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湖北省四校联考(荆州中学、龙泉中学、宜昌一中、襄阳四中)2013-2014学年高二物理下学期期中试题


湖北省四校联考 (荆州中学、 龙泉中学、 宜昌一中、 襄阳四中) 2013-2014 学年高二物理下学期期中试题
本试题卷共 4 页,18 题。本试卷全卷满分 110 分,考试用时 90 分钟。 ★ 祝考试顺利 ★ 注意事项: 1.答题前,考生务必将自己的姓名、班级、准考证号填写在答题卡上。 2.选择题的作答:每小题选出答案后,用 2B 铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑,如 需改动,用橡皮擦干净后,再选涂其它答案标号。答在试题卷、草稿纸上无效。 3.填空题和解答题的作答:用黑色墨水签字笔将答案直接答在答题卡上对应的答题区域内。 答在试题卷、草稿纸上无效。 4.考生必须保持答题卡的整洁。考试结束后,请将答题卡上交。 选择题:本题共 12 小题,每题 4 分,共 48 分.在每题给出的四个选项中,有的只有一个选 项正确,有的有多个选项正确,全选对的得 4 分,选对但不全的得 2 分,有选错或不选的得 0 分. 1.以下哪些属于狭义相对论的基本假设 A.一条沿自身长度方向运动的杆,其长度总比杆静止时的长度小 B.在不同的惯性参考系中,一切物理规律都是相同的 C.真空中的光速在不同的惯性参考系中都是相同的 D.物体的能量 E 和其质量 m 满足 E=mc2 2.关于机械波,下列说法正确的有 A.缝、孔或障碍物的尺寸跟波长差不多,或者比波长更小时,才会发生衍射 B.根据公式 v=λf,机械波的频率越高时,其传播速度越快 C.当观察者与波源间产生相对运动时,一定会发生多普勒效应 D.两列波相遇产生干涉时,两列波的频率一定相等 3.下列关于电磁场和电磁波的叙述中,正确的是 A.麦克斯韦第一次用实验证实了电磁波的存在 B.电磁波跟机械波都存在反射、折射、干涉、衍射现象 C.变化的电场一定能产生磁场 D.周期性变化的电场一定能形成电磁波 4.如图所示,相互平行的平面Ⅰ和Ⅱ为两种光介质的分界面,两平面外 为介质 1, 两平面间为介质 2。 一单色光以一定的入射角入射到界面Ⅰ上, 介质 1 已知介质Ⅰ和介质Ⅱ对此光的折射率分别为 n1 和 n2, 则以下说法正确的 Ⅰ 有 介质 2 A.若 n1<n2,此光线可能在界面Ⅱ上发生全反射 Ⅱ 介质 1 B.若 n1<n2,此光线一定在界面Ⅱ上发生全反射 C.若 n1>n 2,此光线可能在界面Ⅰ上发生全反射 D.若 n1>n 2,此光线一定在界面Ⅰ上发生全反射 5.如图,在一条张紧的绳子上挂几个单摆,其中 A、B 摆长相等。起初各 球都不动,现使 A 摆垂直纸面开始摆动,其他摆受到其影响都摆动起来, 则下列说法正确的有
C B D A

