福建省厦门外国语学校2020学年高二物理下学期第一次月考试题（含解析）

福建省厦门外国语学校2020学年高二物理下学期第一次月考试题（含解析）

厦门外国语学校2020级高二（下）3月份月考物理试题 ‎ 一、选择题：本题共12小题，共48分．第1～8题在每小题给出的四个选项中只有一项符合题目要求，每小题4分；第9～12题有多项符合题目要求，每小题4分，全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分．‎ ‎1.图中S为在水面上振动的波源，M、N是水面上的两块挡板，其中N板可以上下移动，两板中间有一狭缝，此时测得A处水面没有明显振动，为使A处水面也能发生明显振动，可采用的方法是 A. 使波源的频率增大 B. 使波源的频率减小 C. 移动N使狭缝的间距增大 D. 在不移动M板的情况下，不能使A处发生明显振动 ‎【答案】B ‎【解析】‎ ‎【详解】AB．由题意可知，当减小波源的频率，波长增大；故A错误，B正确.‎ CD．而波的明显衍射条件为障碍的尺寸比波长小，或相差不大，故移动N使狭缝的距离减小都可以使衍射现象更加明显；故C，D错误.‎ ‎2.下列关于电磁波的说法，正确的是 A. 电磁波只能在真空中传播 B. 电场随时间变化时一定产生电磁波 C. 紫外线的波长比伦琴射线的长，它具杀菌消毒的作用 D. 麦克斯韦第一次用实验证实了电磁波的存在 ‎【答案】C ‎【解析】‎ ‎【详解】A．电磁波可以在真空、固定、液体、气体中传播，故A错误.‎ B．电场随时间均匀变化时，产生恒定的磁场，则不会产生电磁波；故B错误.‎ C．由电磁波谱可知紫外线的波长比伦琴射线长，它的显著作用是荧光作用，可以杀菌消毒；故C正确.‎ D．麦克斯韦预言了电磁波的存在，赫兹第一次用实验证实了电磁波的存在；故D错误.‎ ‎3.有一弹簧振子，振幅为0.8cm，周期为0.5s，初始时具有负方向的最大加速度，则它的振动方程是 A. x=8×10－3sinm B. x=8×10－3sinm C. x=8×10－1sinm D. x=8×10－1sinm ‎【答案】A ‎【解析】‎ ‎【详解】由题，t=0时刻具有负方向的最大加速度，根据知，振子的初始位移是正向最大，则位移表达式x=Asin(ωt+φ0)中，；圆频率，则位移表达式为;故选A.‎ ‎4.图甲为一列简谐横波在某一时刻的波形图，a、b两质点的横坐标分别为xa=2m和xb=6m，图乙为质点b从该时刻开始计时的振动图象．下列说法正确的是 A. 该波沿＋x方向传播，波速为1m/s B. 质点a经4s振动的路程为4m C. 此时刻质点a的速度沿＋y方向 D. 质点a在t=2s时速度为零 ‎【答案】D ‎【解析】‎ ‎【详解】A．ab两点间的距离为x=xb-xa=6-2=4m，振动从a传播到b的时间为半个周期，为，所以波速为：，但是b点该时刻的振动方向是沿y轴正方向，由微平移法可知波向-x轴方向传播，选项A错误.‎ B．质点a振动4s，是经过了半个周期，质点运动过的路程为振幅的2倍，即为1m，选项B错误.‎ C．此时刻b的振动方向是向y轴正方向，ab间相隔半个波长，振动步调完全相反，所以此时刻质点a的速度沿-y方向，选项C错误.‎ D．在t=2s时，质点b在正的最大位移处，ab两质点的振动步调完全相反，所以质点a在负的最大位移处，此时a的速度为零，选项D正确.‎ ‎5.一洗衣机正常工作时非常平稳，当切断电源后，发现洗衣机先是振动越来越强烈，然后振动再逐渐减弱，对这一现象，下列说法正确的是 A. 