1、山东省泰安市宁阳一中2020-2021学年高二物理上学期期中试题（含解析）第I卷（选择题，共40分）一、单项选择题（本题共有8小题，每小题3分，共24分。在每小题给出的四个选项中，只有一项符合题目要求。）1. 关于光现象及其应用，下列说法正确的是（）A. 汽车灯光夜间照着自行车“尾灯”，就变得十分明亮，是利用了光的折射B. 照相机的镜头表面镀有一层膜，使照相效果更好，是利用了光的衍射C. 用透明的标准样板和单色光检查工件平面的平整度，利用了光的干涉D. 抽制高强度纤维细丝，可用激光监控其粗细，是利用了光的偏振【答案】C【解析】【详解】A.自行车“尾灯”为全反射棱镜，利用光的全反射现象；故A不符
2、合题意；B.照相机镜头表面镀有一层增透膜是利用了光的薄膜干涉现象故B不符合题意；C.用透明的标准样板和单色光检查工件平面的平整度，利用了光的薄膜干涉现象故C符合题意；D.激光束越过细丝时产生的衍射条纹和它通过遮光板的同样宽度的窄缝规律相同观察光束经过细丝后在光屏上所产生的条纹即可判断细丝粗细的变化故D不符合题意2. 下列有关振动的说法正确的是（）A. 将水平弹簧振子由平衡位置拉伸一定距离释放，释放时偏离平衡位置的位移越大，弹簧振子振动越快B. 摆钟走时快了，增大摆长能使其走时准确C. 物体做简谐运动，其所受合力一定回复力D. 用声音可以震碎玻璃杯，是因为声音的强度很大【答案】B【解析】【详解】
3、A将水平弹簧振子由平衡位置拉伸一定距离释放，释放时偏离平衡位置的位移越大，弹簧振子振动越慢，故A错误；B摆钟走时快了，说明摆钟振动的周期变小，根据可知增大摆长可以增大摆钟振动的周期，故B正确；C物体做简谐运动的回复力，是指向平衡位置的合力，故C错误；D用声音可以震碎玻璃杯是因为该声音的频率与玻璃杯的固有频率相同，发生了共振现象，故D错误。故选B。3. 下列关于机械波的说法中，正确的是（ ）A. 发生干涉现象时，介质中振动加强的质点，振动的振幅最大，减弱点振幅可能为零B. 产生多普勒效应的原因是波源频率发生了变化C. 在一个周期内，介质的质点所走过的路程等于波长D. 某一频率的声波，从空气进入水
4、中时，波长和频率均增大【答案】A【解析】发生干涉现象时，介质中振动加强的质点振幅最大，减弱的点振幅最小若两列波的振幅相等，减弱点的振幅可能为零故A正确产生多普勒效应的原因是振源与观察者之间距离变化，使观察者接收到频率发生了变化，但波源频率并不改变，故B错误质点简谐振动时，一个周期内通过的路程是四个振幅，与波长无关故C错误波速由介质决定，频率由波源决定当声波从空气进入水中时，频率不变，波速变大，则波长变大，故D错误故选A点睛：本题考查多普勒效应、波的干涉及波的传播等，要正确理解多普勒效应，明确发生多普勒效应时波源的频率没有变化4. 一列简谐波沿x轴正方向传播，t0时的波形如图所示，质点B恰好在波
5、谷，且经过0.1s第一次回到平衡位置，质点A在B的左侧则（ ）A. 质点A正在向下运动B. 质点B正在向上运动C. t0.5s时，质点A在向上运动D. t0.5s时，质点B向下运动【答案】C【解析】简谐波沿x轴正方向传播，根据峰前质点上振，可知质点A正在向上运动，故A错误；质点B恰好在波谷，瞬时速度为零，故B错误；t=0时，质点B恰好在波谷，且经过0.1s第一次回到平衡位置，可知波的周期为T=0.4s，根据周期性可知时，质点A在向上运动，故C正确；根据周期性可知时，质点B刚好在平衡位置向上振动，故D错误所以C正确，ABD错误5. 如图所示，在坐标原点的波源产生了一列沿轴正方向传播的简谐横波，波
6、速，已知时，波刚好传播到处，在处有一接收器（图中未画出），则下列说法正确的是（）A. 波源开始振动的方向为轴正方向B. 该波的波长为，周期为C. 处的质点在时处于波谷位置D. 若波源向负方向运动，则接收器接收到的波的频率不等于【答案】D【解析】【详解】A波沿轴正方向传播，运用波形平移法可知，题图中处质点的起振方向为轴负方向，可知波源开始振动时方向沿轴负方向，故A错误；B由题图读出波长为则周期为故B错误；C波传到处历时此时处的质点在平衡位置处向下运动，再经过，即，则质点处于波峰位置，故C错误；D该波频率为若波源向轴负方向运动，波源与接收器间的距离增大，根据多普勒效应可知，接收器接收到波的频率减小
