河北省邢台八中2020学年高二物理下学期期末考试试题（含解析）

河北省邢台八中2020学年高二物理下学期期末考试试题（含解析）

河北省邢台八中2020学年高二物理下学期期末考试试题（含解析） ‎ 一、选择题：（12×4=48分，其中第（1）（2）（3）（4）（5）为单选，（6）（7）（8）（9）（10）（11）（12）为不定项选择。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的振幅较大，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】B ‎【解析】‎ ‎【详解】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‎3f，B摆固有频率接近‎3f，则B的振幅较大，所以B正确，ACD错误．‎ 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．‎ ‎6.一机械波相隔时间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．‎ ‎7.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. 在障碍物的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．‎ ‎8.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°.‎ ‎9. 在杨氏双缝干涉实验中，如果 A．用白光作为光源，屏上将呈现黑白相间的条纹 B．用红光作为光源，屏上将呈现红黑相间的条纹 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】BD ‎【解析】‎ 白光作杨氏双缝干涉实验，屏上将呈现彩色条纹，A错；用红光作光源，屏上将呈现红色两条纹与暗条纹（即黑条纹）相间，B对；红光和紫光频率不同，不能产生干涉条纹，C错；紫光作光源，遮住一条狭缝，屏上出现单缝衍射条纹，即间距不等条纹，D对。‎ ‎10.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，在玻璃中的传播速度大于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．‎ ‎11.将一单摆向左拉至水平标志线上，从静止释放，当摆球运动到最低点时，摆线碰到障碍物，摆球继续向右摆动。用频闪照相机拍到如图所示的单摆运动过程的频闪照片，以下说法正确的是 A. 摆线碰到障碍物前后的周期之比为3：2．‎ B. 摆线碰到障碍物前后的摆长之比为3：2‎ C. 摆球经过最低点时，线速度不变，半径减小，摆线张力变大 D. 摆球经过最低点时，角速度变大，半径减小，摆线张力不变 ‎【答案】AC ‎【解析】‎ ‎【详解】由单摆的周期公式可知，L∝T2，由于是频闪照片，图中相邻两小球的影像的时间间隔是相同的，所以周期之比是9:6=3:2，周期平方比是9：4．则A正确，B错误。小球在摆动过程中机械能守恒，摆线经过最低点时，小球线速度不变，由v=ωr可知r减小，角速度变大。由向心力知识，可知，r减小，摆线张力T变大。故C正确，D错误。‎ ‎12.关于电磁场和电磁波的说法中正确的是：（ ）‎ A. 变化的磁场可以产生电场，变化的电场可以产生磁场 B. 麦克斯韦第一次在实验室通过实验验证了电磁波的存在 C. 电磁波是纵波，可以在真空中传播 D. 紫外线是一种波长比紫光波长更短的电磁波，能够灭菌 ‎【答案】AD ‎【解析】‎ ‎【详解】A、根据“麦克斯韦”电磁场理论，可知，变化的磁场可以产生电场，变化的电场可以产生磁场；故A正确.‎ B、麦克斯韦预言了电磁波的存在；赫兹第一次通过实验验证了电磁波的存在；故B错误.‎ C、电磁波是横波，变化的电场与变化磁场相互垂直，能在真空中传播的；故C错误.‎ D、紫外线的波长比紫光的短，它可以进行灭菌消毒；故D正确.‎ 故选AD.‎ ‎【点睛】解决本题的关键知道电磁波的产生原理，以及知道电磁波的类型。对于这些基本知识要熟练掌握并能正确应用.‎ 二、填空题：（1×8分=8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.