湖北省武汉市武昌区高二物理下学期期中试题(含解析)

湖北省武汉市武昌区2016-2017学年高二物理下学期期中试题（含解
析）
一、选择题（本题有10小题，每小题5分，总共50分。

其中第1-5题为单选题，第6-10题为多选题。

单选题有且仅有一个选项正确，多选题至少有两个选项正确，全部选对得5分，选对但不全得2分，有选错或不答的得0分。

）
1. 如图所示，为一块建筑用幕墙玻璃的剖面图，在其上建立直角坐标系xoy，设该玻璃的折射率沿y轴正方向均匀发生变化。

现有一单色a从原点O以某一入射角θ由空气射入该玻璃内部，且单色光a在该材料内部的传播路径如图中实线所示。

则玻璃的折射率沿y轴正方向发生变化的情况是（）
A. 折射率沿y轴正方向均匀减小
B. 折射率沿y轴正方向均匀增大
C. 折射率沿y轴正方向先均匀减小后均匀增大
D. 折射率沿y轴正方向先均匀增大后均匀减小
【答案】A
2. 如图所示，质量为M的物块钩在水平放置的左端固定的轻质弹簧的右端，构成一弹簧振子，物块可沿光滑水平面在BC间做简谐运动，振幅为A。

在运动过程中将一质量为m的小物块轻轻地放在M上，第一次是当M运动到平衡位置O处时放在上面，第二次是当M运动到最大位移处C处时放在上面，观察到第一次放后的振幅为A1，第二次放后的振幅为A2，则（）
A. A1=A2=A
B. A1<A2=A
C. A1=A2<A
D. A2<A1=A
【答案】B
3. 如图所示，在双曲线的两个焦点和上放置两个相干波源，它们激起的波的波长为4cm，就图中A、B、C、D四个质点的振动，下面说法中正确的是（）
A. 若A、B振动加强，则C、D振动一定减弱
B. 若A、B振动加强，则C、D一定振动加强
C. A、B、C、D一定是振动加强
D. A、B、C、D一定是振动减弱
【答案】A
【解析】试题分析：波的干涉中，到两个波源的路程差等于波长整数倍的点是振动加强点，到两个波源的路程差为半波长奇数倍的点为振动减弱点．
双曲线中，半实轴长，半虚轴长，故半焦距长，点A和点B到两个波源的路程差等于实轴长，即为8cm，波的波长为4cm，故点A和点B到两个波源的路程差等于波长的2倍，点C和点D到两个波源的路程差为零，由于波源的振动不
一定同步，故如果A、B振动加强，则C、D一定振动加强；如果A、B振动减弱，则C、D一定振动减弱，A正确．
4. 设人自然步行时的跨步频率与手臂自然摆动的频率一致（人手臂自然摆动的频率与臂长的关系，类似于单摆固有频率与摆长的关系），且人的步幅与身高成正比，由此估测人的步行速度与身高的关系为（）
A. B. C. D.
【答案】C
5. 如图所示，静止在水平面上内壁光滑盒子中有一小球，盒子与小球的质量均为m，盒子与水平面间的动摩擦因数为μ。