7、，故D正确。故选D。6. ABCDE为单反照相机取景器中五棱镜的一个截面示意图，ABBC，由a、b两种单色光组成的细光束从空气垂直于AB射入棱镜，经两次反射后光线垂直于BC射出，且在CD、AE边只有a光射出，光路图如图所示，则a、b两束光（）A. 在真空中，a光的传播速度比b光的大B. 在棱镜内，a光的传播速度比b光的小C. 以相同的入射角从空气斜射入水中，b光的折射角较小D. 分别通过同一双缝干涉装置，a光的相邻亮条纹间距小【答案】C【解析】【详解】A所有光在真空中有相同的速度，选项A错误；B在CD、AE边只有a光射出，b光发生了全反射，说明b光的临界角小，在五棱镜中的折射率大，由 知，b光
8、在棱镜里的速度小，选项B错误；C由折射定律知，b光的折射率大，折射角小，选项C正确；Da光的频率小于b光的频率，则a光的波长大于b光的波长，由知，a光的相邻亮条纹间距大于b光的相邻亮条纹间距，选项D错误；故选C。7. 质点M、N是沿x轴正方向传播的简谐横波上的两点，平衡位置的横坐标xM=2m，xN=5.5m，图甲、图乙分别是M、N两质点的振动图像（开始计时的时刻相同），波传播的速度v的大小范围为0.4m/sv1m/s，则波传播的速度为（）A. 0.25m/sB. 0.5m/sC. 0.75m/sD. 0.85m/s【答案】B【解析】【详解】由题图可知，质点振动周期为4s，t=0时刻M质点在平衡
9、位置沿y轴正方向运动，N质点在波峰位置，则M、N两质点的平衡位置相距其中n=0，1，2，波速为当n=1时，已知0.4m/sv1m/s，故B正确，ACD错误。故选B。8. 日前，最高人民法院印发了关于依法妥善审理高空抛物、坠物案件的意见，对于认定 高空抛物犯罪和高空坠物犯罪做出了具体规定。为验证高空坠物的危害，将一颗鸡蛋 自45m高的15层楼顶由静止释放，鸡蛋落地后不反弹，与地面的作用时间为0.01s。不考虑空气阻力，则鸡蛋对地面产生的冲力约为其重力的（ ）A. 30倍B. 100倍C. 300倍D. 1000倍【答案】C【解析】【详解】设鸡蛋的质量为m，重力加速度g=10m/s2，鸡蛋落地时速
10、度=30m/s落地过程中，设地面对鸡蛋的作用力为F，取竖直向下为正方向，由动量定理：可得：由牛顿第三定律，地面对鸡蛋的作用力为F与鸡蛋对地面产生的冲力F大小相等，联立解得：故C正确，ABD错误；故选C。二、多项选择题（本题共有4小题，每小题4分，共16分，在每小题给出的四个选项中，有多项符合题目要求。全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。）9. 中国女科学家屠呦呦因发现青蒿素而获得2015年诺贝尔生物学或医学奖，屠呦呦也成为首位获得该奖的中国人在研究青蒿素化学结构中，研究人员用比可见光波长更短的X射线衍射方法最终确定了其化学结构在做单缝衍射实验中，下列说法正确的是A. 将入射光
11、由可见光换成x射线，衍射条纹间距变窄B. 使单缝宽度变小，衍射条纹间距变窄C. 换用波长较长的光照射，衍射条纹间距变宽D. 增大单缝到屏的距离，衍射条纹间距变窄【答案】AC【解析】单缝衍射条纹间距可以用双缝干涉条纹宽度的公式，其中L为屏与缝的距离、d为缝宽、为波长A、将入射光由可见光换成X射线，波长变小，衍射条纹间距变窄，故A正确B、使单缝宽度变小，即d变小，则衍射条纹间距变宽，故B错误C、换用波长较长的光照射，则衍射条纹间距变宽，故C正确；增大单缝到屏的距离，即L变大，则衍射条纹间距变宽，故D错误故选AC【点睛】干涉和衍射的本质相同，二者没有严格的界限它们两者的作用一般是同时存在的，可以用双
12、缝干涉条纹宽度的计算公式定性讨论单缝衍射的条纹间距的变化情况10. 如图所示，质量为m的半圆轨道小车静止在光滑的水平地面上，其水平直径AB长度为2R，现将质量也为m的小球从距A点正上方h0高处由静止释放，然后由A点经过半圆轨道后从B冲出，在空中能上升的最大高度为（不计空气阻力），则（）A. 小球和小车组成的系统动量守恒B. 小车向左运动的最大距离为2RC. 小球离开小车后做竖直上抛运动D. 小球第二次离开小车在空中能上升的最大高度【答案】CD【解析】【详解】A小球和小车组成的系统竖直方向动量不守恒，则小球和小车组成的系统动量不守恒，A错误；B设小车向左运动的最大距离为x，由动量守恒定律得， ，