(1)在“用单摆测定重力加速度”的实验中，有人提出以下几点建议，其中对提高测量结果精确度有利的是________．‎ A．测量摆长的方法：用刻度尺量出从悬点到摆球间细线的长 B．测量周期时，从小球到达最大位移处开始计时，测出摆球完成一次全振动的时间 C．适当加长摆线 D．为了便于计时观察，单摆摆角应尽量大些 ‎(2)用毫米刻度尺测得摆线长为L；用游标卡尺测得摆球的直径为d；用秒表测得单摆完成n次全振动的时间为t，若用给定物理量符号表示当地的重力加速度g，则g＝________．(写出表达式，不必计算结果)‎ ‎【答案】 (1). C (2). ‎ ‎【解析】‎ ‎【详解】（1）摆长等于线长加摆球半径；测30至50次全振动时间，计算出平均周期是减小偶然误差的好办法，次数太少、太多都不好；在平衡位置启动秒表计时和结束计时便于操作、误差小；做单摆时摆线要适当加长，摆角不能太大；则选项C正确，ABD错误．‎ ‎（2）周期 ， ，则 ‎15.用双缝干涉测光波长，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16题10分，第17题10分，第19题12分）‎ ‎16.一列简谐波沿x轴正方向传播，t＝0时波形如图甲所示，已知在0.6 s末，A点恰第四次(圈中第一次)出现波峰，求：‎ ‎(1)该简谐波的波长、波速分别为多少？‎ ‎(2)经过多少时间x＝‎5 m处的质点P第一次出现波峰？‎ ‎(3)如果以该机械波传到质点P开始计时，请在图乙中画出P点的振动图象，并标明必要的横、纵坐标值，至少画出一个周期的图象．‎ ‎【答案】(1)‎2 m；‎10 m/s　(2)4.5 s　(3)如图；‎ ‎【解析】‎ 试题分析：①波长λ＝‎‎2 m 周期T＝s＝0.2 s 波速v＝＝‎10 m/s ‎②波峰传到P点：t＝＝s＝0.45 s ‎③如图所示 考点：考查了横波图像 ‎17.如图所示，甲图为某波源的振动图象，乙图是该波源产生的横波在某时刻的波形图，波形图的O点表示波源．问：‎ ‎(1)这列波的波速多大？‎ ‎(2)若波向右传播，当乙图中质点Q第一次到达平衡位置且向上运动时，从乙图图示时刻开始质点P已经经过了多少路程？‎ ‎【答案】(1) ‎1 m/s. (2) ‎‎0.5 m ‎【解析】‎ ‎（1）由振动图象可知周期T＝0.2 s，由波动图象可知波长λ＝0.2 m 则由波速公式可得 v＝＝m/s＝‎1 m/s．‎ ‎（2）P点振动了t＝＝s＝0.4 s=2T 可得P点经过的路程为2×‎4A＝2×4×‎0.05m＝‎0.4m．‎ ‎18.如图所示，某棱镜的横截面为等腰直角三角形ABC，其折射率为.一束单色光从AB面入射，恰好在AC面上发生全反射，求：‎ ‎(1)光在AB面的入射角的正弦值；‎ ‎(2)光在棱镜中的传播速度．‎ ‎【答案】①②m/s ‎【解析】‎ 试题分析：‎ ‎①光路如图 得 解得 ‎②m/s 考点：光的折射定律 ‎19.如图，在注满水的游泳池的池底有一点光源A，它到池边的水平距离为‎3.0 m。从点光源A射向池边的光线AB与竖直方向的夹角恰好等于全反射的临界角，水的折射率为4/3。‎ ‎（i）求池内的水深；‎ ‎（ii）一救生员坐在离池边不远处的高凳上，他的眼睛到地面的高度为‎2.0 m。当他看到正前下方的点光源A时，他的眼睛所接受的光线与竖直方向的夹角恰好为45°。求救生员的眼睛到池边的水平距离（结果保留1位有效数字）。‎ ‎【答案】（i） （ii）‎‎0.7 m ‎【解析】‎ 试题分析：（i）如图，设达到池边的光线的入射角为i。依题意，水的折射率n=，光线的折射角θ=90°。‎ 由折射定律有 nsin i="sin" θ①‎ 由几何关系有 sin i=②‎ 式中，l="3" m，h是池内水的深度。联立①②式并代入题给数据得 h=m≈2．‎6 m③‎ ‎（ii）设此时救生员的眼睛到池边的距离为x。依题意，救生员的视线与竖直方向的夹角为θ'=45°。由折射定律有 nsin i'="sin" θ' ④‎ 式中，i'是光线在水面的入射角。设池底点光源A到水面入射点的水平距离为a。由几何关系有 sin i'=⑤‎ x+l=a+h' ⑥‎ 式中h'="2" m。联立③④⑤⑥式得 x=(3–1)m≈0．‎7 m⑦‎ 考点：光的折射定律 ‎