现给盒子一个水平向右的冲量I，盒子与小球发生多次没有机械能损失的碰撞，最终都停下来。

用t表示从瞬时冲量作用在盒子上到最终停下来所用的时间，s表示以上过程中盒子的位移，则下列各式正确的是（）
A. B.
C. D.
【答案】D
【解析】由于小球不受摩擦力作用，而盒子受地面给的摩擦力作用，刚开始时盒子有了一个初速度，向右做匀减速直线运动，小球相对地面静止，当盒子向右运动到与小球接触时发生弹性碰撞，进行速度交换，碰撞后小球向右运动，盒子静止，当小球向右运动到盒子的右端时发生第二次碰撞，再次速度交换，小球相对地面静止，盒子向右做匀减速直线运动，以此类推，盒子走走停停，运动时间大于一直做匀减速运动的时间，如果一直做匀减速直线运动，
根据动量定理可得，解得，故，最终两者全部静止，系统的动能全部转化为内能，根据能量守恒定律可得，，联立解得
，D正确．
6. 下列说法中正确的是（）
A. 麦克斯韦预言了电磁波，且首次用实验证实了电磁波的存在
B. 电磁波的传播不需要介质，机械波的传播需要介质
C. 用透明的标准平面样板检查光学平面的平整程度是利用光的偏振现象
D. 当一列声波从空气中传入水中时波长一定会变长
【答案】BD
7. 如图所示，一细束白光通过玻璃三棱镜折射后分为各种单色光，取其中a、b、c三种色光，下列说法正确的是（）
A. 三种色光的频率f a＞f b＞f c
B. 若分别让a、b、c三色光通过一双缝装置，则a光形成的干涉条纹的间距最大
C. a、b、c三色光在玻璃三棱镜中的传播速度依次越来越小
D. 若让a、b、c三色光以同一入射角，从玻璃某方向射入空气，b光恰能发生全反射，则a 光也一定能发生全反射
【答案】AD
【解析】试题分析：折射率越大，频率越大，波长越小，然后根据、、
分析解题
根据光的偏折程度可知，在a、b、c三种色光中，c光的折射率最小，a光的折射率最大，因为折射率越大，频率越大，故，A正确；因为，所以，根据可得c光形成的干涉条纹间距最大，B错误；a光的折射率最大，c光的折射率最小，由公式分析得知，三色光在玻璃三棱镜中的传播速度依次越来越大，故C错误；根据可得b光的全反射角大于a光的全反射角，b光发生全反射，则a光一定发生全反射，D正确．
8. 半径相等的两个小球甲和乙，在光滑水平面上沿同一直线相向运动．若甲球的质量大于乙球的质量，碰撞前两球的动能相等，则碰撞后两球可能的运动状态下列说法正确的是（）
A. 甲球的速度为零而乙球的速度不为零
B. 乙球的速度为零而甲球的速度不为零
C. 两球的速度均不为零
D. 两球的速度方向均与原方向相反，两球的动能仍相等
【答案】AC
9. 在同一均匀介质中，有A、B两列孤立波相向传播，波速大小相同，振幅分别为A1、A2，某时刻的波形和位置如图所示，则下列说法正确的有（）
A. 两列波在传播到x=6 m处开始相遇
B. 两列波在传播到x=6.5 m处开始相遇
C. x=6 m的质点在振动过程中振幅为A1+A2
D. x=6.5 m的质点在振动过程中振幅为A1+A2
【答案】AD
【解析】因为两者速度相同，故两者走的路程相同，都传播了4m，所以在x=6m处相遇，x=6.5 m的质点正好是波峰和波峰相遇叠加，在振动过程中振幅为，AD正确．
10. 如图，斜面体C质量为M，斜面足够长，始终静止在水平面上．一质量为m的足够长木板A上表面光滑，木板A获得初速度v0后正好能沿着斜面匀速下滑，当木板A匀速下滑时将一质量也为m的滑块无初速度轻放在木板A表面，当滑块B在木板A上滑动时（）
A. 滑块B的动量为时，木板A和滑块B速度大小相等
B. 滑块B的动量为时，斜面体对水平面压力大小为（M+2m）g
C. 滑块B的动量为时，木板A的动量为
D. 滑块B的动量为时，水平面对斜面体的摩擦力向左
【答案】ABD
小为，A受到的摩擦力方向沿斜面向上，所以C受到A的滑动摩擦力方向沿斜面向下，C仍静止，受力平衡，则水平面对斜面体的摩擦力向左，故C错误D正确．
二、实验题（共6+9=15分）
11. 如图所示气垫是常用的一种实验仪器，它是利用气泵使带孔的导轨与滑块之间形成气垫，使滑块悬浮在轨道上，滑块在轨道上的运动可视为没有摩擦。

我们可以用带竖直挡板C和D
的气垫轨道以及滑块A和B来验证动量守恒定律，实验装置如图所示（弹簧的长度忽略不计），采用的实验步骤如下：
a．调整气垫轨道，使导轨处于水平；
b．在A和B间放入一个被压缩的轻弹簧，用电动卡销锁定，静止放置在气垫导轨上；
c．按下电钮放开卡销，同时使分别记录滑块A、B运动时间的计数器开始工作，当A、B滑块分别碰撞C、D挡板时停止计时，记下滑块A、B分别到达挡板C、D的运动时间t1和t2；d．用刻度尺测出滑块A的左端至C挡板的距离L1、滑块B的右端到D挡板的距离L2。

（1）实验中还应测量的物理量是________________（用字母表示并说明该字母表示的意义）；（2）利用上述过程测量的实验数据，验证动量守恒定律的表达式是____________________。

【答案】 (1). 滑块A、B的质量m A、m B (2).
12. 利用“插针法”测定平行玻璃砖的折射率，某同学操作时将玻璃砖的界线aa′、bb′画好后误用另一块宽度稍窄的玻璃砖，如图所示，实验中除仍用原界线外，其他操作都正确，则玻璃折射率的测量值与真实值相比将_________。

A．偏小 B．偏大 C．不影响结果 D．不能确定
【答案】A
13. 利用“插针法”也可以测量半圆柱形玻璃砖的折射率．如图，实验方法如下：
a、在白纸上做一直线l，并做出它的一条垂线AB；
b、将半圆柱形玻璃砖放在白纸上，它的直边与直线l对齐，在纸上标记玻璃砖边缘处的M、N 两点，在垂线AB上插两个大头针P1和P2；
c、在半圆柱形玻璃砖的右侧插上适量的大头针，取下玻璃砖，用几何方法找出M、N的中点O，以O为圆心，为半径，做半圆形弧，即可确定光线P 1P2通过半圆柱形玻璃砖后的光路，从而求出玻璃的折射率。

