江西省分宜中学高二下学期第二次段考物理试题含解析

分宜中学2018-2019学年度下学期高二年级第二次段考
物理试卷
一、选择题：（12×4=48分，其中第1-7为单选，8-12为多选。

全部选对得4分，部分选对得2分，错选、不选则不得分）
1.下列说法中正确的是：（）
A. 弹簧振子的运动是简谐运动
B. 简谐运动就是指弹簧振子的运动
C. 简谐运动是匀变速运动
D. 单摆简谐运动的回复力是重力和拉力的合力
【答案】A
【解析】
【详解】A、弹簧振子的运动是种周期性的往返运动，属于简谐运动；故A正确.
B、简谐运动并不只是弹簧振子的运动；单摆的运动也可以看作是简谐运动；故B错误.
C、简谐运动的加速度随物体位置的变化而变化，不是匀变速运动；故C错误.
D、单摆做简谐运动的回复力由重力沿摆球运动轨迹切向的分力提供，故D错误.
故选A.
【点睛】本题考查简谐运动的性质，要注意明确简谐运动中的受力、位移及速度均随时间做周期性变化．
2.一弹簧振子做简谐运动，其位移x与时间t的关系曲线如图所示，由图可知：（）
A. 质点的振动频率是4Hz
B. t=2s时，质点的加速度最大
C. 质点的振幅为5cm
D. t=3s时，质点所受合力为正向最大
【答案】C
【解析】
【详解】A、由图读出质点的振动周期T=4s，则振动频率；故A错误.
B、t=2s时，质点的位移为零，由知质点的加速度最小；故B错误.
C、振子的振幅等于振子位移的最大值，由图读出振幅为5cm；C正确.
D、t=3s时，质点的位移为正向最大，由F=-kx，知质点所受合力为负向最大；故D错误.
故选C.
【点睛】本题简谐运动的图象能直接读出振幅和周期．对于质点的速度方向，也可以根据斜率读出．简谐运动的特征，是分析加速度常用的方法．
3.甲、乙两个单摆在同一地点做简谐振动，在相等的时间内，甲完成10次全振动，乙完成20次全振动。

已知甲摆摆长为1 m，则乙摆的摆长为( )
A. 2 m
B. 4 m
C. 0.5 m
D. 0.25 m
【答案】D
【解析】
【详解】在相等的时间内，甲完成10次全振动，乙完成20次全振动，可知T甲：T乙=2：1，根据知摆长，甲乙的周期之比为2:1，则摆长之比为4:1，甲摆的摆长为1m，则乙摆的摆长为0.25m;故选D.
【点睛】解决本题的关键掌握单摆的周期公式，通过周期之比求出摆长之比是关键.
4.A、B两个弹簧振子，A的固有频率为f，B的固有频率为4f。

若它们均在频率为3f的驱动力作用下做受迫振动，则：（）
A. A振幅较大，振动频率为f
B. B的振幅较大，振动频率为3f
C. A的振幅较大，振动频率为3f
D. B的振幅较大，振动频率为4f
【答案】AC
【解析】
受迫振动的频率等于驱动力的频率，当系统的固有频率等于驱动力的频率时，系统达到共振，振幅达最大．故A、B两个单摆都做受迫振动，频率为5f，B摆固有频率接近5f，则B的振幅较大，所以D正确，ABC错误．故选D．
点睛：本题应明确受迫振动的频率等于驱动力的频率，而当驱动力的频率等于物体的固有频率时，物体的振动最强烈．
5.已知在某时刻的波的图像如图所示，且M点的振动方向向上，下述说法正确的是：（）
A. A点振动落后于M点，波向右传播
B. A点振动落后于M点，波向左传播
C. B点振动落后于M点，波向右传播
D. B点振动落后于M点，波向左传播
【答案】B
【解析】
【详解】A、B、M点的振动方向向上，A到B半个波长的范围，振动方向相同，A点振动落后于M点，则波向左传播；故B正确，A错误.
C、D，M点的振动方向向上，A到B半个波长的范围，振动方向相同，B点振动超前于M点，而波向左传播。

故C、D错误.
故选B.
【点睛】本题是根据比较质点振动的先后来判断波的传播方向，也可以根据波形平移的方法确定波的传播方向．
6.如图所示，将半圆形玻璃砖放在竖直面内，它左方有较大的光屏P，线光源S可沿玻璃砖圆弧移动，它发出的光束总是射向圆心O.若S从图中A向B处移动，在P上先看到七色光带，以后各色光陆续消失。

