2023-2024学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）

高级中学名校试卷PAGEPAGE12023—2024学年（下）南阳六校高二年级期中考试物理1．如图所示，做简谐振动的小球，平衡位置为O点，关于小球，下列说法正确的是（）A．从O点向右边运动，速度逐渐增大 B．从左边向O点运动，加速度越来越小C．从O点向左边运动，位移越来越小 D．从右边向O点运动，位移越来越大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0.75s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A．仅使单色光的波长变为原来的2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4．如图所示，某一时刻一列简谐横波沿x轴正方向恰好传播至8m处，M、N为介质中的两个质点，从该时刻开始计时，时刻质点M的位移为10cm，经过第一次回到平衡位置，下列说法正确的是（）A．时刻质点M的振动方向沿y轴正方向B．简谐横波的波源振动周期为1sC．波的传播速度为D．时质点N的位移为05．如图所示，一列简谐横波沿x轴正方向传播，图中实线和虚线分别是0和0.1s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2.5HzB．经过0.1s，处的质点至少向右移动2mC．波在该介质中传播的最小速度为D．波源的起振方向沿y轴正方向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s与时间t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0.4B．刚释放时弹簧的弹性势能最大C．0.2s时小球的机械能最大D．0.6s时小球的动能减为07．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7个灯槽，在灯槽4位置放入M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N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M光的折射率是对N光折射率的0.8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．二、多项选择题：本题共3小题，每小题6分，共18分。每小题有多个选项符合题目要求。全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。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9．如图所示为材料的同心圆弧横截面，O为圆心，。一束光垂直AB从D点入射，进入材料后在BC界面发生全反射后从C点射出，已知这种材料对该种光的折射率为，光速为c，则（）A．光在这种材料的临界角为60° B．入射点D距离O的长度为C．光在这种材料中传播的路程为2R D．光在这种材料中传播的时间为10．如图所示，和为某介质中水平线上相距20cm的两个振动频率相同的波源，振幅均为A，MN为介质中连线上的中垂线，长为6cm。某时刻和同时开始做简谐运动，经过0.2s后N处质点开始起振，经过一段时间位移大小为2A；和连线上共有7个振动加强点，其中距离最近振幅为2A的质点在P处（图中未画出），M与P相距。下列说法正确的是（）A．某时刻MN连线上的所有质点位移可能均为2AB．和在介质中的波速为C．P与N的距离为9cmD．和的波长均为6cm三、非选择题：本题共5小题，共54分。11．（6分）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O，出射点为P，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P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12．（8分）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T之后，还需要测量______（单选，填选项序号），改变L的长度并测量对应的周期T，最终绘制出如图2所示的图像；A．拴接点到水平杆的间距LB．一侧悬线的长度LC．两悬线在水平杆上的间距L（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T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13．（10分）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A的简谐运动，浮筒的质量为m，浮筒做简谐运动时最大排水体积为静止时排水体积的1.2倍。已知重力加速度为g，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k。

14．（14分）如图所示，竖直放置的光学器件由Ⅰ和Ⅱ组成，Ⅰ为横截面是半圆形的透明介质，圆心为O，半径为R，虚线为半圆的水平半径，Ⅱ为真空矩形区域，长为2R。现有一束关于虚线对称的平行光束由左侧水平射入Ⅰ，当光束宽度为时，恰好能全部照亮Ⅱ区域右侧。已知Ⅰ对该光的折射率为，光速为c，不考虑光在Ⅰ中的反射，求：（1）光线穿过Ⅰ区域的最长时间t；（2）矩形区域Ⅱ的宽度d。

15．（16分）一列简谐横波沿x轴传播，在时的波形如图1所示，M、N是介质中的两个质点，此时N点的位移为。图2为质点M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M的振动方程；（2）若波速，求时刻质点M、N对应的横坐标；（3）若把记为新的零时刻，在图3中画出质点N在接下来5.25s内的振动图像并写出振动方程。