13、解得 ，B错误；C因为系统在水平方向上的总动量等于零，所以小球离开小车的瞬间二者水平速度都等于零，故小球离开小车后做竖直上抛运动，C正确；D小球从距A点正上方h0高处由静止释放，然后由A点经过半圆轨道后从B冲出，在空中能上升的最大高度为，说明小车有摩擦力，小球在小车中滚动时要损失机械能，则小球第二次离开小车在空中能上升的最大高度，D正确。故选CD。11. 简谐横波a沿x轴正方向传播，简谐横波b沿x轴负方向传播，波速都是10m/s，两列波的波源振动方向都平行于y轴，且相位差不变，t=0时，这两列波的波形如图所示，则下列说法正确的是（）A. 简谐横波a、b的周期均为4sB. x=2m处振动加强，x
14、=3m处振动减弱C. 平衡位置在x=2m处的质点振动方程为y=3sin5t（cm）D. 平衡位置在x=3m处的质点在01s内通过的路程为10cm【答案】BCD【解析】【详解】A由图可知，两列波的波长均为4m，根据波速公式可得故A错误；BCD两列波的频率相同，振动方向相同，相位差不变，所以这两列波是相干波，经分析可知，x=2 m处振动加强，该处质点做简谐运动的振幅A1=3cm，周期T=0.4s，固振动方程为x=3m处振动减弱，该处质点做简谐运动的振幅A2=1cm，周期T=0.4s，则在01s内质点通过的路程故BCD正确。故选BCD。12. 在某次演练中，一颗炮弹在向上飞行过程中爆炸，如图所示爆炸
15、后，炮弹恰 好分成质量相等的两部分若炮弹重力远小于爆炸内力，则关于爆炸后两部分的运动轨迹可能正确的是A. B. C. D. 【答案】BD【解析】【详解】A. 炮弹爆炸时，内力远大于外力，系统的动量守恒，由图知，该图水平方向满足动量守恒，但竖直方向不满足动量，不可能，故A项与题意不相符；B. 该图水平方向和竖直方向都满足动量守恒，是可能的，故B项与题意相符；C. 该图水平方向满足动量守恒，但竖直方向不满足动量，不可能，故C项与题意不相符；D. 该图竖直方向和水平方向都满足动量守恒，是可能的，故D项与题意相符第II卷（非选择题，共60分）三、实验题（共16分）13. 在探究单摆周期与摆长关系的实验
16、中，关于安装仪器及测时的一些实验操作，下列说法中正确的是_（选填选项前面的字母）A用米尺测出摆线的长度，记为摆长lB先将摆球和摆线放在水平桌面上测量摆长l，再将单摆悬挂在铁架台上C使摆线偏离竖直方向某一角度（接近5），然后静止释放摆球D测出摆球两次通过最低点的时间间隔记为此单摆振动的周期实验测得的数据如下表所示次数12345摆长l/cm80.0090.00100.00110.00120.0030次全振动时间t/s53.856.960.062.865.7振动周期T/s1.791.902.002.092.19振动周期的平方T2/s23.203.614.004.374.80请将笫三次的测量数据标在图
17、中，并在图中作出T2随l变化的关系图象_ 根据数据及图象可知单摆周期的平方与摆长的关系是_根据图象，可求得当地的重力加速度为_ms2（结果保留3位有效数字）【答案】 (1). C； (2). 见图 (3). 周期的平方与摆长成正比（说明：其他说法正确同样得分） (4). 9.86【解析】【详解】A用米尺测出摆线的长度，用游标卡尺测量摆球的直径，摆线的长度加上摆球的半径记为摆长l，故A错误B先将摆球和摆线连接好，固定在铁架台上，否则摆长变化，测量的误差较大，故B错误C使摆线偏离竖直方向某一角度（接近5），从静止释放摆球让摆球振动，故C正确D、测出摆球两次通过最低点的时间间隔记为此单摆振动的周期，
18、误差较大，为了减小误差，应采用累积法，即测量30次或50次全振动的时间，再求出每次全振动的时间，作为周期故D错误故选C根据坐标系内描出的点作出图象如图所示：由图示图象可知：T2=4L；即周期的平方与摆长成正比.由单摆周期公式：可知，由图示图象可知：=k=4，解得：g9.86m/s2；14. 双缝干沙测量光的波长的实验装置如图甲所示，已知单缝与双缝间的距离L1=100mm，双缝与屏的距离L2=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（如图乙所示），记下此时手轮。上的读数，转动
