2023-2024学年黑龙江省大庆铁人中学高二（上）期末物理模拟试卷
一、选择题（1-8题每小题只有一个选项正确，每小题4分，共32分。9-12题每小题有多个选项正确，全部选对得5分，选对但不全得3分，共20分）
1．（4分）下列关于简谐运动的说法，正确的是（ ）
A．只要有回复力，物体就会做简谐运动
B．物体做简谐运动时，加速度最大，速度也最大
C．物体做简谐运动时，速度方向有时与位移方向相反，有时与位移方向相同
D．物体做简谐运动时，加速度和速度方向总是与位移方向相反
2．（4分）如图所示，清晨森林里浓厚的雾气在阳光的照射下会形成一道道光路，产生此现象的主要原因是光的（ ）
A．干涉 B．衍射 C．偏振 D．散射
3．（4分）如图所示，包含两种单色光的光束沿PO方向射入横截面为半圆形的玻璃柱体，其透射光线分别从M、N两点射出，已知α＝45°，β＝60°，真空中光速c＝3×108m/s，则下列说法正确的是（ ）
A．M点出射的单色光穿过玻璃柱体所需的时间更短
B．玻璃对OM光束的折射率为
C．OM光束在该玻璃中传播的速度为108m/s
D．若将OM光束从M点沿着MO方向射入，一定会发生全反射
4．（4分）关于简谐运动的理解，下列说法中错误的是（ ）
A．周期、频率是表征物体做简谐运动快慢程度的物理量
B．位移减小时，加速度减小，速度增大
C．位移的方向总跟加速度的方向相反，跟速度的方向相同
D．物体运动方向指向平衡位置时，速度方向与位移方向相反；背离平衡位置时，速度方向与位移方向相同
5．（4分）在观察光的全反射实验中，用激光笔从A点照射半圆形玻璃砖的圆心O点，发现有OB、OC两条细光束。当入射光束AO绕O点顺时针转动小角度θ，OB、OC也会随之转动。则（ ）
A．光束OB顺时针转动的角度大于θ
B．光束OC逆时针转动的角度小于θ
C．光束OB逐渐变亮
D．光束OC逐渐暗
6．（4分）某人站在地面上某处，一架飞机由远而近从人的头顶上方匀速飞过，则人听到飞机发出声音的频率（
）
A．越来越低 B．越来越高
C．先变高后变低 D．先变低后变高
7．（4分）如图，一束单色光射入一玻璃球体，入射角为60°．已知光线在玻璃球内经一次反射后，再次折射回到空气中时与入射光线平行．此玻璃的折射率为（ ）
A． B．1.5 C． D．2
8．（4分）如图所示，弹簧振子在M、N之间做简谐运动。以平衡位置O为原点，向右为x轴正方向，建立x轴。若从振子位于N点时开始计时，T为弹簧振子的振动周期，则其振动图象可能为图中的（ ）
A． B．
C． D．
（多选）9．（5分）OBDE为半圆柱体玻璃砖的横截面，直径OE＝d，一束由a光和b光组成的复色光，沿AO方向从上表面射入玻璃砖，入射角为θ。a光和b光折射后分别射到B、D点，如图所示，a光在B点恰好发生全反射。已知光在真空中的传播速度为c，下列说法正确的是（ ）
A．对玻璃的折射率a光小于b光
B．a光对玻璃的折射率为
C．a光由O到B所需时间为
D．b光在D点也可能发生全反射
（多选）10．（5分）如图，三根相互平行的固定长直导线L1、L2和L3两两等距，均通有电流I，L1中电流方向与L2中的相同，与L3中的相反。下列说法正确的是（ ）
A．L1所受磁场作用力的方向与L2、L3所在平面垂直
B．L3所受磁场作用力的方向与L1、L2所在平面垂直
C．L1、L2和L3单位长度所受的磁场作用力大小之比为1：1：
D．L1、L2和L3单位长度所受的磁场作用力大小之比为：：1
（多选）11．（5分）如图，a、b、c、d是均匀媒质中x轴上的四个质点，相邻两点的间距依次为2m、4m和6m。一列简谐横波以2m/s的波速沿x轴正向传播，在t＝0时刻到达质点a处，质点a由平衡位置开始竖直向下运动，t＝3s时a第一次到达最高点，下列说法正确的是（ ）
A．在t＝5s时刻质点c恰好到达最高点
B．在t＝6s时刻波恰好传到质点d处
C．在4s＜t＜6s的时间间隔内质点c向上运动
D．当质点d向下运动时，质点b一定向上运动
