2023-2024年河南省南阳市六校联考高二下学期4月期中物理试题（解析版）

2023—2024学年（下）南阳六校高二年级期中考试物理一、单选题1.如图所示，做简谐振动的小球，平衡位置为点，关于小球，下列说法正确的是（）A.从点向右边运动，速度逐渐增大 B.从左边向点运动，加速度越来越小C.从点向左边运动，位移越来越小 D.从右边向点运动，位移越来越大【答案】B【解析】小球远离平衡位置，速度减小、加速度和位移增大，故A、C错误；小球靠近平衡位置，速度增大，加速度和位移减小，故B正确，D错误。故选B。2.如图所示为简谐运动甲的振动图像，另一简谐运动乙的振动周期与甲相同，相位比甲落后，则在时，下列说法正确的是（）A.甲对应质点的动能最大 B.甲对应质点的加速度最大C.乙对应质点的相位为 D.乙对应质点的速度最大【答案】C【解析】简谐运动的圆频率，甲做简谐运动的表达式为，乙做简谐运动的表达式为，在时甲对应质点不在平衡位置，也不在最远位置，速度不是最大，动能不是最大，加速度也不是最大，故A、B错误；乙对应质点的相位为，速度为零，故C正确，D错误。故选C。3.利用单色光进行两次双缝干涉实验，在光屏中央附近取相同长度的区域如图所示，发现亮条纹（图中阴影部分）的数量正好由个变为个，则可能是下列哪个条件改变引起的（）A.仅使单色光的波长变为原来的倍 B.仅使双缝的间距变为原来的C.仅使双缝到屏的距离变为原来的 D.仅使双缝到屏的距离变为原来的【答案】B【解析】亮条纹为个时，相邻明条纹间距的宽度为，亮条纹为个时，相邻明条纹间距的宽度为，则亮条纹数量由个变为个后，相邻亮条纹的宽度之比为，根据相邻亮条纹的间距公式，可知，可能是单色光的波长之比为，故A错误；可能是双缝的间距之比为，故B正确；可能是双缝到屏的距离之比为，故C、D错误。故选B。4.如图所示，某一时刻一列简谐横波沿轴正方向恰好传播至处，、为介质中的两个质点，从该时刻开始计时，时刻质点的位移为，经过第一次回到平衡位置，下列说法正确的是（）A.时刻质点的振动方向沿轴正方向 B.简谐横波的波源振动周期为C.波的传播速度为 D.时质点的位移为【答案】D【解析】简谐横波沿方向，根据“同侧法”可知该时刻质点沿方向振动，故A错误；依题意，可知质点经过，返回平衡位置，则波源振动周期为，故B错误；由图知该列波波长，则波速，故C错误；时刻质点从平衡位置向上振动，经过，后将回到平衡位置，则位移为，故D正确。故选D。5.如图所示，一列简谐横波沿轴正方向传播，图中实线和虚线分别是和时刻的部分波形图，下列说法正确的是（）A.波源振动的最大频率为 B.经过，处的质点至少向右移动C.波在该介质中传播的最小速度为 D.波源的起振方向沿轴正方向【答案】C【解析】简谐横波传播的周期满足，解得周期为，时周期最大，频率最小为，故A错误；波上的质点不会随波迁移，故B错误；波在介质中传播的最小速度，故C正确；波源的起振方向无法判断，故D错误。故选C。6.如图1所示，竖直放置的弹簧振子静止在平衡位置，激光测距仪与小球的位置齐平。将小球竖直向下拉动一段距离后释放，小球开始向上运动，同时测距仪开始记录从测距仪到遮挡物（弹簧、小球或墙壁）的距离数据，图像经过优化拟合后，测得距离与时间的图像如图2所示，弹簧始终在弹性限度内，下列说法正确的是（）A.弹簧振子的振动周期为 B.刚释放时弹簧的弹性势能最大C.时小球的机械能最大 D.时小球的动能减为【答案】B【解析】小球从最低点运动到平衡位置，小球从平衡位置到最高点再回到平衡位置，从平衡运动到最低点，所以弹簧振子的周期为，A错误；刚释放时，弹簧伸长量最大，弹性势能最大，B正确；时小球回到平衡位置将继续向上运动，弹簧弹力仍做正功，小球机械能继续增大，C错误；时小球回到平衡位置，速度最大，动能最大，D错误。