19、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，手轮上的读数如图丙所示，则对准第1条时读数x1=_mm，对准第4条时读数x4=_mm；(2)计算波长=_m；（结果保留3位有效数字）(3)若改用频率较高单色光照射，得到的干涉条纹间距将_（填“变大”、“不变”或“变小”）。【答案】 (1). 2.190 (2). 7.870 (3). (4). 变小【解析】【详解】（1）1由图所示可知，对准第1条时读数为2对准第4条时读数为（2）3相邻条纹间距为由条纹间距公式有可知波长为代入数据得（3）4因为频率越高波长越短，根据公式可
20、知干涉条纹间距将变小。四、计算题（本题共4小题，共44分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，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。）15. 甲乙两辆小车在光滑水平面沿同一直线同向行驶，甲车在前、乙车在后，速度分别为，甲车及车上人、沙袋的总质量M=90kg，乙车总质量也为M=90kg，为了使两车不相撞，甲车上的人分别将车内编号为1、2、3、4，质量分别为2kg、4kg、6kg、8kg的沙袋依次以相对地面6m/s的水平速度抛入乙车，至少将第几号沙袋抛入乙车后，两车不会相撞【答案】第3号【解析】甲乙两个小车组成的系统动量守恒，解得以甲车为研究对象，设
21、抛出总质量为的沙袋，以两车运动的方向为正方向，则解得所以至少将第3号沙袋投入后，两车不会相撞16. 如图所示，AOB是由某种透明物质制成的圆柱体横截面（O为圆心），透明物质折射率为今有一束平行光以45的入射角从真空射向柱体的OA平面，这些光线中有一部分不能从柱体的AB面上射出，设凡射到OB面的光线全部被吸收，也不考虑OA面的反射，求：（1）从AO面射入透明物质的折射角（2）光线从透明物质射向真空时发生全反射的临界角（3）从圆柱AB面上能射出光线的部分占AB表面的几分之几？【答案】（1）30（2）45（3）【解析】【详解】（1）光路如图所示：从O点射入的光线，折射角为r，根据折射定律有：n=解得
22、：r=30 （2）由公式sinC=，得临界角为：C=45（3）设光线从某位置P点入射的光线，折射到AB弧面上Q点时，入射角恰等于临界角C，PQO中=180-90-C-r=15所以能射出的光线区域对应的圆心角为：=90-r=45能射出光线的部分占AB面的比例为=17. 一列简谐横波，在t0时刻的波形如图所示，质点振动的振幅为20cmP、Q两点的坐标分别为1m和5m，波由右向左传播已知t05s时，P点第一次出现波谷试计算：这列波的传播速度多大；从t0时刻起，经多长时间Q点第一次出现波谷当Q点第二次出现波峰时，P点通过的路程为多少【答案】（1）10m/s （2）0.9s （3）180cm【解析】【详
23、解】由图可知，波长为：，质点的起振方向竖直向上又：解得： 由波速公式；当波峰传到Q点时，需要1.5T，Q再经四分之三周期第一次到达波谷，则有：；从波从P点传到Q点再到Q点第二次出现波峰的总时间为： 则P通过的路程为：18. 如图所示，在水平光滑的行车轨道上停放着质量为40kg的吊车，吊车下用长2m的轻绳吊着质量为9.9kg的沙箱。质量为0.1kg的子弹以500m/s的水平速度射入沙箱，并留在沙箱中。求：(1)沙箱摆动的最大高度；(2)吊车的最大速度。【答案】（1）1m（2）2m/s【解析】【详解】摆动过程中，子弹，沙箱，小车系统在水平面上动量守恒 ，当沙箱到达最大高度时，系统有相同的速度设为v1,取水平向右为正向，则有代入数值，计算得子弹打入沙箱过程中动量守恒得代入数值，计算得则由机械能守恒定律，对子弹进入箱子后的圆周运动过程有代入数值，计算得子弹和沙箱再摆回最低点时，小车速度达到最大值v3,沙箱速度为v4，由动量守恒得 由系统机械能守恒得 联立代入数值，计算得小车的最大速度