（多选）12．（5分）甲、乙两列简谐横波在同一均匀介质中分别沿x轴正向和负向传播，速率均为0.5m/s，t＝0时刻介质中第一次形成图示波形，且P、Q两质点刚开始振动。下列说法正确的是（ ）
A．甲、乙两列波的波源起振方向均沿y轴负方向
B．两列波在相遇区域内不会发生干涉现象
C．t＝6s时，在PQ之间（不含PQ两点）绳上一共有4个质点的位移大小为4cm
D．x＝3.5m处的质点振幅为12cm
二．填空题（共2小题，满分14分）
13．（6分）为了研究滑块的运动，选滑块用滑块、钩码、纸带、毫米刻度尺、带滑纸带轮的木板，以及由漏斗和细线构成的单摆等组成如图甲所示装置.实验中，滑块在钩码作用下拖动纸带做匀加速直线运动，同时让单摆垂直于纸带运动方向做小摆幅摆动，漏斗可以漏出很细的有色液体，在纸带上留下的痕迹记录了漏斗在不同时刻的位置，如图所示。
（1）漏斗和细线构成的单摆在该实验中所起的作用与下列哪个仪器相同？ （填写仪器序号）。
A.打点计时器 B.停表 C.毫米刻度尺 D.电流表
（2）已知单摆的摆长为1.0m，重力加速度g＝9.8m/s2，则此单摆周期T＝ s，在图乙中，AB＝24.10cm，BC＝27.90cm、CD＝31.90cm、DE＝36.10cm，则单摆在经过D点时，滑块的瞬时速度为vD＝ m/s，滑块的加速度为a＝ m/s2（结果保留两位小数）。
14．（8分）同学们用双缝干涉实验测黄光的波长。已知双缝间距d＝2.0×10﹣4m，双缝到屏的距离l＝0.8m，屏幕上出现黄光的干涉条纹如图甲所示。回答下列问题：
（1）分划线对准最左边的亮条纹中心时，螺旋测微器的读数x1＝0.300mm，转动手轮，分划线向右移，对准另一条亮条纹时，螺旋测微器的示数如图乙所示，x2＝ mm。
（2）相邻的亮条纹的间距Δx＝ mm（结果保留两位小数）。
（3）黄光的波长的计算式λ＝ （用前面给出的字母d、l、Δx表示），代入相关数据，求得所测黄光的波长为 m（结果保留两位小数）。
（4）若要增大干涉图样中两相邻亮条纹的间距，可选用的方法是 （填选项前的字母代号）。
A．改用强度大的黄色激光做实验
B．改用红色的单色光做实验
C．减小双缝之间的距离
D．将光源向远离双缝的位置移动
三．计算题（共3小题，满分34分）
15．（8分）如图所示，矩形导线框ABCD用细线悬挂，水平边AB长L＝0.2m，线框的下部分处在有界的匀强磁场中，磁感应强度B＝2T，方向垂直线框平面向里。线框中通过的电流大小为I＝5A、方向如图所示，此时细线对线框的拉力恰好为零。取重力加速度g＝10m/s2．求：
①AB边所受安培力F的大小和方向；
②线框的质量m。
16．（10分）如图所示是一列沿x轴方向传播的机械波图象，实线是t1＝0时刻的波形，虚线是t2＝1s时刻的波形。
（1）若波沿x轴负方向传播，求该列波的周期和波速；
（2）若波速为9m/s，其传播方向如何？从t1时刻起质点P运动到波谷的最短时间；
（3）若波向x轴负方向传播，写出从t1时刻起质点P的振动方程。
17．（16分）如图1所示，水平地面上左侧有一固定的圆弧斜槽，斜槽左端是四分之一光滑圆弧AB，圆弧半径为R＝7.5m，右端是粗糙的水平面BC，紧挨着斜槽右侧有一足够长的小车P，小车质量为m0＝1kg，小车左端和斜槽末端C平滑过渡但不粘连，在C点静止放置一滑块N（可视为质点），滑块质量为m1＝2kg，最右边有一固定的竖直墙壁。已知斜槽BC段长度为L＝1.2m，由特殊材料制成，从B点到C点其与小球间的动摩擦因数μ0随到B点距离增大而均匀减小到0，变化规律如图2所示。滑块N与小车的水平上表面间的动摩擦因数为μ＝0.1，水平地面光滑，现将一质量为m2＝2kg小球M（可视为质点的）从斜槽顶端A点静止滚下，经过ABC后与静止在斜槽末端的滑块N发生弹性碰撞，碰撞时间极短，碰撞后滑块滑上小车，小车与墙壁相碰时碰撞时间极短，小车第一次与墙壁碰撞前小车和滑块已达到共同速度，碰撞后小车速度方向改变，速度大小减小为碰撞前的一半，重力加速度取g＝10m/s2，则求：