正常工作时，洗衣机波轮的运转频率比洗衣机的固有频率大 B. 正常工作时，洗衣机波轮的运转频率比洗衣机的固有频率小 C. 正常工作时，洗衣机波轮的运转频率等于洗衣机的固有频率 D. 只有当洗衣机振动最剧烈时，洗衣机做受迫振动 ‎【答案】A ‎【解析】‎ ‎【详解】ABC．洗衣机切断电源，波轮的转动逐渐慢下来，在某一小段时间内洗衣机发生了强烈的振动，说明此时波轮的频率与洗衣机固有频率相同，发生了共振.所以正常工作时，洗衣机波轮的运转频率比洗衣机的固有频率大；此后波轮转速减慢，则驱动力频率小于固有频率，所以共振现象消失，洗衣机的振动随之减弱，所以A正确，B、C错误.‎ D．洗衣机一直在做受迫振动，只是当运转频率等于固有频率时发生共振；故D错误.‎ ‎6.甲、乙两弹簧振子的振动图象如图所示，则可知　‎ A. 两弹簧振子完全相同 B. 两弹簧振子所受回复力最大值之比F甲∶F乙=2∶1‎ C. 振子甲速度为零时，振子乙速度最大 D. 两振子的振动频率之比f甲∶f乙=2∶1‎ ‎【答案】C ‎【解析】‎ 试题分析：由于两振子的振动周期不同，所以频率不同，故相位不同，A错误；由振动图象读出两振子位移最大值之比，根据简谐运动的特征，由于弹簧的劲度系数k可能不等，回复力最大值之比不一定等于2：1．故B错误；振子乙速度最大时，即在平衡位置时，振子甲的速度也可能最大，如1s时，C错误；从图中可知，故，D正确；‎ 考点：考查了简谐振动图像 ‎7.一列沿x轴正方向传播的简谐横波在t=0时刻的波形如图所示，质点P的x坐标为3m．已知任意振动质点连续2次经过平衡位置的时间间隔为0.4s。下列说法正确的是 A. 波速为4m/s B. 波的频率为2.5Hz C. x坐标为15m的质点在t=0.2s时恰好位于波谷 D. x的坐标为22m的质点在t=0.2s时恰好位于波峰 ‎【答案】D ‎【解析】‎ ‎【详解】AB．由题，任意振动质点连续2次经过平衡位置的时间间隔为0.4s，则该波的周期为 T=2×0.4s=0.8s，则，由图可知该波的波长是λ=4m，所以波速为：；故A、B错误；‎ C．x坐标为15m的质点到x=3质点的距离为：△x1=15m-3m=12m=3λ，所以x坐标为15m的质点与x=3处质点的振动始终相同.t=0时刻x=3的质点向下振动，经过时间恰好到达平衡位置，所以x坐标为15m的质点在t=0.2s时恰好位于平衡位置；故C错误.‎ D．x坐标为22m的质点到x=2质点的距离为：△x2=22m-2m=20m=5λ，所以x坐标为15m的质点与x=2处质点的振动始终相同.t=0时刻x=2的质点向上振动，经过时间恰好到达波峰，所以x坐标为22m的质点在t=0.2s时恰好位于波峰位置；故D正确.‎ ‎8.如图，甲为t=1s时某横波的波形图像，乙为该波传播方向上某一质点的振动图像，距该质点处质点的振动图像可能是(　　)‎ A. ‎ B. ‎ C. ‎ D. ‎ ‎【答案】A ‎【解析】‎ 试题分析： 由题意知m，s，由乙图知s时在y轴负向且向下运动，满足该条件的点有两个，如图所示，‎ 无论向左传0.5m的图（1），还是向右传0.5m的图（2），都可确定在s时沿波的传播方向上据质点该0.5m处，质点都在y轴正向且向下运动，满足题意的选项只有A选项正确。‎ 考点：波的图象 振动图象 波的周期性 ‎9.由波源S形成的简谐横波在均匀介质中向左、右传播．波源振动的频率为20Hz，波速为16m/s.已知介质中P、Q两质点位于波源S的两侧，且P、Q和S的平衡位置在一条直线上，P、Q的平衡位置到S的平衡位置之间的距离分别为15.8m、14.6m．