故选B。7.如图所示为一种嵌在地面下的彩灯简化示意图，横截面规格为的透明介质中央竖线上有间隔均匀的个灯槽，在灯槽位置放入灯珠，发出的光线恰好在透明材质的上表面边缘发生全反射。现准备将第二颗另一种颜色的灯珠放入灯槽内，接通电源后，两灯珠发出的光线均能从材料上表面边缘射出。已知透明材料对光的折射率是对光折射率的倍（不考虑光在介质中的多次反射），则下列安装方法可能满足条件的是（）A. B. C. D.【答案】A【解析】如图1所示，灯珠安装在灯槽位置安装，恰好在材料表面边缘发生全发射，材料对灯的折射率为，根据全反射规律可知，可知灯与边缘连线小于时，材料上表面将不能被全部照亮，所用灯需要安装在灯槽、、的位置；材料对灯的折射率为，根据题意可知，则，解得灯与材料边缘的连线长度为，即灯如果和边缘连线小于，材料表面将不能被全部照亮；如图2所示，灯安装在灯槽位置时，灯与边缘连线的距离，满足要求；若安装在灯槽的位置时，灯与边缘连线的距离，不满足要求，因此灯只能安装在和的位置。故选A。二、多选题8.下列说法正确的是（）A.受迫振动的驱动力不一定是周期性变化的 B.无论是机械波还是光，都可以发生衍射C.光的偏振现象证明光是横波 D.发生多普勒效应是因为改变了波源的频率【答案】B、C【解析】受迫振动的驱动力一定是周期性变化的。故A错误；衍射是波特有的现象，机械波和光都可以发生衍射。故B正确；光的偏振现象说明光是横波。故C正确；多普勒效应的产生是波源和接收者的相对位置发生变化，不是波源的频率改变。故D错误。故选B、C。9.如图所示为材料的同心圆弧横截面，为圆心，。一束光垂直从点入射，进入材料后在界面发生全反射后从点射出，已知这种材料对该种光的折射率为，光速为，则（）A.光在这种材料的临界角为 B.入射点距离的长度为C.光在这种材料中传播的路程为 D.光在这种材料中传播的时间为【答案】A、B【解析】光路图如图所示，设光在界面的全反射点为，根据全反射定律，可知临界角，故A正确；入射点到的距离，故B正确；光在这种材料传播的路程，故C错误；光在这种材料中的速度为，传播时间为，故D错误。故选A、B。10.如图所示，和为某介质中水平线上相距的两个振动频率相同的波源，振幅均为，为介质中连线上的中垂线，长为。某时刻和同时开始做简谐运动，经过后处质点开始起振，经过一段时间位移大小为；和连线上共有个振动加强点，其中距离最近振幅为的质点在处（图中未画出），与相距。下列说法正确的是（）A.某时刻连线上的所有质点位移可能均为 B.和在介质中的波速为C.与的距离为 D.和的波长均为【答案】C、D【解析】根据题意可知处质点为振动加强点，和同时起振，因此和的振动步调一致，波源到上质点的波程差均为，因此连线上质点均为振动加强点，振幅均为，位移周期性变化。故A错误；波传播至点用时，波速，故B错误；如图所示，为和连线上距离最近的加强点，，，可知，故C正确；若设为和连线上左侧的某个加强点，则，当时即为处的质点，时为处质点，有，解得，故D正确。故选C、D。三、实验题11.实验室有块长宽比为的矩形玻璃砖，某同学准备利用激光笔测量该玻璃砖的折射率。由于缺少标准测量工具，该同学将纸张裁成和玻璃砖一样大，通过对折产生折痕对纸张进行等分，将纸张变为测量工具。（1）利用纸张折痕确定法线，调整激光笔的位置如图1所示，入射点为，出射点为，可知入射角为______；（2）如图2所示，将纸张放在玻璃砖另一侧，对齐确定点位置，可知玻璃砖的折射率______；（3）在此实验基础上，下列方法最能有效减小实验误差的是______（单选，填选项序号）。A.仅适当增加纸张的等分折痕 B.