-1-

A.C 摆的振动周期最小,D 摆的振动周期最大 B.所有摆的振动周期都相同 C.只有 B 摆做受迫振动 D.所有摆具有相同的振幅 6.下列现象中,哪些可由光的波动说加以解释 A.光在不透明物体后产生阴影 B.光的偏振现象 C.肥皂泡的表面呈现出彩色的花纹 D.光的反射和折射 7.如图为某时刻一简谐横波沿 x 正方向正好传播到质点 A 的图像,令波 源 O 开始振动的时刻为 0 时刻, 则在 t=0.1s 质点 A 第一次回到平衡位置。 2 那么下列说法正确的是 O A.该波波速为 4m/s B.此波刚传到 x=20m 处时,波源 O 已走过的路程为 2m -2 C. 当 A 开始振动后,其速度每次与波源保持同向的时间间隔为 0.05s D.当 A 开始振动后,其速度每次与波源保持同向的时间间隔为 0.02s 8.如图所示,闭合导线框的质量可以忽略不计,将它从图示位置匀速拉出 匀强磁场。若第一次用 t 时间拉出,外力所做的功为 W1,通过导线截面的 电量为 q1;第二次用 3t 时间拉出,外力所做的功为 W2,通过导线截面的 电量为 q2,则 A.W1<W2,q1<q2 B.W1<W2,q1=q2 C.W1>W2,q1=q2 D.W1>W2,q1>q2 9.如图所示,一个菱形的导体线框沿着自己的对角线匀速运动,穿过 A 具有一定宽度的磁场区域,已知对角线 AC 的长度为磁场宽度的两倍且 与磁场边界垂直,下面对于线框中感应电流随时间变化的图像 (电流以 ABCD 顺序流向为正方向,从 C 点进入磁场开始计时)可能正确的是 i i i i

y/cm

A 0.2 0.6

x/m

B

v

D C B

0 i A

t

0 i B

t 0 i C

t

0 i D

t

10.某时刻 LC 振荡电路的状态如图所示,则此时刻 A.振荡电流 i 在减小 +++ B.电场能正在向磁场能转化 ___ C.电感线圈磁通量正在变大 D.电感线圈磁通量的变化率正在减小 11.如图所示为水面上两个振动情况完全相同的点波源 S1、 S2 同时振动时的干涉情况,图中实线表示振动极强区,虚线表示

C i

L
c b a S2

S1

-2-

振动极弱区,图上 a、b、c 三点到波源 S2 的距离相等。如果现在水面上只剩下 S1 一个波源使 水面产生波动,那么当 a 点正处于波峰时,b、c 两点的振动情况正确的是 A.b 点处于波谷 B.b 点处于平衡位置 C.c 点处于波峰 D.c 点处于波谷 12.一束平行光线中包含红光和蓝光,此光线以某一入射角穿过一块折射率大于 2 的平行玻 璃板,则关于红光和蓝光穿过玻璃板所花的时间 A.红光所花时间长 B.蓝光所花时间长 C.两种光所花时间一样长 D.哪种光所花时间较长跟入射角有关 二.填空题:本题共 2 小题,共 16 分。把答案直接填写在题中横线上,不要求写出演算过程。 13.(10 分)某同学利用单摆周期公式测定重力加速度。 2 3 (1)该同学用游标卡尺测量摆球的直径,其读数如图所示,某次测量中该同 学 又 测 得 摆 线 长 度 为 42.22cm , 则 该 次 实 验 中 单 摆 的 摆 长 为 L=____________cm。(结果保留两位小数) (2)若该同学测得单摆进行 n 次全振动所花时间为 t,则计算重力加速度的表 达式为 g=_________________。(用(1)(2)问中所给符号表达) (3)若该同学在用上述方法测量的过程中, 误将 n-1 次全振动当成了 n 次全振动, 则用此方法计 算出的重力加速度相对真实值将_____________。(填“偏大” 、 “偏小”或“不变”) (4)如果另一位同学在做这个实验时没有测量摆球直径, 仅仅测出了单摆的绳长 l, T2 甲 乙 他多次进行实验,测量了多组数据,描绘出了单摆摆动周期的平方 T2 随绳长 l 丙 的关系,则右图中的_______(填“甲” 、 “乙”或“丙”)最有可能是他测得的图线。 若图线的斜率为 k,纵轴截距为 b,则该同学用这种方法测量重力加速度的表达 o 式应为____________。 14.(6 分)某同学用双缝干涉装置测量某单色光的波长。 (1)该同学调出干涉条纹后,利用测量头观察条纹,右图为测量头分划板 中心刻线分别与第 1 条和第 6 条亮纹中心对齐时, 手轮上的读数示意图。 0 它们的读数分别为:左图____________mm,右图____________mm。 (2)若该实验装置双缝间距为 0.500mm,双缝到屏的距离为 50.0cm,则由 上问数据可求得此光波长为______________m。(结果保留 3 位有效数字) (3) 若测量时干涉条纹并不竖直,而分划板是水平移动的,如图所示,则所测 结果比实际要_____。(填“偏小” 、 “偏大”或“不变”)
30 30 0 5 20

