河南省南阳市第一中学2020学年高二物理下学期第三次月考试题（含解析）

河南省南阳市第一中学2020学年高二物理下学期第三次月考试题（含解析）

河南省南阳市第一中学2020学年高二下学期第三次月考物理试题 ‎ 一．选择题 ‎1. 关于电磁场和电磁波，下列说法正确的是( )‎ A. 能发生偏振现象说明电磁波是横波，电磁波的传播需要介质 B. 红光比红外线更容易发生干涉和衍射现象 C. γ射线是波长最短的电磁波，它不可能发生衍射现象 D. 电磁波中电场、磁场以及传播的方向三者之间处处相互垂直 ‎【答案】D ‎【解析】电磁波可以在真空中传播，A错误；红外线的波长比红光波长长，所以红外线更容易发生衍射现象，B错误；只要是波，就可以发生衍射现象，C错误；电磁波中电场、磁场以及传播的方向三者之间处处相互垂直，D正确．‎ ‎2. 按照相对论理论，下列说法中错误的是( )‎ A. 一条杆的长度静止时为l0，不管杆如何运动，杆的长度均小于l0‎ B. 一条杆的长度不会因为观察者是否与杆做相对运动而不同，这是经典物理学家的观点 C. 一个物体运动时的质量比静止时的质量要大 D. 如果两条平行的杆在沿自己的长度方向上做相对运动，与它们一起运动的两位观察者都会认为对方的杆缩短了 ‎【答案】A ‎【解析】一根杆的长度静止时为，当杆运动的方向与杆垂直时，杆的长度不发生变化，A错误；经典物理学家的观点认为，一根杆的长度不会因为观察者是否与杆做相对运动而不同，B正确；由相对论质量公式可知，当物体的速度很大时，其运动时的质量明显大于静止时的质量，C正确；根据相对论时空观的观点，两根平行的杆在沿自己的长度方向上做相对运动，与它们一起运动的两位观察者都会认为对方的杆缩短了，D正确．‎ ‎3. 对声波的各种现象，以下说法中正确的是( )‎ A. 在空房子里讲话，声音特别响，这是声音的共鸣现象 B. 绕正在发音的音叉走一圈，可以听到忽强忽弱的声音，这是多普勒现象 C. 古代某和尚房里挂着的磐常自鸣自响，属于声波的共鸣现象 D. 把耳朵贴在铁轨上可以听到远处的火车声，属于声波的衍射现象 ‎【答案】C ‎【解析】在空房子里讲话，声音特别响，是声波的反射，A错误；绕正在发音的音叉为圆心走一圈，可以听到忽强忽弱的声音，是干涉现象，B错误；把耳朵贴在铁轨上可以听到远处的火车声，是声波在固体中传播比气体中快，D错误；古代某和尚房里挂着的磐常自鸣自响，属于声波的共鸣现象，C选项正确。‎ ‎4. 两列平面简谐横波在空中叠加，如图，其中简谐横波b(图中实线所示)沿x轴正方向传播，简谐横波a(图中虚线所示)沿x轴负方向传播，波速都是20m/s，t=0时，这两列波的波动图象如图所示，那么位于x=45m处的质点P第一次到达波谷的时间和第一次处于平衡位置的时间分别是( )‎ A. 1.50s，0.25s B. 0.25s，0.75s C. 0.50s，0.75s D. 0.75s，0.25s ‎【答案】D ‎【点睛】本题解题的关键在于明确两列波的波长、波速等均相同，则要使P第一次到波谷或平衡位置应使两列波的波谷位置或平衡位置同时传到P点．‎ ‎5. 在一薄壁圆柱体玻璃烧杯中，装有某种透明液体，液体中插入一根细铁丝，当人沿水平方向(垂直于纸面)观看时，会看到铁丝在液面处出现“折断”现象，此时，与实际情况相符合的是( )‎ A. B. ‎ C. D. ‎ ‎【答案】B ‎【解析】以B图为例，作出铁丝上S点发出的两条光线，经过液面折射的光路，如图，将两条折射光线反向延长，交于，就是人观看到的铁丝上S点的虚像，依此类推，B图是人向左看到的水中“铁丝”，B正确．