仅适当减少纸张的等分折痕 C.仅适当减小光线的入射角【答案】（1）；（2）；（3）A【解析】（1）玻璃砖的长宽比为，根据图可知入射角为；（2）根据纸张的折痕位置，画出光在玻璃砖中传播的光路图，如图所示，根据几何关系可知折射角正弦值为，可知折射率。（3）适当增加纸张的等分折痕能够提高距离测量的精确度，能够有效减小实验误差；改变入射光的入射角，不一定能够对上纸张折痕的位置，反而使距离测量误差变大，增大了实验误差，故选A。12.某实验小组利用单摆测量重力加速度，由于使用一根线拴接小球时，摆动过程中不够稳定，因此可采用双摆线的测量装置进行实验，如图1所示，两等长悬线一端拴接小球，另一端固定在水平杆上。（1）实验中使用的小球最好选用______（单选，填选项序号）；A.质量较小，体积较大的塑料球 B.质量较大，体积较小的钢球 C.质量较小，体积较小的木球（2）将小球拴接好后，开始实验，测量单摆全振动的周期之后，还需要测量______（单选，填选项序号），改变的长度并测量对应的周期，最终绘制出如图2所示的图像；A.拴接点到水平杆的间距 B.一侧悬线的长度 C.两悬线在水平杆上的间距（3）图2中所标注的数据已知，则测得的重力加速度______；（4）下列操作能一定减小实验误差的是______（单选，填选项序号）。A.多次测量周期求平均值 B.多次测量小球的直径求平均值 C.尽量增大摆角使小球摆动更明显【答案】（1）B；（2）A；（3）；（4）A【解析】（1）实验中采用质量较大，体积较小的钢球，能够有效减小空气阻力对实验的影响，B正确，A、C错误；（2）当时，周期不为，利用图像分析数据时可以不用测量小球球心到悬点的距离，只需要测量拴接点到水平杆的间距即可，设小球的半径为，根据单摆周期公式，可知，A正确，B、C错误；（3）结合图像斜率可知，解得。（4）多次测量周期T求平均值能够减小偶然误差，A正确；实验中不需要测量小球的直径，B错误；增大摆角后该装置可能不再单摆，会增加测量误差，C错误。故选A。四、解答题13.如图1所示的水上浮桥是由一个个浮筒组成，拆下其中单个浮筒如图2所示。单个浮筒的横截面积一定，在水面上的上下浮动可视为振幅为的简谐运动，浮筒的质量为，浮筒做简谐运动时最大排水体积为静止时排水体积的倍。已知重力加速度为，求：（1）浮筒做简谐运动时回复力的最大值；（2）浮筒做简谐运动时回复力与位移的比例系数。【答案】（1）；（2）【解析】（1）浮筒静止时，排水体积为，可知，排水体积最大时，回复力为，解得。（2）根据回复力与位移的关系可知，解得。14.如图所示，竖直放置的光学器件由和组成，为横截面是半圆形的透明介质，圆心为，半径为，虚线为半圆的水平半径，为真空矩形区域，长为。现有一束关于虚线对称的平行光束由左侧水平射入，当光束宽度为时，恰好能全部照亮区域右侧。已知对该光的折射率为，光速为，不考虑光在中的反射，求：（1）光线穿过区域最长时间；（2）矩形区域的宽度。【答案】（1）；（2）【解析】（1）光在中传播的速度，光在中传播的最长路程为，所用时间为，解得。（2）光束宽度为时，距离水平虚线最远的光线如图所示，光线在圆弧的折射点为，作，可知，在中，，则，可知光线在圆弧面的入射角为，根据折射率，解得折射角，光线在、界面上的折射点为，入射角为，折射角为，在中，，可知，根据折射率，解得，则，在中，，则Ⅱ的宽度d满足，解得。15.一列简谐横波沿轴传播，在时的波形如图1所示，、是介质中的两个质点，此时点的位移为。图2为质点的振动图像。回答下列问题：（振动方程均使用正弦函数表示，初相位在到之间）（1）判断波的传播方向，并写出质点的振动方程；（2）若波速，求时刻质点、对应的横坐标