河南省南阳市第五高级中学校2022-2023高二下学期3月月考物理试卷（含解析）考试试卷

南阳市第五高级中学校2022-2023学年高二下学期3月月考物理试卷
一、选择题（共14小题，每小题4分，共56分，其中1-9题为单选，10-14题为多选）
1．关于振动和波的关系，下列说法中正确的是（　　）
A．波的传播速度即波源的振动速度 B．物体作机械振动，一定产生机械波
C．如果波源停止振动，在介质中传播的波动也立即停止
D．波动的频率，与介质性质无关，仅由波源的振动频率决定
2．一弹簧振子做简谐运动，周期为T（　　）
A．若t和（t+△t）时刻振子运动速度的大小相等、方向相同，则△t一定是的整数倍
B．若t和（t+△t）时刻振子运动位移的大小相等、方向相反，则△t一定是的整数倍
C．若△t=T，则t和（t+△t）时刻振子运动的加速度一定相等
D．若△t=，则t和（t+△t）时刻弹簧的长度一定相等
3．两木块A、B质量分别为m、M，用劲度系数为k的轻弹簧连在一起，放在水平地面上，如图所示，用外力将木块A压下一段距离静止，释放后A上下做简谐振动．在振动过程中，木块B刚好始终不离开地面即它对地面最小压力为零．以下说法正确的是　　
A．在振动过程中木块A的机械能守恒 B．A做简谐振动的振幅为
C．A做简谐振动的振幅为 D．木块B对地面的最大压力是
4．如图所示，A、B两方形物块（物块的厚度远小于球面半径）在半径为R的光滑球面内C与两点间一起做简谐运动，O为最低点，当位移为x时，A、B系统的回复力为F。A、B的总重量为G，忽略空气阻力。下列说法正确的是（　　）
A．A、B经过O点时均处于平衡状态 B．
C．由O点向C点运动的过程中，A受到的摩擦力逐渐增大
D．经过O点时，将A取走，B的振幅将增大
5．如图所示为两个单摆做受迫振动的共振曲线，则下列说法正确的是（　　）
A．两个单摆的固有周期之比为TⅠ∶TⅡ=2∶5
B．若两个受迫振动在地球上同一地点进行，则两个摆长之比为lⅠ∶lⅡ=4∶25
C．图线Ⅱ若是在地面上完成的，则该摆摆长约为1 m
D．若两个受迫振动分别在月球上和地球上进行，且摆长相等，则图线Ⅱ是月球上的单摆的共振曲线
6．在xoy平面内有一列沿x轴正方向传播的简谐横波，波速为2m/s，振幅为A．M、N是平衡位置相距2m的两上质点，如图所示．在t=0时，M通过其平衡位置沿y轴正方向运动，N位于其平衡位置上方最大位移处．已知该波的周期大于1s．则（　　）
A．该波的周期为 B．在时，N的速度一定为2m/s
C．从t=0到t=1s，M向右移动了2m
D．从到，M的动能逐渐增大
7．如图所示，在xOy平面内有两个沿z轴方向（垂直xOy平面）做简谐运动的点波源S1（1，0）和S2（4，0），振动方程分别为、。两列波的波速均为1m/s，两列波在点B（2.5，3）和点C（4，4）相遇时，分别引起B、C处质点的振动总是相互（　　）
A．加强、加强 B．减弱、减弱
C．加强、减弱 D．减弱、加强
8．在某一均匀介质中，由波源O发出的简谐波沿x轴正、负方向传播，某时刻的波形如图所示，其波速为5cm/s，下列说法正确的是（ ）
A．波的频率与波源的频率无关 B．此时P、Q两质点振动方向相同
C．再经过0.5s，波恰好传到坐标为(－5cm,0)的位置 D．该波频率为3Hz
9在用针插法测定玻璃砖折射率的实验中，甲、乙两位同学在纸上画出的界面、与玻璃砖位置的关系分别如图①、②所示，他们的其他操作均正确，且均以、为界面画光路图。则甲、乙同学测得的折射率与真实值相比（　　）