‎ ‎6. 如图所示为两列简谐横波在同一绳上传播时某时刻的波形图，虚线波速度方向向右，实线波速度方向向左，质点M的平衡位置为x=0.2m。则下列说法中正确的是( )‎ A. 这两列波发生干涉现象，且质点M的振动是最弱的 B. 由图示时刻开始，再经过甲波周期，M将位于波峰 C. 甲波的速度与乙波的速度一样大 D. x=0.1m处的质点始终不振动 ‎【答案】C ‎【解析】两列简谐横波在同一绳上传播，波长又相等，因此它们的波速相等，则频率相等，能发生干涉，且两列波使质点M的振动方向相同，所以始终加强，A错误C正确；由图示时刻开始，再经过甲波周期，M将位于波谷，B错误；x=0.1m处的质点是波峰与波谷相遇点，是减弱点，但两列波的振幅不同，故叠加后振幅不为零，D错误．‎ ‎【点睛】波速是由介质的性质决定的，对于同一介质中传播的同一类波，波速相等．‎ ‎7. 如图，a和b都是厚度均匀的平行玻璃板，它们之间的夹角为α，一细光束以入射角θ从P点射入，θ>α，已知此光束由红光和蓝光组成，则光束透过b板后( )‎ A. 传播方向相对于入射光方向向左偏转α角 B. 传播方向相对于入射光方向向右偏转α角 C. 红光在蓝光的左边 D. 红光在蓝光的右边 ‎【答案】D ‎【解析】从平板玻璃射出的光线和射向平板玻璃的光线平行，故当光束透过b板后传播方向不变。AB错误；由于红光的波长大于蓝光的波长，故红光的折射率小于蓝光的折射率，从a射出后红光在右边，同理从b板射出后蓝光向左端偏折更多，故当光束透过b板后红光在蓝光的右边，C错误D正确．‎ ‎8. 一列简谐波沿x轴负方向传播，在t=0.1s时波形如右图所示，已知波速为10m/s。则t=0时正确的波形应是下图中的( )‎ A. B. ‎ C. D. ‎ ‎【答案】D ‎【解析】从图中可知，故，从t=0到t=0.1s经历了，波向负轴传播了1m，故根据平移法，将波向正轴平移1m（相当于倒退1m）可知D图为t=0s时的波形图，D正确．‎ ‎9. abc为一个全反射棱镜，它的主截面是等腰直角三角形，如图所示，一束白光垂直入射到ac面上，在ab面上发生全反射。若光线的入射点O的位置保持不变，改变光线的入射方向(不考虑自bc面反射的光线)，则( )‎ A. 使入射光线按图中所示顺时针方向逐渐偏转，如果有光线射出ab面，则一定含有红光 B. 使入射光线按图中所示顺时针方向逐渐偏转，如果有光线射出ab面，则一定含有紫光 C. 使入射光线按图中所示逆时针方向逐渐偏转，折射到bc面上且有光线射出时一定含有红光 D. 当紫光对该棱镜的折射率为时，使入射光线按图中所示逆时针方向逐渐偏转，折射到bc面上时不可能有光线射出 ‎【答案】AD ‎【解析】若入射光顺时针旋转，ac面上折射光线也顺时针旋转，则在ab面上的入射角减小，则会有光从ab面射出，由于红光的折射率最小，紫光折的折射率最大，由知，红光的临界角最大，紫光的临界角最小，所以红光最先不发生全反射，所以当有光线从ab面射出，即一定含有红光，但不一定有紫光，A正确B错误。‎ 垂直射入ac面的白光在ab面已发生全反射，入射角必定大于临界角，若入射光逆时针旋转，入射角继续增大，则光在ab面上仍会发生全反射，都不会射出，C错误D正确．‎ ‎【点睛】要掌握波长越长的光折射率越小，临界角越大．逆时针旋转入射光时，在ab面上入射角仍然大于临界角，发生全反射，顺时针旋转入射光时，部分光线折射出来，折射率最小的光线首先射出．‎ ‎10. 