（1）小球运动到C点时（还未与滑块碰撞）的速度大小；
（2）小车与墙壁第1次碰撞后到与墙壁第2次碰撞前瞬间的过程中，滑块与小车间由于摩擦产生的热量；
（3）小车与墙壁第1次碰撞后到与墙壁第5次碰撞前瞬间的过程中，小车运动的路程。
2023-2024学年黑龙江省大庆铁人中学高二（上）期末物理模拟试卷
参考答案与试题解析
一．选择题（共12小题，满分52分）
1．【解答】解：A、有回复力，物体一定振动，不一定是简谐运动，如阻尼振动，故A错误；
B、物体做简谐运动时，加速度最大，根据a，是位移最大处，速度为零，故B错误；
C、物体做简谐运动时，位移一定是背离平衡位置，故速度方向有时与位移方向相反，有时与位移方向相同，故C正确；
D、物体做简谐运动时，加速度a，方向总是与位移方向相反；速度方向有时与位移方向相反，有时与位移方向相同，故D错误。
故选：C。
2．【解答】解：由题可知，清晨森林里浓厚的雾气在阳光的照射下会形成一道道光路，这是因为阳光照射到水雾上会发生散射，进而导致从垂直于光路方向观察可看到一道道光路，故ABC错误，D正确；
故选：D。
3．【解答】解：A、由图可知，从M点出射的单色光偏折角较小，玻璃对从M点出射的单色光的折射率较小，从N点射出的光的折射率较大，根据折射率与光速的关系n，可知从M点射出的单色光在玻璃中传播速度较大，两束光穿过玻璃柱体的路程相等，则M点出射的单色光穿过玻璃柱体所需的时间更短，故A正确；
B、由折射定律可知，玻璃对OM光束的折射率为n，故B错误；
C、OM光束在该玻璃中传播的速度为vm/s108m/s，故C错误；
D、若将OM光束从M点沿着MO方向射入，根据光路可逆性原理可知，不会发生全反射，故D错误。
故选：A。
4．【解答】解：A、周期、频率是表征物体做简谐运动快慢程度的物理量，故A正确；
B、根据F＝﹣kx知位移减小时，回复力减小，加速度减小，速度增大，故B正确；
CD、根据F＝﹣kx知位移的方向总跟加速度的方向相反，当物体运动方向指向平衡位置时，速度的方向与位移的方向相反；背离平衡位置时，速度方向与位移方向相同，则位移和速度的方向可能相同也能相反，故C错误，D正确；
本题选错误的，故选：C。
5．【解答】解：A、用激光笔从A点照射半圆形玻璃砖的圆心O点，由图得，OB、OC两条细光束分别为折射光束和反射光束，当入射光束AO绕O点顺时针转动小角度θ时，入射角变大，设入射角为α，折射角为β，由折射定律有
n＞1
可得θ′＞θ，即光束OB顺时针旋转角度大于θ，故A正确；
B、当入射光束AO绕O点顺时针转动小角度θ时，入射角变大，根据反射定律可知，反射角也变大，反射光束OC逆时针转动的角度等于θ，故B错误；
CD、入射角增大，折射角随之增大，反射光增强，折射光减弱，光束OB逐渐变暗，光束OC逐渐变亮，故CD错误；
故选：A。
6．【解答】解：如图，根据多普勒效应，人与飞机间相互靠近时（A到B的过程），人接收到的声音频率大于声源发声的频率，将飞机的速度分解，飞机相对于人的速度为v1＝vcosα，α逐渐变大，v1逐渐变小，则人接收到的频率会逐渐变低，但总是大于声源频率；人与飞机间相互远离时（B到C的过程），人接收到的声音频率小于声源发声的频率，飞机相对于人的速度为v2＝vcosβ，β逐渐变小，v2逐渐变大，则人接收到的频率会逐渐变低，但总是小于声源频率，故在飞机由远处飞来，又逐渐远去的过程，人接收到的声音的频率是逐渐降低的，相应的音调是逐渐降低的，故A正确，BCD错误。
故选：A。
7．【解答】解：作出光线在玻璃球体内光路图，A、C是折射点，B反射点，OD平行于入射光线，由几何知识得，∠AOD＝∠COD＝60°，则∠OAB＝30°
即折射角r＝30°，入射角i＝60°
所以折射率为n
故选：C。
8．【解答】解：因为向右为x正方向，振子运动到N点时，振子具有正方向最大位移，所以振子运动到N点时开始计时振动图象应是余弦曲线，故ABD错误，C正确。
故选：C。