甲偏大、乙偏小 B 甲偏小、乙都有能
C.甲不变、乙都有能 D.甲偏小、乙偏大
10．关于光的传播现象及应用，下列说法正确的是（　　）
A．一束白光通过三棱镜形成彩色光带的原因是不同颜色的光在三棱镜中的折射率不同
B．光导纤维内芯材料的折射率比外套材料的折射率大
C．海面上的海市蜃楼呈现倒立的像，位置在实物的上方
D．一束色光从空气进入水中，根据可知波长将变短，频率变大，故色光的颜色也将发生变化
11．图甲为一列简谐波在时刻的波形图，是平衡位置为处的质点，是平衡位置为处的质点，图乙为质点的振动图象，则（　　）
A．在时，质点的速度方向为轴正方向
B．质点在t=0.075s时位移为cm
C．从到，该波沿轴正方向传播了
D．从到，质点通过的路程为
12．蓝光光盘是利用波长较短的蓝色激光读取和写入数据的光盘，而传统DVD光盘是利用红色激光来读取或写入数据。对于光存储产品来说，蓝光光盘比传统DVD光盘的存储容量大很多。如图所示，一束由红、蓝两单色激光组成的复色光从水中射向空气中，并分成a、b两束，则（　　）
A．用a光可在光盘上记录更多的数据信息
B．a光在水中的传播速度比b小
C．逐渐增大红、蓝两单色激光的入射角，蓝光先从水面上方消失
D．在水中同一深度的两点光源分别发出红光和蓝光，蓝光光源看起来浅一些
13．如图所示，内径为R、外径为的环状透明体的圆心为O，一平行于水平轴的光线从外圆周上的A点射入透明体，光线到达内圆周表面上的B点（图中未画出）时恰好发生全反射。已知透明体对该光线的折射率，真空中的光速为c，下列说法正确的是（　　）
A．入射点A到水平轴的距离为R
B．入射点A到水平轴的距离为
C．光线从A点传播到B点的时间为
D．光线从A点传播到B点的时间为
14．如图所示，空气中有一折射率为的玻璃柱体，其横截面是圆心角为、半径为的扇形，一束光平行于横截面，以入射角照射到上，不透光。只考虑首次入射到圆弧上的光（　　）
A．若，则面上最大的入射角大于
B．若，则面上最大的入射角为
C．若，则上有光透出部分的弧长πR
D．若增大，则上有光透出部分的弧长变长
三、实验题（共3小题，其中第1小题4分，后两小题每空2分，共12分）
15．在“利用单摆测重力加速度”的实验中（1）以下做法中正确的是________；
A．测量摆长的方法：用刻度尺量出从悬点到摆球间的细线长
B．测量周期时，从小球到达最大振幅位置开始计时，摆球完成
50次全振动时，及时截止，然后求出完成一次全振动的时间
C．要保证单摆自始至终在同一竖直面内摆动
D．单摆振动时，应注意使它的偏角开始时不能小于10°
（2）某同学先用米尺测得摆线长为97.43cm，用游标卡尺测得摆球直径如图甲所示为____ cm，则单摆的摆长为_____cm（该结果保留4位有效数字）；然后用秒表记录了单摆振动50次所用的时间如图乙所示为_____s。
（3）在“用单摆测定重力加速度”的实验中，由于没有游标卡尺，无法测小球的直径d，实验中将悬点到小球最低点的距离作为摆长L，测得多组周期T和L的数据，作出l－T2图像，如图丙所示。实验得到的L－T2图像是_____（选填“a”“b”或“c”）；
四、解答题（三大题，共计42分）
16．（12分）如图所示，质量为m的木块A和质量为M的木块B用细线捆在一起，木块B与竖直悬挂的轻弹簧相连，它们一起在竖直方向上做简谐运动．在振动中两物体的接触面总处在竖直平面上，设弹簧的劲度系数为k，当它们经过平衡位置时，A、B之间的静摩擦力大小为f0．当它们向下离开平衡位置的位移为x时，A、B间的静摩擦力为fx．细线对木块的摩擦不计．求：（1）f0的大小；（2）fx的大小；