l

三.计算题:本题共 4 小题,共 46 分。解答时应写出必要的文字说明、方程 式和重要演算步骤。只写出最后答案的不能得分。有数值计算的题,答案中必须明确写出数 值和单位。 50 π 15.(10 分)某简谐振动的位移-时间关系为 x=10sin( 3 π t + 6 )cm,试求: (1)此简谐振动的周期; (2)t=0.04s 时振动的相位; (3)t=0.02s 至 t=0.1s 时间内振动物体的位移及路程。 16.(10 分)一列简谐横波沿直线传播,直线上两质点 A、B 的振动图像如图所示,已知 A、B 两点在直线上的距离为 0.3m。 (1)若波由 A 向 B 传播,求波速的可能值;
-3-

(2)若此波波长大于 0.6m,试画出此波在 0.1s 时刻的波形图,并标出波的传播方向。 yA/cm t/s 0.1 yB/cm 0.12 t/s

0

0

17. (12 分)由某种透明材料做成的三棱镜如图所示,其横截面为一 等腰直角三角形,AB 边及 AC 边边长为 a,一单色光线平行于底边 BC 从 AB 边中点射入,要求经 AB 边折射后能够直接到达 AC 边并从 AC 边射出,已知棱镜外为真空,真空中光速为 c,则: (1)此材料的折射率应满足什么条件? (2)按题中要求运行的光线在棱镜中传播的最长时间不超过多少?

A

B

C

18.(14 分)如图所示,间距 L=1m 的足够长的光滑平行金属导轨(电阻不计)与水平面成 θ=37° 角(sin37°=0.6,cos37°=0.8)放置,导轨上端连有阻值 R=1Ω 的电阻和理想电流表,磁感应强度为 B=1T 的匀强磁场垂直导轨平面。现有质量 m=1kg、电阻 r=3Ω 的金属棒,从导轨底端以 10m/s 的初速度 v0 沿平行导轨向上运动。现对金属棒施加一个平行于导轨平面向上且垂直于棒的外 力 F,保证棒在沿导轨向上做匀减速运动的整个过程中,每 1s 内在电阻 R 上的电压总是变化 1V,g 取 10m/s2。求: (1)电流表读数的最大值; (2)从金属棒开始运动到电流表读数为零的过程中,棒的机械能如何变化,变化了多少? (3)棒的加速度用符号 a 表示,请推导出外力 F 随金属棒在导轨上的位置 x 变化关系的表达式。 (结果用题中所给物理量的符号表示。)

-4-

2013~2014 学年度下学期荆州中学、龙泉中学、宜昌一中、襄阳四中期中联考 高二物理参考答案 一、选择题 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 题号 1 答案 BC D BCD C B BCD BD C A A AC 二、实验题

12 B

13.(1)43.29(2 分)

4n 2 ? 2 L t2 (2) (2 分)

(3)偏大(2 分)

(4)甲(2 分)

4? 2 k (2 分)

14.(1)2.796(2.795~2.797,1 分) (2)5.89×10-7(2 分) 三、计算题

5.741(5.741~5.742,1 分) (3)偏大(2 分) 2π 所以周期 T= ω =0.12s

50 15.解:(1)由条件可知圆频率 ω= 3 π rad/s (2)t=0.04s 时, 5π 相位 θ=ωt+φ= 6

(3 分) (3 分)

50 π (3)t1=0.02s 时, x1=10sin( 3 π t1 + 6 )=10cm t2=0.1s 时, 50 π x2=10sin( 3 π t2 + 6 )= -5cm (2 分)