9．【解答】解：A、在O点折射时，a光的折射角小于b光的折射角，而两光的入射角相等，由折射定律n知对玻璃的折射率a光大于b光，故A错误；
B、a光在B点恰好发生全反射，入射角等于临界角，设临界角为C，则sinC
设在O点折射时，a光的折射角为ra，根据几何关系有ra+C＝90°
对a光，根据折射定律得na
联立解得a光对玻璃的折射率为na，故B正确；
C、根据几何关系可得OB＝2cosC＝ddd
a光在玻璃中传播速度v，故a光由O到B所需时间为t，故C正确；
D、b光的折射率比a光的折射率小，由sinC知b光的临界角比a光的大，b光在D点的入射角比a光在B点的入射角小，所以，b光在D点不可能发生全反射，故D错误。
故选：BC。
10．【解答】解：A、根据右手螺旋定则，结合矢量的合成法则，则L2、L3通电导线在L1处的磁场方向如下图所示，
再根据左手定则，那么L1所受磁场作用力的方向与L2、L3所在平面平行，故A错误；
B、同理，根据右手螺旋定则，结合矢量的合成法则，则L2、L1通电导线在L3处的磁场方向如下图所示，
再根据左手定则，那么L3所受磁场作用力的方向与L1、L2所在平面垂直，故B正确；
CD、由A选项分析可知，L1、L3通电导线在L2处的合磁场大小与L2、L3通电导线在L1处的合磁场相等，
设各自通电导线在其他两点的磁场大小为B，那么L1、L2和L3三处磁场之比为B：B：B＝1：1：，故C正确，D错误；
故选：BC。
11．【解答】解：A．设该波的周期为T，由题意可得T＝2s
得T＝4s
波从a传到c的时间为ts＝3s
则在t＝5s时刻质点c已振动了2s，而c起振方向向下，故在t＝5s时刻质点c恰好经过平衡位置向上，故A错误；
B．ad间距离为x2＝2m+4m+6m＝12m，波在同一介质中匀速传播，则波从a传到d的时间为ts＝6s
即在t＝6s时刻波恰好传到质点d处，故B正确；
C．在4s＜t＜6s的时间间隔内，质点c已振动了1s＜t＜3s，质点c正从波谷向波峰运动，即向上运动，故C正确；
D．波长大小为λ＝vT＝2×4m＝8m
bd间距离为x3＝10m
结合波形得知，当质点d 向下运动时，质点b不一定向上运动，故D错误。
故选：BC。
12．【解答】解：A、甲波传到P点，乙波传到Q点，利用同侧法可知，P点此时的振动方向是沿y轴正方向，Q点此时的振动方向也是沿y轴正方向，所以两列波的波源起振方向是沿y轴正方向，故A错误；
B、甲乙两列波波长一样，波速一样，fHz＝0.25Hz，两列波频率一样，所以两列波相遇时会发生干涉，故B错误；
C、根据波的平移可知t＝6s时的波形图如图：
当两列波叠加时，合振动等于两个振动的矢量和，由图象可知，在x＝2m到x＝3m间有两个质点的位移大小为4cm，在x＝4m到x＝5m间有两个质点的位移大小为4cm，故C正确；
D、x＝3.5m位于两波源的中点，为振动加强点，所以振幅为A'＝8cm+4cm＝12cm，故D正确；。
故选：CD。
二．填空题（共2小题，满分14分）
13．【解答】解：（1）漏斗漏出的有色液体，在纸带上留下的痕迹记录了漏斗在不同时刻的位置，类似打点计时器记录的物体在不同时间内位移大小，故BCD错误，A正确。
故选：A。
（2）根据单摆的周期公式可知T＝22×3.14s＝2.00s
在匀变速直线运动中时间中点的瞬时速度大小等于该过程中的平均速度大小，故有vD0.01m/s＝0.34m/s
根据Δx＝a，运用逐差法得，a0.01m/s2＝0.04m/s2
故答案为：（1）A；（2）2.00；0.34；0.04
14．【解答】解：（1）螺旋测微器图乙的读数：12mm+0.01×21.2mm＝12.212mm；
（2）相隔5条条纹，n＝5，由2.38mm；
（3）由双缝干涉条纹间距公式得：，代入数据得：5.95×10﹣7m；
（4）A、由双缝干涉条纹间距公式可得，Δx与光的强度无关，故A错误；
B、由双缝干涉条纹间距公式可得，要增大干涉图样中两相邻亮条纹的间距，可以换用波长比黄光大的光，因红光的波长比黄光长，故B正确；
