振滤光片拍摄日落时水面下的景物，滤去了水面的反射光，使景像清晰，D 正确。

故选D 。

3.关于简谐运动，下列说法正确的是（ ）
A. 做简谐运动物体所受的回复力方向不变，始终指向平衡位置
B. 在恒力的作用下，物体可能做简谐运动
C. 做简谐运动物体速度越来越大时，加速度一定越来越小
D. 做简谐运动物体的加速度方向始终与速度方向相反
【答案】C
【解析】
【详解】A ．回复力是使做简谐运动的物体返回平衡位置并总指向平衡位置的力，所以物体在远离和靠近平衡位置时的方向不同，A 错误；
B ．物体做简谐运动中回复力满足
F x κ=-
即回复力大小与位移大小成正比，方向与位移方向相反，所以在恒力的作用下，物体不可能做简谐运动，B 错误；
C ．做简谐运动物体速度越来越大，说明物体向着平衡位置运动，物体受回复力越来越小，加速度一定越来越小，C 正确；
D ．做简谐运动物体的加速度方向始终指向平衡位置，速度方向与物体运动方向相同，物体做简谐运动过程中，加速度方向和速度方向有时相同，有时相反，D 错误。

故选C 。

4.“两弹一星”可以说长了中国人的志气，助了中国人的威风。

下列核反应方程中，属于研究“两弹”的基本核反应方程的是（ ）
①1441717281N+He O+H → ②235190136192038540U+n Sr+Xe+10n →
③238234492902U Th+He → ④23411120H+H He+n →
A. ①②
B. ②③
C. ②④
D. ③④
【答案】C
【解析】
【详解】研究“两弹”的基本核反应方程的是核聚变方程和核裂变方程，②是核裂变方程，④是核聚变方程，①是人工核反应方程，③是衰变方程，故C 正确，ABD 错误。

故选C 。

5.光照射到某金属表面，金属表面有光电子逸出，则
A. 若入射光的频率增加，光的强度减弱，那么逸出电子的最大初动能可能不变
B. 若入射光的频率不变，光的强度减弱，那么单位时间内逸出电子的数目减少
C. 若入射光的频率不变，光的强度减弱到不为零的某一数值时，可能不再有电子逸出
D. 若入射光的频率增加，而强度不变，那么单位时间内逸出电子数目不变，而光电子的最大初动能增大
【答案】B
【解析】
【详解】A ．发生光电效应的条件是入射光的频率大于截止频率．若入射光的频率增加，根据km E h W ν=-电子的最大初动能一定变大．所以A 错；
B ．若入射光的频率不变，光电效应发生，光的强度减弱，那么单位时间内逸出电子数目减少，B 对；
C ．只要频率大于金属的极限频率，那么一定会有光电子逸出，C 错；
D ．频率增加，光子的最大初动能一定变大，光照强度不变，则单位时间内照射的光子数减少，所以逸出的光电子数减小，D 错．
故选B 。

6.双缝干涉实验装置如图所示，绿光通过单缝S 后，投射到具有双缝的挡板上，双缝S 1和S 2与单缝的距离相等，光通过双缝后在与双缝平行的屏上形成干涉条纹。

屏上O 点距双缝S 1和S 2的距离相等，P 点是距O 点最近的第一条亮条纹。

如果将入射的绿光换成红光或蓝光，讨论屏上O 点及其上方的干涉条纹的情况是：
①O 点是红光的亮条纹；
②红光的第一条亮条纹在P 点的上方；
③O 点不是蓝光的亮条纹；
④蓝光的第一条亮条纹在P 点的上方。

其中正确的是（ ）
A. 只有①②正确
B. 只有①④正确
C. 只有②③正确
D. 只有③④正确
【答案】A
【解析】
【详解】因为O到双缝的路程差为0，知O点出现亮条纹，根据双缝干涉的条纹间距公式知，
L x
d λ
=，入射光由绿光换成红光，波长增大，则相邻条纹间距变大，则距O点的最近第一条亮纹与O点的距离增大，则P点的上方。