P、Q开始振动后，下列判断正确的是 A. P、Q两质点运动的方向始终相同 B. P、Q两质点运动的方向始终相反 C. 当S恰好通过平衡位置时，P、Q两点也正好通过平衡位置 D. 当S恰好通过平衡位置向上运动时，P在波峰 ‎【答案】BD ‎【解析】‎ ‎【详解】波源振动的频率为20Hz，波速为16m/s，由波长公式.‎ AB．P和Q两质点距离波源的距离之差为：△x=15.8-14.6=1.2m=，为半个波长的奇数倍，所以P、Q两质点振动步调相反，P、Q两质点运动的方向始终相反，选项A错误，B正确.‎ C．，，所以当S恰好通过平衡位置时，P、Q两点一个在波峰，一个在波谷，选项C错误.‎ D．由可知，当S恰好通过平衡位置向上运动时，P在波峰，选项D正确.‎ ‎10.如图所示，物体A置于物体B上，一轻质弹簧一端固定，另一端与B相连，在弹性限度范围内，A和B一起在光滑水平面上做往复运动(不计空气阻力)，并保持相对静止．则下列说法正确的是 A. A和B均做简谐运动 B. 作用在A上的静摩擦力大小与弹簧的形变量成正比 C. B对A的静摩擦力对A始终做正功 D. A、B始终具有相同加速度 ‎【答案】ABD ‎【解析】‎ ‎【详解】A．A和B一起在光滑水平面上做往复运动，回复力，故都做简谐运动；故A正确.‎ BD．设弹簧的形变量为x，弹簧的劲度系数为k，A、B的质量分别为M和m，根据牛顿第二定律得到整体的加速度为，对A：，可见作用在A上的静摩擦力f与弹簧的形变量成正比；故B，D正确.‎ C．当AB离开平衡位置时，B对A的静摩擦力做负功；当AB靠近平衡位置时，B对A的静摩擦力做正功；故C错误.‎ ‎11.如图所示是沿x轴传播的一列简谐横波，实线是在t=0时刻的波形图，虚线是在t=0.2s时刻的波形图。已知该波的波速是0.8m/s，则下列说法正确的是 A. 这列波的周期是0.15s B. 这列波是沿x轴负方向传播 C. t=0时，x=4cm处的质点速度沿y轴正方向 D. 0～0.2s内，x=4cm处的质点振动方向改变了3次 ‎【答案】ABD ‎【解析】‎ ‎【详解】A．由图可得：波长λ=12cm，故周期，故A正确；‎ B．根据周期T=0.15s，时间，故虚线为实线往传播方向平移，那么由两波相对位置可得波向左传播，故B正确；‎ C．根据波向左传播，由平移法或“上下坡法”可得：t=0时，x=10cm处的质点向上振动，故C错误；‎ D．根据波向左传播，由平移法或“上下坡法”可得：t=0时，x=4cm处的质点向下振动；质点在波峰、波谷处改变振动方向，故经过，振动方向改变3次，故D正确；‎ ‎12.如图所示，一水平长绳上系着一个弹簧和小球组成的振动系统，小球振动的固有频率为2Hz.现在长绳两端分别有一振源P、Q同时开始以相同振幅A上下振动一段时间，某时刻两个振源在绳上形成的波形如图所示，两列波先后间隔一段时间经过弹簧振子所在位置，观察到小球先后出现了两次振动，小球第一次振动时起振方向向上，且振动并不显著，而小球第二次发生了显著的振动，则以下说法正确的是 A. 由振源P产生的波先到达弹簧处 B. 由振源Q产生的波先到达弹簧处 C. 两列波可能形成干涉 D. 由振源Q产生的波的波速接近4m/s ‎【答案】AD ‎【解析】‎ ‎【详解】AB．由“上下坡”法知P振源起振方向向上，Q振源起振方向向下，故先到达振动系统是P波，故振源P离振动系统较近，故A正确，B错误；‎ C．干涉条件是两个波的频率相等，由于两列波的频率不相等，故不会形成干涉，故C错误；‎ D．