C、由双缝干涉条纹间距公式可得，要增大干涉图样中两相邻亮条纹的间距，可以减小双缝之间的距离，故C正确；
D、由双缝干涉条纹间距公式可得，将光源向远离双缝的位置移动对Δx无影响，故D错误；
故选：BC
故答案为：（1）12.212，（2）2.38，（3）；5.95×10﹣7，（4）BC
三．计算题（共3小题，满分34分）
15．【解答】解：①AB边受到的拉力为：F＝BIL＝2×5×0.3N＝3N；
由左手定则可知AB边受力方向向上；
②由题意可知，AB边受到的拉力等于安培力；
则有：F＝mg，
解得：mkg＝0.3kg。
答：（1）安培力的大小为3N；方向竖直向上；
（2）线框的质量为0.3kg。
16．【解答】解：（1）由图象知，波长λ＝4m；
波沿x轴负方向传播，在Δt＝t2﹣t1＝1s内传播距离表达式为：x＝（n）λ，（n＝0，1，2，3，…）
则有：Δt＝（n）T，Ts，（n＝0，1，2，3，…）
波速为 v（4n+3）m/s，（n＝0，1，2，3，…）
（2）若波速为9m/s，在Δt＝1s内传播距离为：x＝vΔt＝9mλ
由波形平移法可知，波沿x轴正方向传播．t＝0时刻质点P沿y轴正方向振动，由v（4n+1）m/s知，n＝2，Ts
从t1时刻起质点P运动到波谷的最短时间为，则：tTss．
（3）由图可知，该波的振幅为0.2m；
若波向x轴负方向传播，则t1时刻质点P振动的方向向下，结合：y＝Asin
则从t1时刻起质点P的振动方程为：y＝0.2sinm＝0.2sinm，（n＝0，1，2，3，…）。
答：（1）若波沿x轴负方向传播，该列波的周期为s，（n＝0，1，2，3，…），波速为（4n+3）m/s，（n＝0，1，2，3，…）；
（2）若波速为9m/s，其传播方向沿x轴正方向，从t1时刻起质点P运动到波谷的最短时间为s；
（3）若波向x轴负方向传播，写出从t1时刻起质点P的振动方程为y＝0.2sinm，（n＝0，1，2，3，…）。
17．【解答】解：（1）设小球到C的速度为v0，B到C过程中小球克服摩擦力做功为Wf1，由图可知过程摩擦力均匀减小，则有克服摩擦力做功为重力与图像面积的乘积，即
小球由A到C过程中，根据动能定理得
代入数据解得v0＝12m/s；
（2）小球与滑块弹性碰撞过程中，由于小球与滑块速度相等，根据动量守恒定律可知小球与滑块速度交替，即碰撞后滑块速度为v＝v0＝12m/s，滑块滑上小球后达到的共同速度为v1，滑块和小车第一次碰前，由动量守恒定律得m1v＝（m1+m0）v1
第一次碰前小车和滑块速度均为v1，碰后小车速度变为v1，滑块速度仍为v1，碰后通过动量守恒，达到共同速度为v2，则由动量守恒得
由分析可知，当滑块和小车第二次共速后恰好发生第二次碰撞，小车与墙壁第1次碰撞后到与墙壁第2次碰撞前过程中，滑块与小车间产生的热量为Q，根据能量守恒得
联立代入数据解得Q＝48J；
（3）以小车第一次碰后为计时起点，根据牛顿第二定律得，滑块与小车运动过程中加速度大小分别为
，
小车速度随时间变化的图像如图所示：
由图可知，每次碰撞前两者恰好达到共同速度。小车与墙壁第1次到第2次碰撞过程中，路程为
同理小车与墙壁第2次碰撞到第3次碰撞过程中，s2＝2m
第3次碰撞到第4次碰撞过程中，s3＝0.5m
第4次碰撞到第5次过程中，s4＝0.125m
小车与墙壁第1次碰撞后到与墙壁第5次碰撞前瞬间的过程中，小车运动的路程为
s＝s1+s2+s3+s4＝8m+2m+0.5m+0.125m＝10.625m。
答：（1）小球运动到C点时（还未与滑块碰撞）的速度大小为12m/s；
（2）小车与墙壁第1次碰撞后到与墙壁第2次碰撞前瞬间的过程中，滑块与小车间由于摩擦产生的热量为48J；
（3）小车与墙壁第1次碰撞后到与墙壁第5次碰撞前瞬间的过程中，小车运动的路程为10.625m。
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