则此七色光带从上到下的排列顺序以及最早消失的光是( )
A. 红光→紫光，红光
B. 紫光→红光，红光
C. 红光→紫光，紫光
D. 紫光→红光，紫光
【答案】C
【解析】
本题考查光的折射和全发射。

光在O点发生折射，可见光中宏观频率最小折射率最小，在空气中的折射角最小，临界角最大，紫光频率最大折射率最大，在空气中的折射角最大，临界角最小，因此七色光带从下到上的排列顺序是红光→紫光；光源S在移动的过程中，在玻璃砖内的入射角最先达到紫光的临界角，紫光最先消失。

7.登山运动员在登雪山时要注意防止紫外线的过度照射，尤其是眼睛更不能长时间被紫外线照射，否则将会严重地损伤视力．有人想用薄膜干涉的原理设计一种能大大减小紫外线对眼睛伤害的眼镜，他选用的薄膜材料的折射率n＝1.5，所要消除的紫外线的频率ν＝8.1×1014 Hz，那么他设计的这种“增反膜”的厚度至少是( )
A. 9.25×10－8 m
B. 1.85×10－7 m
C. 1.23×10－7 m
D. 6.18×10－8 m
【答案】C
【解析】
为了减小紫外线对眼睛的伤害，应使入射光分别从该膜的前后两个表面反射的光叠加后加强，则路程差（大小等于薄膜厚度d的2倍）应等于光在薄膜中的波长λ′的整数倍，即2d=Nλ′
（N=1，2，…）。

因此，膜的厚度至少是紫外线在膜中波长的．紫外线在真空中的波长是λ==3.7×10-7m，在膜中的波长是λ′==2.47×10-7m，故膜的厚度至少是1.23×10-7m，故C正确，ABD错误。

故选C。

点睛：本题题型新颖，考查了光的干涉，是典型的物理知识与生活实际相联系的题目，关键理解干涉的原理，明确反射光的光程差是光的波长的整数倍时振动加强．
8.一机械波相隔时间t的两个时刻的波形图像分别为图中实线和虚线所示，如波速为1m/s，那么t的值可能是：（）
A. 1s
B. 2s
C. 3s
D. 4s
【答案】AC 【解析】 【分析】
由图读出波长，由波速公式求出周期，再根据波形平移和波的周期性得出对应时间的通项式，从而确定时间t 的可能值．
【详解】由图读出波长为λ=4m ，由波速公式得周期
.
波向右传播时，时间t 的
通项为，n =0，1，2，…；当n =0时，t =1s ；
当n =1时，t =5s ；…
若波向左传播，则时间t 的通项为：
，n =0,1,2，…当n =0时，t =3s ；
当n =3时，t =8s ，…由于n 只能取整数，故不可能为2s 和4s ；由以上分析可知，A 、C 正确，B 、D 错误.故选AC.
【点睛】本题知道两个时刻的波形，要考虑波传播时时间的周期性，根据通项得到特殊值．还要考虑传播方向的双向性．
9.下列说法中正确的是：（ ） A. 一切波都能发生干涉、衍射现象
B. 只有两列横波相遇时才能发生干涉
C. 在障碍物后面可以听到前面人说话的声音是衍射现象
D. 发生多普勒效应时，观察者接收的频率发生了变化，是波源的频率变化的缘故 【答案】AC 【解析】
【详解】A 、B 、衍射和干涉是波所特有的现象，一切波都能发生干涉和衍射，故A 正确，B 错误；
C 、发生衍射就是波传到障碍物或孔的后面，偏离原来的直线方向传播，在障碍物的后面可以
听到前面人说话的声音是衍射现象，故C正确；
D、多普勒效应说明观察者与波源有相对运动时，接收到的波频率会发生变化，但波源的频率不变，故D错误。