振源O起振方向沿+y方向，从振源O起振时开始计时，经t=0.9s，x轴上0至12m范围第一次出现图示简谐波，则( )‎ A. 此列波的波速约为13.3m/s B. t=0.9s时，x轴上6m处的质点振动方向向下 C. 波的周期一定是0.4s D. 波的周期(n可取0, 1. 2......)‎ ‎【答案】BC ‎【解析】因振源O起振方向沿+y方向，经t=0.9s，x轴上0至12m范围第一次出现图示简谐波，可知此图显示的波形不完整，又因是第一次出现，所以12m处质点的右边还有0.75个波长的波形图，即波传播到18m处的质点，所以有：，A错误；波向右传播，由平移法可知在t=0.9s时，x轴上6m处的质点振动方向向下，B正确；由A知波速为，由图可知波长，所以有，因第一次出现此波形，所以周期是一特定的值，C正确D错误．‎ ‎【点睛】该题的波形图不全，首先要补全波形图，可知在0.9s的时间内，波向右传播了18m，由此可得知波速的大小；由平移法可知x轴上6m处的质点的振动方向；利用波长、波速和周期之间的关系可求出周期．‎ ‎11. a、b两种单色光以相同入射角从某种介质射向真空，如图所示，则以下叙述正确的是( )‎ A. a光的全反射临界角小于b光的全反射临界角 B. 用同一干涉装置可看到a光的干涉条纹间距比b光宽 C. 在该介质中a光的传播速度大于b光的传播速度 D. a光的频率小于b光的频率 ‎【答案】BCD ‎【解析】从图中可知b偏折较大，所以可知折射率，由临界角公式，可得，A错误；折射率，故，根据可知波长 ‎，则通过同一双缝干涉装置，根据可得a光的干涉条纹间距比b光的宽，BD正确；因为，由判断可知，该介质中a光的传播速度大于b光的传播速度，C正确．‎ ‎12. 图甲为一列简谐横波在t=2s时的波形图，图乙为媒质中平衡位置在x=1.5m处的质点的振动图象， P是平衡位置为x=1.25m的质点，下列说法正确的是( )‎ A. 波的传播方向向左 B. 1s~2s时间内，P运动的位移为0‎ C. 0~1s时间内，P运动的路程为4cm D. 当t=4.5s时， P恰好向下运动回到平衡位置 ‎【答案】AB ‎【解析】根据图乙可知在t=2s时x=1.5m处的质点向下振动，根据“上坡下，下坡上”原理可知波向左传播，A正确；从图乙中可知波运动的周期为4s，，故，根据平移法可知在t=1s时，x=1.25m处的质点P的位移和在t=2s时x=0.75m处质点的位移相同，故1s~2s时间内P运动的位移为零，B正确；因为质点P所在位置不是特殊点（波峰，波谷，平衡位置），所以经过1s时间，即，其路程不等于一个振幅，即4cm，C错误；质点P比x=1.5m处的质点晚振动了，所以在t=4.5s时质点P的振动情况跟x=1.5m处质点在t=4s时的振动情况相同，即P恰好向上回到平衡位置，D错误．‎ 二、实验题 ‎13. 在利用“单摆测定重力加速度”的实验中，由单摆做简谐运动的周期公式得到.只要测出多组单摆的摆长l和运动周期T，作出T2‎ ‎-l图象，就可以求出当地的重力加速度，理论上T2-l图象是一条过坐标原点的直线，某同学根据实验数据作出的图象如图所示.‎ ‎(1)由图象求出的重力加速度g=_______m/s2 (取)‎ ‎(2)由于图象没有能通过坐标原点，求出的重力加速度g值与当地真实值相比________；若利用采用公式法计算，则求出重力加速度g与当地真实值相比_______ (填“偏大”“偏小”，或“不变”)‎ ‎(3)某同学在家里做用单摆测定重力加速度的实验，但没有合适的摆球，他找到了一块外形不规则的长条状的大理石块代替了摆球(如图)，以下实验步骤中存在错误或不当的步骤是___________.