Q晚到达弹簧振子所在位置，且小球产生了较强烈的振动，即共振，故Q的振动频率接近2Hz，则周期接近0.5s，波速；故D正确.‎ 二、实验题：本题共2小题，第13题6分，第14题9分，共15分 ‎13.某同学在“用单摆测定重力加速度”的实验中进行了如下的操作：‎ ‎(1)用游标尺上有10个小格的游标卡尺测量摆球的直径如图甲所示，可读出摆球的直径为________cm。把摆球用细线悬挂在铁架台上，测量摆线长，通过计算得到摆长L。‎ ‎(2)用秒表测量单摆的周期。当单摆摆动稳定后，同学记录了单摆40次全振动的时间，秒表的示数如图所示，该单摆的周期是T=________s(结果保留三位有效数字)。‎ ‎【答案】 (1). 0.97 (2). 1.88‎ ‎【解析】‎ ‎【详解】(1)10分度的游标卡尺精确度为0.1mm，则直径d=9mm+7×0.1mm=9.9mm=0.97cm.‎ ‎(2)由图示秒表可知，最小格为0.1s，分针超过一格为60s，时间为，则单摆的周期为.‎ ‎14.用单摆测定重力加速度的实验装置如图所示。‎ ‎(1)组装单摆时，应在下列器材中选用__________（选填选项前的字母）。‎ A．长度为1m左右的细线 B．长度为10cm左右的细线 C．直径为1.8cm的塑料球 D．直径为1.8cm的铁球 ‎(2)测出悬点O到小球球心的距离（摆长）L及单摆完成n次全振动所用的时间t，则重力加速度g=_______(用L、n、t表示)。‎ ‎(3)用多组实验数据做出T2－L图像，也可以求出重力加速度g。已知三位同学做出的T2－L图线的示意图如图中的a、b、c所示，其中a和b平行，b和c都过原点，图线b对应的g值最接近当地重力加速度的值。则相对于图线b，下列分析正确的是________（选填选项前的字母）。‎ A．出现图线a的原因可能是误将悬点到小球下端的距离记为摆长L B．出现图线c的原因可能是误将49次全振动记为50次 C．图线c对应的g值小于图线b对应的g值。‎ ‎【答案】 (1). AD (2). (3). B ‎【解析】‎ ‎【详解】(1)为减小实验误差，应选择1m左右的摆线，故选A;为减小空气阻力影响，摆球应选质量大而体积小的金属球，故选D;因此需要的实验器材是AD．‎ ‎(2)单摆完成n次全振动所用的时间t,则单摆的周期为，由单摆的周期公式，解得重力加速度.‎ ‎(3) A．若测量摆长时忘了加上摆球的半径，则摆长变成摆线的长度l，则有，根据数学知识可知，对T2-L图象来说，与b线斜率相等，两者应该平行，是截距；故做出的T2-L图象中a线的原因可能是误将悬点到小球上端的距离记为摆长L；故A错误.‎ B．实验中误将49次全振动记为50次，则周期的测量值偏小，导致重力加速度的测量值偏大，图线的斜率k偏小；故B正确.‎ C．由图可知，图线c对应的斜率k偏小，根据T2-L图象的斜率，当地的重力加速度可知，g值大于图线b对应的g值；故C错误.‎ 三、计算题：本题共4小题，第15题8分，第16题8分，第17题9分，第17题12分，共37分．把解答写在指定的答题处，要求写出必要的文字说明、方程式和演算步骤，只写答案不得分．‎ ‎15.一弹簧振子做简谐运动，其位移与时间的关系如图所示．‎ ‎(1)写出该振子简谐运动的表达式 ‎(2)并求出t=0.25×10－2s时质点的位移 ‎(3)在t=1.5×10－2s到t=2×10－2s的振动过程中，质点的位移大小、动能大小如何变化？