故选AC.
【点睛】对于多普勒效应，要知道在波源与观察者靠近时观察者接收到的波的频率变高，而在波源与观察者远离时接收频率变低；知道衍射和干涉是波所特有的现象．
10.如图所示，一条光线从空气中垂直射到棱镜界面BC上，棱镜的折射率为，这条光线离开棱镜时与界面的夹角为：（）
A. 30°
B. 45°
C. 60°
D. 90°
【答案】BD
【解析】
因为棱镜的折射率为，所以临界角C应满足sin C＝，所以C＝45°.作光路图如图所示．因光线从空气中射到BC界面时入射角为零度，故进入BC面时不发生偏折，到AB面时由几何关系知入射角i＝60°＞C，故在AB
面上发生全反射，反射光线射到AC面时，可知入射角α＝30°＜C，所以在AC面上既有反射光线又有折射光线．由n＝得sin r＝，r＝45°，所以该折射光线与棱镜AC面夹角为45°；又因从AC面反射的光线第二次射到AB面上时，由几何关系知其入射角为0°，所以从AB面上折射出的光线与AB界面夹角为90°.
11.在杨氏双缝干涉实验中，如果：（）
A. 用红光作为光源，屏上将呈现红黑相间的条纹
B. 用白光作为光源，屏上将呈现白黑相间的条纹
C. 用红光照射一条狭缝，用紫光照射另一条狭缝，屏上将呈现彩色干涉条纹
D. 用紫光作为光源，遮住其中一条狭缝，屏上将呈现间距不等的条纹
【答案】AD
【解析】
【详解】A：杨氏双缝干涉实验中，用红光作为光源，屏上将呈现明(红)暗(黑)相间的条纹．故A项正确．
B：白光是由各种色光组成的，不同色光的波长不同；据知，同一实验中各色光干涉条纹间距不等；所以杨氏双缝干涉实验中，用白光作为光源，屏上将呈现彩色干涉条纹．故B 项错误．
C：杨氏双缝干涉实验中，用红光照射一条狭缝，用紫光照射另一条狭缝，两光不是相干光，屏上不会出现彩色干涉条纹．故C项错误．
D：杨氏双缝干涉实验中，用紫光作为光源，遮住其中一条狭缝，出现光的衍射现象，屏上将呈现间距不等的条纹．故D项正确．
12.如图所示，一束红光和一束蓝光平行入射到三棱镜上，经三棱镜折射后会聚于光屏M上的一点N，这两束单色光分别用a、b表示。

对于这两束光的颜色以及在玻璃中的传播速度，下列说法中正确的是：（）
A. a为红光，在玻璃中的传播速度小于b光
B. a为蓝光，在玻璃中的传播速度小于b光
C. b为红光，在玻璃中传播速度大于a光
D. b为蓝光，在玻璃中的传播速度大于a光
【答案】BC
【解析】
【详解】由图看出，a光通过三棱镜后偏折角较大，根据折射定律得知三棱镜对a光的折射率
较大，因玻璃三棱镜对蓝光的折射率大于对红光的折射率，a为蓝光，b为红光.由知：a光在玻璃中的传播速度小于b光.故选BC.
【点睛】本题是光的色散问题，在七种色光中紫光的折射率最大，红光的折射率最小，同样条件下，紫光的偏折角最大，红光的偏折角最小．可结合光的色散实验结果进行记忆．
二、填空题：（2×6分=12分,|每空2分）
13.弹簧振子从距离平衡位置5cm处由静止释放4s内完成5次全振动，则这个弹簧振子的振幅为_______，振动的周期为______；4s末振子的位移大小为______；4s内振子通过的距离为________。