‎ A.将石块用细尼龙线系好，结点为N，将尼龙线的上端固定于O点;‎ B.用刻度尺测量ON间尼龙线的长度l作为摆长;‎ C.将石块拉开一个大约α=5°的角度，然后由静止释放；‎ D.从摆球摆到最低点时开始计时，当摆球第30次到达最低点时结束记录总时间t，由得出周期；‎ E.改变ON间尼龙线的长度再做几次实验，记下相应的l和T；‎ F.求出多次实验中测得的l和T的平均值作为计算时使用的数据，带入公式求出重力加速度g.‎ ‎【答案】 (1). 9.87 (2). 不变 (3). 偏小 (4). BDF ‎【解析】（1）根据公式可得，即，解得；‎ ‎...............‎ ‎（3）该同学以上实验步骤中有重大错误的是BDF：‎ B、摆长应是悬点到大理石块质心的距离；D、测量时间应从单摆摆到最低点开始；F、必须先分别求和各组L和T值对应的g，再取所求得的各个g的平均值．‎ ‎14. 在用插针法测定玻璃砖的折射率的实验中，甲、乙、丙三位同学在纸上画出的入射界面aa'、出射界面bb'与玻璃砖位置的关系分别如下图①、②和③所示，其中甲、丙两同学用的是矩形玻璃砖，乙同学用的是梯形玻璃砖他们的其他操作均正确，且均以aa'、bb'为界面画光路图，则：‎ ‎(1)甲同学测得的折射率与真实值相比___________。‎ ‎(2)乙同学测得的折射率与真实值相比___________。‎ ‎(3)丙同学测得的折射率与真实值相比__________。(填“偏小、偏大、不变、不确定”)‎ ‎【答案】 (1). 偏小 (2). 不变 (3). 不确定 ‎【解析】甲同学测定折射率时，作出的折射光线如图中虚线所示，实线表示实际光线，可见折射角增大，则由折射定律，可知，折射率n将偏小；‎ 用图②测折射率时，只要操作正确，测量的结果与玻璃砖的形状无关，故乙同学测得的折射率与真实值相比不变；‎ 用图③测折射率时，折射角可能偏小，可能偏大，也可能不变，所以测得的折射率可能偏大、可能偏小，也可能不变．‎ ‎【点睛】用插针法测定玻璃砖折射率的实验原理是折射定律，运用作图法，作出光路图，确定折射光线的偏折情况，分析入射角与折射角的误差，从而来确定折射率的误差．‎ ‎15. 现有毛玻璃屏A、双缝B、白光光源C、单缝D和透红光的滤光片E等光学元件，要把它们放在图1所示的光具座上组装成双缝干涉装置，用以测量红光的波长。‎ ‎(1)将白光光源C放在光具座最左端，依次放置其他光学元件，由左至右，表示各光学元件的字母排列顺序应为C、_______、A。‎ ‎(2)将测量头的分划板中心刻线与某条亮纹中心对齐，将该亮纹定为第1条亮纹，此时手轮上的示数如图2所示。然后同方向转动测量头，使分划板中心刻线与第6条亮纹中心对齐，记下此时图3中手轮上的示数为___________mm，求得相邻亮纹的间距为___________mm。‎ ‎(3)已知双缝间距d=2.0×10-4m，测得双缝到屏的距离l=0.700m，由公式求得所测红光波长为________m。‎ ‎【答案】 (1). E D B (2). 13.870 (3). 2.310 (4). 6.60×10-7‎ ‎【解析】（1）为获取单色线光源，白色光源后面要有滤光片、单缝、双缝．所以各光学元件的字母排列顺序应为C、E、D、B、A．‎ ‎（2）测第1条亮纹时，螺旋测微器固定刻度读数为2mm，可动刻度读数为0.01×27.0=0.270mm，所以最终读数为2.320mm．