而蓝光波长比绿光短，蓝光的第一条亮条纹在P 点的下方，故①②正确，故A正确，BCD错误。

故选A。

7.用同一光电管研究a、b两种单色光产生的光电效应，得到光电流I与光电管两极间所加电压U的关系如图．下列说法中正确的是()
A. a光光子的频率大于b光光子的频率，a光的强度小于b光的强度
B. a光光子的频率小于b光光子的频率，a光的强度小于b光的强度
C. 如果使b光的强度减半，则在任何电压下，b光产生的光电流强度一定比a光产生的光电流强度小
D. 另一个光电管加一定的正向电压，如果a光能使该光电管产生光电流，则b光一定能使该光电管产生光电流
【答案】D
【解析】
【详解】AB．由图像可得b光照射光电管时反向截止电压大，使其逸出的光电子最大初动能大，所以b的频率大，光子的能量大．由图像可知，a光的饱和光电流大于b光，故a的光强大于b光，故AB错误；
C．如果使b光的强度减半，则只是b光的饱和光电流减半，在特定的电压下，b光产生的光
电流强度不一定比a光产生的光电流强度小，选项C错误；
D．因b光的频率大于a光，故另一个光电管加一定的正向电压，如果a光能使该光电管产生光电流，则b光一定能使该光电管产生光电流，选项D正确；
故选D．
【名师点睛】要熟练掌握所学公式，明确各个物理量之间的联系．如本题中折射率、临界角、光子能量、最大初动能等都有光的频率有关；对于本题解题的关键是通过图象判定a、b两种单色光谁的频率大，反向截止电压大的则初动能大，初动能大的则频率高，故b光频率高于a 光的．逸出功由金属本身决定．
8.虹是由太阳光射入雨滴（球形）时，经一次反射和两次折射而产生色散形成的。

现有白光束L由图示方向射入雨滴，a、b是经反射和折射后的其中两条出射光线，如图所示，下列说法中错误的是（）
A. 光线b在水滴中传播时的波长较长
B. 光线a在雨滴中的折射率较大
C. 若分别让a、b两色光通过同一双缝装置，则b光形成的干涉条纹的间距较大
D. 光线a在雨滴中的传播速度较大
【答案】D
【解析】
【分析】
【详解】AB．画出光路图，如图所示
分析可知，第一次折射时，a光的折射角较小，b光的折射角较大，而入射角相等，根据折射定律有
sin sin i
n
r
=
知，光线a在雨滴中的折射率较大，b光的折射率较小，则光线b的频率较小，波长较长，故AB正确，不符合题意；
C．双缝干涉条纹的间距与波长成正比，光线b波长较长，则b光形成的干涉条纹的间距较大，故C正确，不符合题意；
D．根据
c
v
n
=
因光线a在雨滴中的折射率较大，故光线a在雨滴中的传播速度较小，故D错误，符合题意。

故选D。

9.如图，一束光由空气射向半圆柱体玻璃砖，O点为该玻璃砖截面的圆心，下图能正确描述其光路图的是（）
A. B.
C. D.
【答案】A
【解析】
试题分析：光从空气进入玻璃在分界面上会发生折射，且折射角小于入射角，故B、D错误；光从玻璃进入空气折射角应大于入射角，所以C错误；从光密进入光梳，若满足入射角大于临界角的情况，则会发生全反射，故A正确．
考点：本题考查光的折射、全反射
10.在匀强磁场中有一个静止的氡原子核（22286Rn）,由于衰变它放出一个粒子,此粒子的径迹与反冲核的径迹是两个相互外切的圆,大圆与小圆的直径之比为42∶1,如图所示,那么氡核的衰变方程应为（）
A. 222222086871.Rn Fr e -→+
B. 222218486842 .Rn Po He →+
C. 222222086851.Rn At e →+
D. 222220286851
.Rn At H →+ 【答案】B
【解析】
【详解】原子核的衰变过程满足动量守恒，可得两带电粒子动量大小相等，方向相反，就动量大小而言有
m 1v 1=m 2v 2
由带电粒子在匀强磁场中圆周运动的半径公式可得 mv r qB =
所以 11222142 1
d r q d r q === 分析ABCD 四个选项，满足42：1关系的只有B ，故B 正确，ACD 错误。

11.如图所示，水下光源S 向水面A 点发射一束光线，折射光线分成a 、b 两束，则（ ）
A. a 、b 两束光相比较，a 光波动性较强
B. 用同一双缝干涉实验装置分别以a 、b 光做实验，a 光的干涉条纹间距小于b 光的干涉条纹间距
C. 若保持入射点A位置不变，将入射光线顺时针旋转，则从水面上方观察，b光先消失
D. 在水中a光的速度比b光的速度大
【答案】ACD
【解析】
【详解】A．由图知，b光的偏折程度大，所以b光的折射率大，则b光的频率大，波长小，则a光的波动性较强，故A正确；
B．由公式
L
x
d
λ
∆=可知，由于b光的波长小，用同一双缝干涉实验装置分别以a、b光做实验，
a光的干涉条纹间距大于b光的干涉条纹间距，故B错误；
C．b光的折射率大，根据
1
sin C
n
=可知，b光的临界角小，若保持入射点A位置不变，将入
射光线顺时针旋转，则从水面上方观察，b光先发生全反射，最先消失，故C正确；
D．由图知，b光的偏折程度大，所以b光的折射率大，根据
c
v
n
=在水中a光的速度比b光
的速度大，故D正确。