‎ ‎【答案】(1) 2sin(100πt－)cm (2)－cm(3)位移变大，动能变小 ‎【解析】‎ ‎【详解】(1)由题图可知A=2cm，T=2×10－2s，‎ 振动方程为 ‎(2)当t=0.25×10－2s时，解得：.‎ ‎(3)由题图可知在t=1.5×10－2s到t=2×10－2s的振动过程中，质点的位移变大，回复力变大，速度变小，动能变小，势能变大．‎ ‎16.一列沿－x方向传播的简谐横波，在t=0时刻的波形如图所示，质点振动的振幅为10cm。P、Q两点的坐标分别为(－1，0)和(－9，0)，已知t=0.7s时，P点第二次出现波峰。‎ ‎(1)这列波的传播速度多大？‎ ‎(2)从t=0时刻起，经过多长时间Q点第一次出现波峰？‎ ‎(3)当Q点第一次出现波峰时，P点通过的路程为多少？‎ ‎【答案】(1) 10m/s (2) 1.1s (3) 0.9m ‎【解析】‎ ‎【详解】(1)由题意可知该波的波长为λ=4m，P点与最近波峰的水平距离为3m，距离下一个波峰的水平距离为7m.所以 ‎(2)Q点与最近波峰的水平距离为11m 故Q点第一次出现波峰的时间为 ‎(3)该波中各质点振动的周期为 Q点第一次出现波峰时质点P振动了t2=0.9s 则 质点每振动经过的路程为10cm 当Q点第一次出现波峰时，P点通过的路程s′=0.9m.‎ ‎17. 一个圆柱形筒，如图所示，直径d＝12 cm，高H＝16cm，人眼在筒侧上方某处观察，所见筒侧的深度为h＝9cm，当筒中装满液体时，则恰能看到筒侧的最低点．求：‎ ‎（1）此液体的折射率；‎ ‎（2）光在此液体中的传播速度；‎ ‎【答案】（1） （2）‎ ‎【解析】‎ ‎（1）由图可知：‎ 折射率：解得：（6分）‎ ‎（2）传播速度：‎ 解得（6分）‎ ‎18.一列简谐横波在介质中沿x轴正向传播，波长不小于10cm。O和A是介质中平衡位置分别位于x＝0和x＝5cm处的两个质点。t＝0时开始观测，此时质点O的位移为y＝4cm，质点A处于波峰位置t＝1/3s时，质点O第一次回到平衡位置，t＝1s时，质点A第一次回到平衡位置.求:‎ ‎(1)简谐波的周期、波速和波长；‎ ‎(2)质点O的位移随时间变化的关系式.‎ ‎【答案】(1) T＝4s,，λ＝0.3m (2)‎ ‎【解析】‎ ‎【分析】‎ ‎(1)利用A点在0s时和1s时所处的位置可求得简谐波的周期，利用波速的公式可求得波速，利用波速波长及周期之间的关系式λ＝vT可求得波长；‎ ‎(2)先根据题意求出简谐波的圆频率，设出简谐振动的通式，利用0s时和1s时的O点的位移，可得知初相位，即为可知质点O的位移随时间变化的关系式.‎ ‎【详解】(1)设振动周期为T．由于质点A在0到1 s内由最大位移处第一次回到平衡位置，经历的是个周期，由此可知T＝4s；‎ 由于质点O与A的距离5m小于半个波长，且波沿x轴正向传播，O在时回到平衡位置，而A在t＝1s时回到平衡位置，时间相差，两质点平衡位置的距离除以传播时间，可得波的速度：；‎ 利用波长、波速和周期的关系得，简谐波的波长：λ＝vT＝7.5m/s×4s＝0.3m；‎ ‎(2)设y＝Asin(ωt+φ0)，‎ 可得：‎ 再由t＝0时，y＝4cm；时，y＝0，‎ 代入得：A＝8cm＝0.08m，‎ 再结合t＝1s和当时，质点的位移，可得：‎ 所以质点O的位移随时间变化的关系式为：‎ ‎【点睛】该题对于简谐振动的考查非常新颖，首先要求学生能准确的从题干中提取出相关的信息，熟练的利用波速、波长、周期之间的关系式及周期的定义进行相关问题的解答。对于第二问的解答有一定的难度，要注意利用数学知识求解初相位，同时要注意会分别用正弦和余弦来表述振动的关系式.‎