【答案】 (1). 5 (2). 0.8 (3). 5 cm (4). 100cm
【解析】
【分析】
简谐运动中，振子完成一次全振动的时间叫做周期；据振幅的定义即可求解振幅；每个周期，振子的路程等于4倍的振幅．
【详解】弹簧振子从距平衡位置5cm处由静止释放，则振幅为A=5cm；
全振动5次所用的时间为4s，则周期为：；
4s内完成5次全振动，所以4s末振子回到初位置，位移为5cm；
一次全振动的路程为：4×5=20cm，故4s内全振动5次的路程为：s=5×20=100cm．
【点睛】本题关键要熟悉周期、频率、振幅的概念，会运用简谐运动的对称性分析；一定注意弹簧振子的周期与振幅无关.
14.用双缝干涉测光的波长，实验中采用双缝干涉仪，它包括以下元件（其中双缝和光屏连在遮光筒上）：
A.白炽灯
B.单缝片
C.光屏
D.双缝
E.滤光片
（1）把以上元件安装在光具座上时，正确的排列顺序是：_________________________；（2）正确调节后，在屏上观察到红光干涉条纹，用测量头测出10条红亮条纹间的距离为a；改用绿色滤光片，其他条件不变，用测量头测出10个绿亮条纹间的距离为b，则一定有
a________b（选填“＞”、“＜”或“＝”）
【答案】 (1). AEBDC (2). a＞b
【解析】
【分析】
(1)为获取单色线光源，白色光源后面要有滤光片、单缝，然后让单色线光源通过双缝在光屏上形成干涉图样；
(2)首先判断红光和绿光的波长关系，结合公式即可得知红光的干涉条纹间距△x1与绿光的干涉条纹间距△x2之间的关系．
【详解】(1)在光具座上从左向右，应该是光源、滤光片、单缝、双缝、光屏，故自光源起合理的顺序是：AEBDC．
(2)红光的波长大于绿光的波长，由公式，可知红光的干涉条纹间距△x1与绿光的干涉条纹间距△x2相比，△x1＞△x2.
【点睛】对于该题，要熟练的掌握七种颜色的光之间的频率关系和波长的关系，了解公式中物理量的含义，会应用该公式进行相关的计算和定性的分析，解答问题时，要注意单位的换算．
三、计算题：（第15题12分，第16题13分，第17题15分）
15.一列简谐横波沿直线传播的速度为2m/s，在传播方向上有A、B两质点，从波刚好传到某质点时开始计时，已知5s内A点完成6次全振动，B点完成10次全振动，则此波向什么方向传播？波长为多少？A、B两点间的距离是多大？
【答案】传播方向由B向A；；s=4m
【解析】
【分析】
波从先振动质点传到后振动的质点，在相同时间内，B点振动多，即可判断出波的传播方向．根据B点的振动时间和次数，求出周期．5s内B点比A点多振动4次，说明B、A间距离为4个波长，求得波长，由求出波速．
【详解】(1)根据题意知，B点比A点在相同时间内完成全振动的次数多，说明计时是从B 开始，故波的传播方向是由B向A传播。

(2)B点在5s内完成10的全振动知:10T=5s
∴T=0.5s
再由公式λ=vT，得出波的波长λ=2×0.5m=1m
(3)AB两点之间相距4个波长，所以AB间的距离S=4λ=4m
【点睛】本题关键抓住顺着波的传播方向质点振动依次落后，判断波的传播方向．
16.一列简谐横波沿x方向传播，如图所示，其中实线和虚线分别为t=0和t=0.5 s两时刻的波形图，坐标为x=8 m处的质点在t=0时刻运动方向沿y轴负方向。

(1)判断这列波的传播方向；
(2)如果T>0.5 s,求波速；
(3)如果T<0.5 s,求波速的所有可能值。

【答案】(1)沿x轴正方向；(2)4 m/s；(3)4(4n+1) m/s(n=1,2,3…)
【解析】
【详解】(1)根据x=8 m处的质点在t=0时刻的运动方向可判定，该简谐横波的传播方向沿x 轴正方向。

(2)由图知，该波的波长，
设该简谐横波中质点的振动周期为T(T>0.5s)，根据题目所给信息可得：
实线波形到形成虚线波形波传播距离为，经过时间．
则，所以
根据公式可得
(3)若，则 (n=1，2，3…)
解得 (n=1，2，3…)
根据公式可得波速的所有可能值为(n=1，2，3…)。

17.一半圆柱形透明物体横截面如图所示，底面AOB镀银(图中粗线)，O表示半圆截面的圆心，一束光线在横截面内从M点入射，经过AB面反射后从N点射出．已知光线在M点的入射角为30°，∠MOA＝60°，∠NOB＝30°.已知，试求：
(1)光线在M点的折射角；
(2)透明物体的折射率．
c
【答案】①15°②
【解析】
试题分析:①如图所示，透明物体内部的光路为折线MPN，Q、M点相对于底面EF对称，Q、P 和N三点共线．
设在M点处，光的入射角为θ1，折射角为θ2，∠OMQ=α，∠PNF=β
根据题意有α=30°
由几何关系得：∠PNO=∠PQO=θ2
所以β+θ2=60°
且α+θ2=β
联立解得θ2=15°
②根据折射率公式有
得
考点：考查光的折射定律．
【名师点睛】本题主要考查光的折射和反射，掌握折射定律，本题对数学几何能力的要求较高．。