故选ACD。

12.如图所示为氢原子的能级图，一群氢原子处于n=4的激发态，在向较低能级跃迁的过程中向外发出光子，用这些光照射逸出功为1.90 eV的金属铯，下列说法正确的是（）
A. 这群氢原子能发出6种频率不同的光，其中从n=4跃迁到n=3所发出的光的波长最长
B. n=4的氢原子只能吸收特定的能量，不可能吸收1eV的能量
C. 金属铯表面所发出的光电子的初动能最大值为12.75 eV
D. 金属铯表面所发出的光电子的初动能最大值为10.85 eV
【答案】AD
【解析】
【详解】A．根据
2 46
C=
知，这群氢原子能发出6种频率不同的光，其中从n=4跃迁到n=3所发出的光子频率最小，波
B ．处在n=4的氢原子能量为0.85eV ，可以吸收1eV 的能量，从而出现电离现象，故B 错误； CD ．从n =4跃迁到n =1辐射的光子能量最大，则有
h ν =-0.85 eV -（-13.60）eV=12.75eV
根据光电效应方程得，光电子的最大初动能
0km E h W ν=-=12.75 eV -1.90eV=10.85eV
故C 错误，D 正确。

故选AD 。

13.如图所示，沿x 轴正方向传播的一列简谐横波在某时刻的波形图为一正弦曲线，其波速为200m/s ，下列说法中正确的是（ ）
A. 从图示时刻开始质点a 的加速度将减小
B. 从图示时刻开始，经过0.01 s ，质点a 通过的路程为0.2 m
C. 若此波遇到另一列波并发生稳定的干涉现象，则另一列波的频率为50 Hz
D. 若该波传播过程中遇到宽约4 m 的障碍物，不会发生明显的衍射现象
【答案】AC
【解析】
【分析】
【详解】A ．a 点在最大位移处，该时刻正向平衡位置运动，位移减小，所以加速度将减小，故A 正确；
B ．由波的图象可知波长4m λ=，则周期为
4s 0.02s 200
T v λ
=== 0.01s 为半个周期，所以经过0.01s ，a 点经过的路程为2A =0.4m ，故B 错误；
C ．该波的频率为
11Hz 50Hz 0.02
f T === 而发生稳定干涉条件是两列波的频率相等，所以另一列波的频率与该波频率相同，应为
D ．该波的波长为0.4m ，当障碍物的尺寸与该波波长相同，能发生明显衍射；而此时障碍物的尺寸约为4m ，故会发生衍射现象，但是不明显，故D 错误。

故选AC 。

14.如图所示，甲为一列简谐波在某一时刻的波形图，乙为介质中x =2m 处的质点P 以此时刻为计时起点的振动图象，质点Q 的平衡位置位于x =3.5m 处，下列说法正确的是（ ）
A. 这列波的传播速度为20 m/s
B. 这列波沿x 轴正方向传播
C. 在0.3s 时间内，质点P 向右移动了3 m
D. t =0.1s 时，质点P 的加速度大于点Q 的加速度
【答案】BD
【解析】
【详解】A ．由图知，波长为4m λ=，周期为T =0.4s ，则波速为
10m /s v T λ=
=
故A 错误； B ．由乙图读出，t =0时刻质点P 的速度向上，由波形的平移法可知，这列波沿x 轴正方向传播，故B 正确；
C ．根据波的传播特点可知，质点并不随波向前迁移，而是在平衡位置附近做简谐运动，故C 错误；
D ．当t =0.1s 时，质点P 处于最大位移处，据简谐运动的特点可知，此时加速度最大；而质点Q 此时不在最大位移处，所以质点P 的加速度大于质点Q 的加速度，故D 正确。