——★参考答案★——1～7题每小题4分，共28分，在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。8～10小题每小题6分，共18分，在每小题给出的四个选项中，有多个选项是符合题目要求的，全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。1．〖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；小球靠近平衡位置，速度增大，加速度和位移减小，B正确，ACD错误。2．〖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0.75s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，A、B错误；乙对应质点的相位为，速度为零，C正确，D错误。3．〖答案〗B〖解析〗亮条纹为3个时，相邻明条纹间距的宽度为，亮条纹为4个时，相邻明条纹间距的宽度为，则亮条纹数量由3个变为4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，A错误；可能是双缝的间距之比为，B正确；可能是双缝到屏的距离之比为，CD错误。4．〖答案〗D〖解析〗简谐横波沿方向，可知该时刻质点M沿方向，A错误；质点M经过返回平衡位置，波源的振动周期为，B错误；波速，C错误；质点N经过后回到平衡位置，位移为0，D正确。5．〖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，A错误；波上的质点不会随波迁移，B错误；波在介质中传播的最小速度，C正确；波源的起振方向无法判断，D错误。6．〖答案〗B〖解析〗0～0.2s小球从最低点运动到平衡位置，0.2～0.6s小球从平衡位置到最高点再回到平衡位置，0.6～0.8s从平衡运动到最低点，所以弹簧振子的周期为0.8s，A错误；刚释放时，弹簧伸长量最大，弹性势能最大，B正确；0.2s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；0.6s时小球回到平衡位置，速度最大，动能最大，D错误。7．〖答案〗A〖解析〗如图1所示，M灯珠安装在灯槽4位置安装，恰好在材料表面边缘发生全发射，材料对M灯的折射率为，根据全反射规律可知，可知M灯与边缘连线小于5L时，材料上表面将不能被全部照亮，所用M灯需要安装在灯槽56。7的位置；材料对N灯的折射率为，根据题意可知，则，解得N灯与材料边缘的连线长度为，即N灯如果和边缘连线小于6.25L，材料表面将不能被全部照亮；如图2所示，N灯安装在灯槽6位置时，N灯与边缘连线的距离，满足要求；若安装在灯槽5的位置时，N灯与边缘连线的距离，不满足要求，因此N灯只能安装在6和7的位置，故A正确，BCD错误。8．〖答案〗BC〖解析〗受迫振动的驱动力一定是周期性变化的，A错误；衍射是波特有的现象，机械波和光都可以发生衍射，B正确；光的偏振现象说明光是横波，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，D错误。9．〖答案〗AB〖解析〗光路图如图所示，设光在BC界面的全反射为E，根据全反射定律，可知临界角，A正确；入射点D到O的距离，B正确；光在这种材料传播的路程，C错误；光在这种材料中的速度为，传播时间为，D错误。10．〖答案〗CD〖解析〗根据题意可知N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MN上质点的波程差均为0，因此MN连线上质点均为振动加强点，振幅均为2A，位移周期性变化，A错误；波传播至N点用时0.2s，波速，B错误；如图所示，P为和连线上距离最近的加强点，，，可知，C正确；若设Q为和连线上左侧的某个加强点，则，当时Q即为N处的质点，时Q为P处质点，，解得，D正确。11．〖答案〗（1）45°（2）（3）A〖解析〗（1）玻璃砖的长宽比为，根据图可知入射角为45°；（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的正弦值为，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．〖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，AC错误；（2）当时，周期T不为0，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L即可，设小球的半径为r，根据单摆周期公式可知，A正确，BC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。13．〖解析〗（1）浮筒静止时，排水体积为V，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．〖解析〗（1）光在Ⅰ中传播的速度光在Ⅰ中传播的最长路程为R，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Ⅰ圆弧的折射点为，作，可知，在中，，可知光线在Ⅰ圆弧面的入射角为根据折射率解得折射角光线在Ⅰ、Ⅱ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，在中，则Ⅱ的宽度d满足解得15．〖解析〗（1）在时，根据图2可知质点M沿y轴正方向振动，可知波沿x轴负方向传播根据图2可知质点M的振动周期，对应的圆频率解得则M点的振动方程为【注：振动方程不写单位只给1分】（2）根据波长、波速、周期的关系可知解得时，质点M的纵坐标为则质点M的横坐标为根据图1质点N的纵坐标可知横坐标为（3）时刻波沿方向传播，此时N点沿方向传播，振动图像如图所示【注：形状对即得分】质点N的振动方程为［或］【注：振动方程不写单位只给1分】2023—2024学年（下）南阳六校高二年级期中考试物理1．如图所示，做简谐振动的小球，平衡位置为O点，关于小球，下列说法正确的是（）A．从O点向右边运动，速度逐渐增大 B．从左边向O点运动，加速度越来越小C．从O点向左边运动，位移越来越小 D．从右边向O点运动，位移越来越大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0.75s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A．仅使单色光的波长变为原来的2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4．如图所示，某一时刻一列简谐横波沿x轴正方向恰好传播至8m处，M、N为介质中的两个质点，从该时刻开始计时，时刻质点M的位移为10cm，经过第一次回到平衡位置，下列说法正确的是（）A．时刻质点M的振动方向沿y轴正方向B．简谐横波的波源振动周期为1sC．波的传播速度为D．时质点N的位移为05．如图所示，一列简谐横波沿x轴正方向传播，图中实线和虚线分别是0和0.1s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2.5HzB．经过0.1s，处的质点至少向右移动2mC．波在该介质中传播的最小速度为D．波源的起振方向沿y轴正方向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s与时间t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0.4B．刚释放时弹簧的弹性势能最大C．0.2s时小球的机械能最大D．0.6s时小球的动能减为07．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7个灯槽，在灯槽4位置放入M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N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M光的折射率是对N光折射率的0.8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．二、多项选择题：本题共3小题，每小题6分，共18分。每小题有多个选项符合题目要求。全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。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9．如图所示为材料的同心圆弧横截面，O为圆心，。一束光垂直AB从D点入射，进入材料后在BC界面发生全反射后从C点射出，已知这种材料对该种光的折射率为，光速为c，则（）A．光在这种材料的临界角为60° B．入射点D距离O的长度为C．光在这种材料中传播的路程为2R D．光在这种材料中传播的时间为10．如图所示，和为某介质中水平线上相距20cm的两个振动频率相同的波源，振幅均为A，MN为介质中连线上的中垂线，长为6cm。某时刻和同时开始做简谐运动，经过0.2s后N处质点开始起振，经过一段时间位移大小为2A；和连线上共有7个振动加强点，其中距离最近振幅为2A的质点在P处（图中未画出），M与P相距。下列说法正确的是（）A．某时刻MN连线上的所有质点位移可能均为2AB．和在介质中的波速为C．P与N的距离为9cmD．和的波长均为6cm三、非选择题：本题共5小题，共54分。11．（6分）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O，出射点为P，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P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12．（8分）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T之后，还需要测量______（单选，填选项序号），改变L的长度并测量对应的周期T，最终绘制出如图2所示的图像；A．拴接点到水平杆的间距LB．一侧悬线的长度LC．两悬线在水平杆上的间距L（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T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13．（10分）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A的简谐运动，浮筒的质量为m，浮筒做简谐运动时最大排水体积为静止时排水体积的1.2倍。已知重力加速度为g，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k。