测第6条亮纹时，螺旋测微器固定刻度读数为13.5mm，可动刻度读数为0.01×37.0=0.370mm，所以最终读数为13.870mm．．‎ ‎（3）双缝干涉条纹的间距公式，所以计算式，代入数据可得．‎ ‎【点睛】解决本题知道获取单色的线光源，让白光通过滤光片和单缝．关键掌握螺旋测微器的读数方法，螺旋测微器的读数等于固定刻度读数加上可动刻度读数，需估读．以及掌握双缝干涉条纹的间距公式．‎ 三、计算题 ‎16. 如图所示圆柱形容器的底面直径和高度相等，当在S处沿容器边缘A观察空简时，刚好看到筒底圆周上的B点.保持观察点位置方向不变，将筒中注满某种液体，可看到筒底中心点，试求这种液体的折射率多大?‎ ‎【答案】1.58(或 )‎ ‎【解析】作出装满液体后的光路图如图所示．‎ 设圆柱形容器底面直径和高度均为h．由几何知识得：入射角的正弦为：；‎ 折射角的正弦为：，‎ 所以种液体的折射率为．‎ ‎17. 一列向右传播的简谐横波传到R点时的波形如图所示，波速为v=0.6m/s，振幅为2cm，质点P、Q的坐标分别为xp=0.96m，xQ=0.36m，求：‎ ‎(1)质点P开始振动时，振动方向如何?‎ ‎(2)从图示时刻经多长时间，质点P第一次到达波峰?这期间P运动路程为多少?‎ ‎(3)质点P到达波峰时，质点Q在何处?‎ ‎【答案】(1)y轴负方向 (2)14s，6cm (3)波谷 ‎【解析】（1）在波的传播方向上，各质点起振方向相同，与此时刻x=0.30m处质点R的振动方向相同，沿y轴负方向；‎ ‎（2）方法一：由波的图象可得波长，P点第一次到达波谷的时间即为P点前方距P点最近的波峰传播到P点所用的时间.‎ 方法二：可从“振动形式传播”的角度分析，由图象知，波长，‎ 故波的周期 R的振动形式传到P点所用的时间 P开始振动后只需即可到达波谷，即，‎ 故再经过14s，质点P第一次到达波谷.‎ ‎（3）因，所以P、Q两质点振动情况完全相反，当质点P达到波峰时，质点Q在波谷.‎ ‎18. 主截面是边长为d的正方形的棱柱，折射率为n，将其弯成半圆形，如图所示，要使A端垂直入射的光线全部从B端射出，求所弯半圆形的最小内半径R的值。‎ ‎【答案】‎ ‎【解析】要使光线全部由B端射出，则要求射入棱柱的光线全部发生全反射，而不能发生折射。那么从A端入射的光线中，只要使最易发生折射的光线发生全反射，则可满足题目要求。最易发生折射的光线应为入射角最小的光线，由图可看出A端最内侧的光线其入射角最小，因此必须保证此光线能发生全反射，即此光线的入射角等于或大于临界角．由图中的几何关系可看出，此光线入射角的正弦值为：sinC＝R/（R＋d）（由折射定律可知sinC=），由此可解得半圆的最小内半径为R＝d/（n－1）。‎ ‎19. 横截面是直角三角形ABC的三棱镜对红光的折射率为n1，对紫光的折射率为n2，且均小于2，，一束很细的白光束垂直三棱镜AB侧面射入棱镜，并从AC侧面有射出，最后射到跟AC侧面平行的光屏MN上，如图所示，已知光屏MN 跟AC侧面的距离为L。‎ ‎(1)画出白光通过棱镜的光路图(出射光线只画出两条边缘光线，并指明其颜色)；‎ ‎(2)求在光屏MN上得到的彩色光带的宽度d?‎ ‎【答案】(1) 如图所示：‎ ‎(2)‎ ‎【解析】1)由于光线垂直AB面入射，故在AB面上光线不偏折。在AC面上，设红光的折射角为r1，紫光的折射角为r2.由于，由折射定律可知，紫光的折射角大于红光的折射角，即；光带的上方为紫光，下方为红光，如图所示：‎ ‎（2）由折射定律得，，‎ 则，，‎ 得光带宽度； ‎