17．（14分）如图中实线是一列简谐横波在t1＝0时刻的波形，虚线是这列波在t2＝0.5s时刻的波形。（1）若这列波的周期T符合3T18．（16分）2022年2月4日举办的北京冬奥会开幕式令世界沸腾。在这场感觉、听觉、视觉交织融合的饕盛宴背后，最大的“功臣”非LED显示技术莫属。发光二极管（LED）可高效地将电能转化为光能，在照明、平板显示、医疗器件等领域具有广泛的用途。有一种发光二极管，它由半径为R的半球体介质ABC和发光管芯组成，管芯发光区域是半径为r的圆面PQ，其圆心与半球体的球心O重合，过球心的横截面如图所示。图中发光圆面发出的某条光线射向D点，入射角为30°，折射角为45°。求：（1）求半球体介质对光的折射率及光从该介质射入空气中的临界角；（2）为使从发光圆面PQ射向半球面上所有的光都不会发生全反射，管芯发光区域面积最大值为多少？
物理试题参考答案：
1．D 2．C
3．D【详解】A、振动过程中木块A与弹簧组成的系统机械能守恒，木块A机械能不守恒，故A错误；BCD、：当弹簧处于伸长至最长状态时，M刚好对地面压力为零，故弹簧中弹力，此时m有最大加速度，由，得：，由对称性，当m运动至最低点时，弹簧中弹力大小为F，但此时弹簧是处于压缩状态，根据牛顿第二定律得：，即，所以木块B对地面的最大压力是； 振幅为最大位移与平衡位置的距离：，故D正确，B、C错误；故选D．
4．B【详解】A．A、B经过O点时的向心加速度不为零，处于非平衡状态，故A错误；B．设当位移为x时，摆线与竖直方向的夹角为，当夹角较小时，有对两物块进行受力分析可得联立得 考虑回复力的方向，故B正确；C．由O点向C点运动的过程中，位移为y，摆线与竖直方向的夹角为，以A、B整体为研究对象，在速度方向有，，对A进行受力分析可得由题意可得联立解得故C错误；D．单摆的振幅与物体的质量无关，所以将A取走，B的振幅不变，故D错误。故选B。　
5．C【详解】A．由共振曲线及共振的条件可知，Ⅰ和Ⅱ的固有频率分别为0.2 Hz和0.5 Hz，周期之比TⅠ∶TⅡ=5∶2
A项错误。B．由单摆的周期公式T=2π可知lⅠ∶lⅡ==25∶4B项错误。C．由单摆的周期公式T=2π
可知lⅡ==1m，C项正确。D．当摆长相等时，重力加速度越大，频率越大，月球表面重力加速度小于地球表面重力加速度，可知图线Ⅰ是月球上的单摆的共振曲线，故D项错误。故选C。
6．D【详解】A．由题可知MN=则波长则周期的可能值为（n=0、1、2、3……）又因为周期大于1秒，所以周期应为选项A错误；B．在时质点N刚好运动到平衡位置，速度最大，但是不一定是2m/s，选项B错误；C．机械波传播的过程中，质点不随波迁移，选项C错误；
D．从到，质点M从波峰位置到平衡位置，速度逐渐变大，则M的动能逐渐增大，选项D正确。
故选D。
7．D【详解】因为B点距两波源距离一样，而两波源的相位相反，所以在B处叠加总是相互减弱。由振动方程可知，周期为波长为C距两波源的距离差为而两波源的相位相反，所以在C点振动总是加强。故选D。
8．B【详解】A、波的频率由波源的振动频率决定,所以波的频率与波源的频率相同.故A错误；B、根据对称性可以知道,此时、，两点运动方向相同.故B选项正确；C、由图知波长,周期为,经过时间,波传到N点时间为T,波传到N点时,N点向上运动,则经过0.5s质点N刚好在波峰,其坐标为，故C错误.D、该波的频率为,能与该波发生干涉的横波的频率一定为2.5Hz，故D错误.