14．（14分）如图所示，竖直放置的光学器件由Ⅰ和Ⅱ组成，Ⅰ为横截面是半圆形的透明介质，圆心为O，半径为R，虚线为半圆的水平半径，Ⅱ为真空矩形区域，长为2R。现有一束关于虚线对称的平行光束由左侧水平射入Ⅰ，当光束宽度为时，恰好能全部照亮Ⅱ区域右侧。已知Ⅰ对该光的折射率为，光速为c，不考虑光在Ⅰ中的反射，求：（1）光线穿过Ⅰ区域的最长时间t；（2）矩形区域Ⅱ的宽度d。

15．（16分）一列简谐横波沿x轴传播，在时的波形如图1所示，M、N是介质中的两个质点，此时N点的位移为。图2为质点M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M的振动方程；（2）若波速，求时刻质点M、N对应的横坐标；（3）若把记为新的零时刻，在图3中画出质点N在接下来5.25s内的振动图像并写出振动方程。

——★参考答案★——1～7题每小题4分，共28分，在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。8～10小题每小题6分，共18分，在每小题给出的四个选项中，有多个选项是符合题目要求的，全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。1．〖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；小球靠近平衡位置，速度增大，加速度和位移减小，B正确，ACD错误。2．〖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0.75s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，A、B错误；乙对应质点的相位为，速度为零，C正确，D错误。3．〖答案〗B〖解析〗亮条纹为3个时，相邻明条纹间距的宽度为，亮条纹为4个时，相邻明条纹间距的宽度为，则亮条纹数量由3个变为4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，A错误；可能是双缝的间距之比为，B正确；可能是双缝到屏的距离之比为，CD错误。4．〖答案〗D〖解析〗简谐横波沿方向，可知该时刻质点M沿方向，A错误；质点M经过返回平衡位置，波源的振动周期为，B错误；波速，C错误；质点N经过后回到平衡位置，位移为0，D正确。5．〖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，A错误；波上的质点不会随波迁移，B错误；波在介质中传播的最小速度，C正确；波源的起振方向无法判断，D错误。6．〖答案〗B〖解析〗0～0.2s小球从最低点运动到平衡位置，0.2～0.6s小球从平衡位置到最高点再回到平衡位置，0.6～0.8s从平衡运动到最低点，所以弹簧振子的周期为0.8s，A错误；刚释放时，弹簧伸长量最大，弹性势能最大，B正确；0.2s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；0.6s时小球回到平衡位置，速度最大，动能最大，D错误。7．〖答案〗A〖解析〗如图1所示，M灯珠安装在灯槽4位置安装，恰好在材料表面边缘发生全发射，材料对M灯的折射率为，根据全反射规律可知，可知M灯与边缘连线小于5L时，材料上表面将不能被全部照亮，所用M灯需要安装在灯槽56。7的位置；材料对N灯的折射率为，根据题意可知，则，解得N灯与材料边缘的连线长度为，即N灯如果和边缘连线小于6.25L，材料表面将不能被全部照亮；如图2所示，N灯安装在灯槽6位置时，N灯与边缘连线的距离，满足要求；若安装在灯槽5的位置时，N灯与边缘连线的距离，不满足要求，因此N灯只能安装在6和7的位置，故A正确，BCD错误。8．〖答案〗BC〖解析〗受迫振动的驱动力一定是周期性变化的，A错误；衍射是波特有的现象，机械波和光都可以发生衍射，B正确；光的偏振现象说明光是横波，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，D错误。9．〖答案〗AB〖解析〗光路图如图所示，设光在BC界面的全反射为E，根据全反射定律，可知临界角，A正确；入射点D到O的距离，B正确；光在这种材料传播的路程，C错误；光在这种材料中的速度为，传播时间为，D错误。10．〖答案〗CD〖解析〗根据题意可知N处质点为振动