故选BD 。

二、实验题（本题共2道小题，共13分）
15.用双缝干涉测光的波长．实验装置如图所示，已知单缝与双缝间的距离L 1=100mm ，双缝与屏的距离L 2=700mm ，双缝间距d =0.25mm ．用测量头来测量亮纹中心的距离．测量头由分
划板、目镜、手轮等构成，转动手轮，使分划板左右移动，让分划板的中心刻线对准亮纹的中心（如图所示），记下此时手轮上的读数，转动测量头，使分划板中心刻线对准另一条亮纹的中心，记下此时手轮上的读数．
（1）分划板的中心刻线分别对准第1条和第4条亮纹的中心时，手轮上的读数如图所示，则对准第1条时读数x 1=_______mm 、对准第4条时读数x 2=_______mm
（2）写出计算波长λ的表达式，λ=_________（用符号表示），λ=_____mm(保留三位有效数字)
【答案】 (1). 2.190或2.191 (2). 7.869或7.870 (3). ()212
3d x x L - (4). 6.76×
10-4 【解析】
【详解】（1）[1]．测第1条时固定刻度读数为2mm ，可动刻度读数为0.01×19.1=0.191mm ，所以最终读数为2.191mm ．
[2]．测第4条时固定刻度读数为7.5mm ，可动刻度读数为0.01×36.9=0.369mm ，所以最终读数为7.869mm ．
（2）[3][4]．根据双缝干涉条纹的间距公式L
x d
λ=
，知 122
4()
3d x x xd L L λ-∆=
=． 代入数据得：
40.25(7.869 2.191)
mm 6.7610mm 3700
λ--=
=⨯⨯．
16.用单摆测定重力加速度的实验装置如图所示。

(1)组装单摆时，应在下列器材中选用_____（选填选项前的字母）。

A．长度为1 m左右的细线
B．长度为30 cm左右的细线
C．直径为1.8 cm的塑料球
D．直径为1.8 cm的铁球
(2)测出悬点O到小球球心的距离（摆长）L及单摆完成n次全振动所用的时间t，则重力加速度g=_____（用L、n、t表示）。

(3)用多组实验数据作出T2－L图象，也可以求出重力加速度g。

已知三位同学作出的T2－L图线的示意图如图中的a、b、c所示，其中a和b平行，b和c都过原点，图线b对应的g值最接近当地重力加速度的值。

则相对于图线b，下列分析正确的是_____（选填选项前的字母）。

A．出现图线a的原因可能是误将悬点到小球下端的距离记为摆长L
B．出现图线c的原因可能是误将49次全振动记为50次
C．图线c对应的g值小于图线b对应的g值
(4)某同学在家里测重力加速度。

他找到细线和铁锁，制成一个单摆，如图所示，由于家里只有一根量程为30 cm的刻度尺，于是他在细线上的A点做了一个标记，使得悬点O到A点间的细线长度小于刻度尺量程。

保持该标记以下的细线长度不变，通过改变O、A间细线长度以改变摆长。

实验中，当O、A间细线的长度分别为l1、l2时，测得相应单摆的周期为T1、T2．由此可得重力加速度g=_____（用l1、l2、T1、T2表示）。

【答案】(1). AD(2).
22
2
4n L
t
π
(3). B(4).
()
2
12
22
12
4l l
T T
π-
-
【解析】
【详解】（1）[1]单摆模型需要满足的两个基本条件是：摆线长远大于小球的直径和小球的密度越大越好，故AD正确，BC错误；
故选AD。

（2）[2]由题可知，单摆的周期为
t
T
n
=
根据单摆周期公式有
2L
T
g =
解得
22
2
4n L g
t
π
=
（3）[3]A．b图线为正确图线，a图线与b图线相比，测量的周期相同时，摆长短，说明测量摆长偏小，故A错误；
B．c图线与b图线相比，测量摆长相同时，周期偏小，可能出现的原因是多记了全振动次数，故B正确；
C．根据单摆周期公式
2L
T
g =
解得
2
2
4
T L
g
π
=，图线斜率小，说明g偏大，故C错误。