实验室中提供的器材除了半圆柱形玻璃砖、木板和大头针外，还有量角器等。

某同学用上述方法测量玻璃的折射率，在他画出的垂线AB上竖直插上了P1、P2两枚大头针，但在半圆柱形玻璃砖右侧的区域内，不管眼睛放在何处，都无法透过半圆柱形玻璃砖同时看到P1、P2的像，原因是_____________________________________。

该同学改进实验后为了确定光线P1P2通过半圆柱形玻璃砖后的光路，在玻璃砖的右侧，最少应插________ 枚大头针。

【答案】 (1). 光线P1P2垂直进入玻璃砖后，在半圆弧界面入射角大于临界角，发生全反射（答到全反射即给分） (2). 1
三、计算题（共8+10+12+15=45分。

请写出必要的文字说明、方程式和重要步骤，只写出最后答案的不能得分，有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位。

）
14. 如图所示为一列简谐横波在t=0时刻的图象。

此时质点P的运动方向沿y轴负方向，且当t=0.55s时质点P恰好第3次到达y轴正方向最大位移处。

求：
（1）该简谐横波传播方向以及波速大小。

（2）t=0到t=0.55s质点Q通过的路程以及t=0.55s时刻质点Q偏离平衡位置的位移。

【答案】（1）波向x轴负方向传播，2m/s；（2）cm
【解析】（1）据题t=0s到t=0.55s，质点P恰好第3次到达y正方向最大位移处，
则，得T=0.2s
t=0s时刻P向y轴负方向振动，则这列波向x轴负方向传播
由图象可知λ=0.4m，则波速．
（2）t=0s时刻Q质点位移为cm，可知Q在x轴上的位置为x=0.35m，经过t=0.55s即T 后可知Q的位移为-cm
t=0s到t=0.55s这段时间里质点Q所走的路程为
15. 如图所示，一个横截面为直角三角形的三棱镜，∠A=30°，∠C=90°，BC边长为L。

一个大光屏MN与BC平行，到BC的距离也是L。

三棱镜材料的折射率。

一束宽度也为L 的平行光平行于AC方向射到三棱镜AB面上。

（不考虑AB边上的反射光线）
（1）用作图法规范地画出光屏上被照亮的部分，在图上标明必要的数据以及被照亮部分的宽度。

（不要求写出作图的依据和推理过程）。

（2）将光屏移动到距离BC多远时刚好能消除两个被照亮部分之间的阴影区?
【答案】（1）见解析；（2）
（2）根据光路图可知，将屏向右移到图中两条边界光线相交处，即能消除两个照亮部分之间的阴影区．由几何知识知移动后屏到BC距离为．
16. 如图所示，在平静的水面上漂浮着一块质量为M＝150g的带有支架的木板，木板左边的支架上静静地蹲着两只质量各为m＝50 g的青蛙，支架高h＝20 cm，支架右方的水平木板长s＝120 cm．突然，其中有一只青蛙先向右水平地跳出，恰好进入水中，待第一只青蛙入水之后，另一只也向右水平地跳出，也恰好进入水中．试计算：（水的阻力忽略不计，取g＝10 m/s2。

）（1）两只青蛙为了能直接跳入水中，它们相对地的跳出初速度至少各是多大？
（2）在上述过程中，哪一只青蛙消耗的体能大一些？请用具体数值计算并比较大小。

（结果保留两位有效数字）
【答案】（1）4.8m/s，3.3m/s；（2）见解析
解得
（2）第一只青蛙消耗的体能
第二只青蛙消耗的体能
可见，，即第一只青蛙消耗的体能大
17. 如图所示，P为固定于地面的光滑四分之一圆轨道，轨道半径R=0.45 m，轨道末端切线水平。

A、B为紧靠轨道依次放置的木板和平板小车，A、B的长度均为l=0.8 m，上表面都与P轨道末端切线平齐。

一重物C（可视为质点）从圆弧轨道顶端无初速度自由下滑，已知重物C与A、B间的动摩擦因数相同，均用μ1表示，A与地面间的动摩擦因数μ2=0.1，小车B 与地面间的摩擦可忽略不计，A、B、C质量均相同。

求：（计算中可认为最大静摩擦力与滑动摩擦力大小相等，取g=10 m/s2）
（1）若重物C滑上木板A时，A、B一起开始向右滑动，μ1应满足什么条件？
（2）若μ1=0.4，判断重物C最终能否停在木板A或者小车B上？若能，求出相对静止时C 离所停物体左端的距离；若不能，求出重物C离开该物体时的速度。

【答案】（1）；（2）重物C最终停在距离小车B左端处。