9．用图②测折射率时，只要操作正确，与玻璃砖形状无关，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．故选C
10.AB【详解】A．一束白光通过三棱镜后形成彩色光带是由于不同颜色的光折射率不同，折射后折射角不同，故A正确；B．由全反射的条件可知，内芯材料的折射率比外套材料的折射率要大，故B正确；C．海市蜃楼呈现正立的像，位置在实物的上方，故C错误；D．色光进入水中，光的频率不变，根据判断，光速变小，再根据可知，波长变短，但颜色是由频率决定的，所以颜色不变，故D错误。故选AB。
11．AB【详解】A．由振动图象知，t=0.10s时，Q处于平衡位置向下振动，根据上下坡法知，波沿x轴负方向传播，当t=0.25s时，即在t=0.10s开始经过，质点P在平衡位置以下向上振动，即速度方向沿y轴正方向，故A正确；B．根据乙图可知，质点Q简谐运动的表达式为y=10sin10πt（cm）质点在t=0.075s时位移为cm，故B正确；C．根据图象可以看出波波沿x轴负方向传播，故C错误D．由于P点不是在波峰或波谷，或平衡位置，经过0.15s，即经过，质点经历的路程不等于3A，即30cm，故D错误。故选AB。
12．CD【详解】A．根据折射定律，由题图可知，b光的折射率较大，频率较大，波长较短，则b光为蓝光，a光为红光；据题意可知，用b光可在光盘上记录更多的数据信息，故A错误；B．蓝光的折射率大，根据可知，在水中，蓝光即b光的传播速度小于红光的传播速度，故B错误；C．根据可知，蓝光的折射率大，则临界角小，所以逐渐增大红、蓝两单色激光的入射角，蓝光先从水面上方消失，故C正确；D．根据光路的可逆性，画出a，b出射光线的反向延长线与过光源的同一竖直线相交，b光的交点较浅，所以在水中同一深度的两点光源分别发出红光和蓝光，蓝光光源看起来浅一些，故D正确。故选CD。
13．AC【详解】AB．光在环状透明体中的光路如图所示B点处发生全反射，则有
解得在三角形ABO中，由正弦定理可得解得，由折射定律可得，则有可得A正确，B错误；CD．在三角形ABO中由正弦定理可得解得根据折射率光的速度表达式有光线从A点传播到B点的时间为C正确，D错误。故选AC。
14．AC【详解】根据折射定律有，可得光进入玻璃后光线与竖直方向的夹角为，过的光线垂直入射到界面上点射出，到之间没有光线射出；越接近的光线入射到界面上时的入射角越大，根据临界角公式得临界角为，即面上最大的入射角大于；如果界面上的临界点为，此光线在界面上点入射，在三角形中可求得与水平方向的夹角为，所以到之间没有光线射出，由此可得有光线射出的圆弧对应圆心角为，有光透出部分的弧长为；增大，则折射角也增大，根据几何关系，设折射角为，则有光线射出的部分对应的圆心角为，知对应的弧长不变，故选项A、C正确，B、D错误。
15．（共12分，第1小题4分，后两小题每空2分） C 2.125 98.49 100.0 c
【详解】（1）[1]A．测量摆长的方法：用刻度尺量出从悬点到摆球球心的距离，故A错误；B．测量周期时，选取平衡位置作为计时起点与终止点，因为摆球通过平衡位置时速度最大，相等的距离误差时，引起的时间误差较小，测量的周期精确，故B错误；C．要保证单摆在同一竖直面内摆动，不能形成圆锥摆，故C正确；D．单摆摆动时，对摆角的大小有要求，摆角的大小不超过5°，故D错误；
故选C；（2）[2]游标卡尺的精度为0.05mm，其读数主尺与游标尺的读数之和，故摆球直径d=21mm+5×0.05mm=21.25mm=2.125cm[3]单摆摆长等摆线长加摆球的半径，即
[4]由秒表读得50次全振动的时间t=90s+10.0s=100.0s（3）[5]摆线长度与摆球半径之和是单摆摆长L，悬点到小球最低点的距离作为摆长l，则L=l-r由单摆周期公式得由图示图象可知，实验得到的l-T2图象应该是c；
16（12分）．（1）mg（2）
【详解】（1）当物块组通过平衡位置时，A受到的静摩擦力大小为f0=mg ——3分
整体的加速度大小为：a= ——3分
对物体A受力分析，受重力和B对A向上的弹力，加速度向上，fx-mg=ma ——3分
解得：fx=mg+ma=mg+ ——3分
17（14分）．（1）沿x轴正方向传播时波速为54m/s，沿x轴负方向传播时波速为58m/s；（2）沿x轴负方向传播
【详解】（1）①当波沿x轴正方向传播时，传播距离Δx满足——2分
由可知传播时间满足
由可知 故 ——2分
由波形图知λ＝8m，则波速 ——2分
②当波沿x轴负方向传播时，传播距离Δx满足——2分
传播时间满足由可知，故——2分
则波速——2分
（2）波速大小为74m/s时，波在Δt时间内传播的距离为
所以波沿x轴负向传播。——2分
（16分）（1），；（2）
【详解】（1）根据折射定律得解得——2分
根据解得临界角——2分
如图，由正弦定理可知，从P或Q点垂直于圆面发出的光射到球面时的入射角最大——2分
设从Q点竖直向上发出的光线入射角为，由几何关系有——2分
设光发生全反射的临界角为C，则有——2分
为使从发光圆面PQ射向半球面上所有的光都不发生全反射，应满足——2分
解得——2分
管芯发光区域面积应满足——2分
所以管芯发光区域面积最大值为。