故选B。

（4）[4]设A到铁锁重心的距离为l，有
1
1
2
l l
T
g
π
+
=，2
2
2
l l
T
g
π
+
=
联立消去l解得
()
2
12
22
12
4l l
g
T T
π-
=
-
三、计算题（本大题共4小题，共41分）
17.一列简谐横波在t=0时刻的波形如图所示，质点P此时刻沿-y运动，经过0.1s第一次到达
平衡位置，波速为5m/s，那么，求：
（1）该波的传播方向；
（2）质点P的振动周期；
（3）图中Q点（坐标为x=7.5m的点）的振动方程.
【答案】（1）沿-x方向传播；（2）1.2s；（3）()
5cos cm
y tπ
=
【解析】
【详解】（1）质点P此时刻沿-y运动，振动比左侧邻近的波峰振动早，所以该波沿-x方向传
播；
（2）由波形图可知：6
λ=m，则周期为
1.2s
T
v
λ
==
（3）由图知，质点振幅为A=5cm，周期为1.2s，则Q点的振动方程为
y=2
cos cm
A t
T
π
（）=5cos cm
tπ
（）
18.如图所示，半圆玻璃砖的半径R=12cm，直径AB与光屏MN垂直并接触于A点．一束激光a
从半圆弧表面上射向半圆玻璃砖的圆心O，光线与竖直直径AB之间的夹角为60°，最终在光
屏MN 上出现两个光斑，且A 点左侧光斑与A 之间距离为43cm ．求：
①玻璃砖的折射率；
②改变激光a 的入射方向，使光屏MN 上只剩一个光斑，求此光斑离A 点的最远距离． 【答案】（1）3n = （2）122AE cm =
【解析】 【分析】
（1）根据折射定律和反射定律作出光路图，根据几何关系求出折射角，从而求得玻璃砖的折射率；
（2）改变入射角，使屏MN 上只剩一个光斑，此光斑离A 最远时，恰好发生全反射，入射角等于临界角C ，由sinC 1
n
=
求得临界角C ．再由几何知识求此光斑离A 点的最长距离． 【详解】（1）由题意可得，激光在AB 面上发生折射的入射角30α=，设半圆玻璃砖的折射率为n ，折射角为β，
则：tan AO AC β=
；sin sin n β
α
= 其中：43AC cm =；12AO R cm == 解得：3n =
（2）分析可得，当激光在AB 面上恰好发生全反射时，光屏MN 上只剩一个光斑且光斑离A 点的距离最远，
所以：设激光在AB 面上恰好发生全反射时的临界角为C ，由折射定律可得：13
sin 3
C n =
=
光斑离A 点的距离最远：tan 2AE R C π⎛⎫
=-
⎪⎝⎭
由数学知识可得：26
cos 1sin C C =-=
代入数据可得：122AE cm =
19.如图所示，一束平行光由真空垂直射向半圆形玻璃砖左侧面，该玻璃对光的折射率为23
，半圆形玻璃砖的半径为R ，光在真空中的速度为c 。

①求光在玻璃砖中的传播速度；
②为使射向半圆形玻璃砖左侧面的光不能从右侧的圆弧面射出，可在右侧的圆弧面贴上不透明的遮光纸，试做光路图，并求遮光纸的最小长度。

（规范做光路图）
【答案】3
；②23R π
【解析】
【详解】①折射率为
c
n v
=
则光在玻璃砖中传播速度为3v = ②如图所示
设光射到P 点处恰好发生全反射，临界角为C ，由临界角公式得
13
sin C n =
=
解得3
C π
=
在P 与对称的Q 之间有光射出，故遮光纸的长度就是PQ 之间的弧长为
223
R
L R C π=⨯=
20.如图所示，一列简谐横波沿x 轴传播，实线为t 1=0时刻的波形图，虚线为t 2=0.5s 时刻的波形。

(1)若波沿x 轴正向传播，2T >（t 2－t 1）>T ，从t 1=0时刻开始，x =5m 处的质点最少要经过多长时间到达平衡位置?
(2)若波速为v =42m/s ，求t 2=0.5s 时刻，x =8m 处的
质点的振动方向。

【答案】(1)3
s 22
；(2)沿y 轴正方向振动 【解析】
【详解】(1)若波沿x 轴正向传播，0.5s 时间内传播距离为
3
3()8
x n n λλ=+=+(n =0、1、2……)
传播时间为
213
()8
t t n T -=+(n =0、1、2……)
解得周期为
4
s 83
T n =
+(n =0、1、2……)
其中212(T t t T >->)则有
4s 11
T =
波速为
22m/s v T
λ
=
=
x =5m 处的质点，到达平衡位置的时间为
523s s 2222
x t v -=
== (2)若波速为v =42m/s ，则周期为
84
s s 4221
T v
λ
=
=
= 若波沿x 轴负方向传播，则周期为
4
s 85
T n =
+(n =0、1、2……) 即n =2时，上述情况成立，根据波动规律可知，t 2=0.5时刻，x =8m 处的质点沿y 轴正方向振动。