这段时间的位移为 s= x2 -x1= -15cm,负号表示此位移为负方向。

T 由于 t1=0.02s 时物体达到最大正向位移,而 t2 + 2 =0.08s 时达到最大负向位移,所以这段时 间的路程为 3A-|x2|=25cm 16.解:(1)由图像可知此波周期 T=0.08s (2 分) 0 时刻 A 在波峰而 B 由平衡位置向 y 轴负方向运动,可知 A、B 间的基础波形 (2 分)

-5-

A B

(1 分) 3 在此基础上 AB 间还可加入任意个整数波长 λ,因此 AB=(n+4 )λ

??
可得

AB 6 ? m 3 20n ? 15 n? 4 ,n=0,1,2,3??
v?

(1 分)

?
T

?

于是波速

15 m/s 4n ? 3 ,n=0,1,2,3??

(2 分) (2 分)

(2)由于 λ>2AB,所以 AB 间仅能容纳不到半个波长 0 时刻 A 在波峰 B 在平衡位置,波形图只能为四分之一波长 A

B 1 由于 0 时刻 B 向 y 轴负方向运动,所以波只能由 B 向 A 传播。经过 0.1s,即 14 周期后,波形 如下图:

A

B

v (2 分)

17. (1)如图,对于第一次折射,入射角 α=45°,设折射率为 n,

根据折射定律

sin ? ?n sin ?
α

A

sin α 2 sin β = = n 2n 于是

β

θ



(2 分)

B

C

-6-

cos β = 1 - sin 2 β = 1 -

1 2n 2

对于射到 AC 边上的光线,入射角 θ=90?- β, sinθ =

cos β = 1 -

1 2n 2

(1 分)

若要可以折射出,需满足

sin θ <

1 n

(2 分)

由以上两式可得

n?

6 2

(1 分)

(2)折射率越大,棱镜中光速越慢,同时 β 越小,光在棱镜中的行进路程越长,所以光在棱镜

6 中运行时间的最长极限情况为 n= 2
3 sinβ= 3 ,

由①可求得

a/2 3 ? a sin ? 2 路程 L=

(2 分)

c 6 ? c 3 此时棱镜中光速 v= n L 3 2a ? 4c 运行时间 t= v 3 2a 所以光线在棱镜中的运行时间不超过 4c
18. (1)金属棒速度最大时,感应电动势 E 最大,电流 I 最大,有:

(2 分)

(1 分)

(1 分)

Em ? BLv0,I m ?

Em ? 2.5 A R?r

(3 分) (1 分) (1 分)

(2)设棒运动速度为 v 时,棒上感应电动势为 E,有 E=BLv 由闭合电路欧姆定律得 E=I(R+r)

设电阻 R 两端电压为 U,由欧姆定律 U=IR 得

U?

RBLv R ? r ,式中 R、r、B、L 均为定值,

?U RBL ?v ?v (1 ? 3) ? 1 ? ? a? ? R ? r ?t , ?t 1 ? 1 ? 1 m/s2 = 4m/s2 故 ?t
由速度位移关系
2 v0 ? 2as 得: s=12.5m

(1 分) (1 分)

取金属棒初始位置所在的水平面为零势能面,则有:

-7-

3 EP ? mgh ? mg ? s ? sin 37? ? 1 ? 10 ? 12.5 ? J ? 75 J 5 1 1 2 ?E ? EP ? mv 0 ? 75 J ? ? 1 ? 10 2 J ? 25 J 2 2 机械能增加值
(3)设金属杆到达 x 处时,速度的大小为 v 则 金属杆的电动势 E ? BLv
2 v 2 ? v0 ? 2(?a) ? x

(1 分)

(1 分) (1 分)

回路中的电流

I?

E R?r

(1 分) (2 分)

金属棒受到的安培力 FA=BIL 由牛顿第二定律: FA+mg sinθ-F=ma

B 2 L2 2 v0 ? 2ax 所以 F= mg sinθ+ R ? r -ma

(1 分)

-8-


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