湖北省武汉市常青联合体2023-2024高二上学期期中考试物理试题（答案）

武汉市常青联合体2023-2024学年高二上学期期中考试
物理试卷
考试时间：2023年 11 月 16 日 试卷满分：100分
一、选择题（本题共10题，每小题4分，共40分。在每小题给出的四个选项中，第1-7题只有一项符合题目要求，第8-11题有多项符合题目要求。全部选对得4分，选对但不全的得2分，有选错0分。）
1、下列说法正确的是（ ）
A．点电荷概念的建立采用了猜想法，电场强度E的定义应用了比值定义法
B．库仑利用扭秤实验发现了点电荷间的相互作用规律，并测定了元电荷的电荷量
C．观看立体电影时，观众戴的眼镜是一对透振方向互相垂直的的偏振片
D．“未见其人，先闻其声”是声波的折射现象
2、如图所示，光由空气射入半圆形玻璃砖，再由玻璃砖射向空气中的光路图．O点是半圆形玻璃砖的圆心．下列情况一定能发生的是（　　）
3、如图甲，两列沿相反方向传播的横波，形状相当于正弦曲线的一半，上下对称，其振幅和波长都相等。它们在相遇的某一时刻会出现两列波“消失”的现象，如图乙。从此时刻开始a、b两质点将向哪个方向运动（ ）
A．a向下、b向上 B．a向上、b向下
C． a向下、b向下 D．a向上、b向上
4、劈尖干涉是一种薄膜干涉,如图甲所示,将一块平板玻璃放置在另一平板玻璃之上,在一端夹入两张纸片,从而在两玻璃表面之间形成一个劈形空气薄膜,当红光从上方入射后,从上往下看到如图乙所示的干涉条纹.下列说法错误的是 (　 )
A．任意一条明条纹或暗条纹所在位置下面的薄膜厚度相等
B．任意相邻明条纹或暗条纹所对应的薄膜厚度差恒定
C．若在装置中抽去一张纸片,则干涉条纹间距变大
D．若把红光换成紫光,则干涉条纹间距变大
5、如图所示，电荷量为q的点电荷与均匀带电薄板相距2d，点电荷到带电薄板的垂线通过板的几何中心。若图中A点的电场强度为0，则B点的电场强度大小为（　 ）
A. B. C. D.
6、.图甲是测定半圆柱形玻璃砖折射率n的示意图,O是圆心,MN是法线,一束单色光以入射角i=30°由玻璃砖内部射向O点,折射角为r,当入射角增大到r时,恰好无光线从玻璃砖的上表面射出.让该单色光分别通过宽度不同的单缝a、b后,得到图乙所示的衍射图样(光在真空中的传播速度为c),则下列说法错误的是 (　 )
A．.玻璃砖的折射率n= B．此光在玻璃砖中的全反射临界角为60°
C．.此光在玻璃砖中的传播速度v=c D．单缝b宽度较大
7、波源S1和S2振动方向相同，频率均为4 Hz，分别置于均匀介质中x轴上的A、B两点处，AB=3m，如图所示。两波源产生的简谐横波沿X轴相向传播，波速为4 m/s。已知两波源振动的初始相位相同。则AB间合振动振幅最小的点的位置个数为（ ）
A．3个 B．4个
C．5个 D．6个
8、如图为某静电除尘装置的示意图。A、B为电极和集尘板上某点连线上的两点。不计烟尘微粒与空气的作用力及重力，下列说法正确的是（ ）
A． 集尘板边缘的电场方向一定与集尘板表面垂直
B．A、B两点的电场强度大小不同，方向相同
C．向集尘板加速靠近的烟尘微粒带负电，且加速度逐渐增大
D．若带电烟尘微粒A由静止开始仅受电场力作用，一定不可能沿电场线为轨迹到达集尘板
9、如图甲所示,一列简谐横波在均匀介质中沿直线向右传播,选取平衡位置在同一直线上的7个质点,相邻两质点间的距离均为d,t=0时该波传播到质点1,且质点1向下运动,t0时刻该波第一次出现如图乙所示的波形,则 ( 　)
A．t0时刻质点2向下运动
B．t0时刻质点5的速度为0
C．该波的波长为8d
D．该波的波速为
10、用长为1.4m的轻质柔软绝缘细线，拴一质量为1.0×10－2kg、电荷量为2.0×10－8C的小球，细线的上端固定于O点．现加一水平向右的匀强电场，平衡时细线与铅垂线成37°，如图所示．现向左拉小球使细线水平且拉直，静止释放，则(sin37°＝0.6)(　　 )
A．该匀强电场的场强为3.75×107N/C
B．平衡时细线的拉力为0.125N
C．经过0.5s，小球的速度大小为6.25m/s
D．小球第一次通过O点正下方时，速度大小为7m/s
三、实验题(共16分)
11．（6分 ）如图所示，为插针法测定两面平行的玻璃砖折射率的实验，试完成下列填空：
（1）为了便于操作及保护玻璃砖，在放玻璃砖之前，有的线可以先画在白纸上，其中有 （填选项前字母）
A．与玻璃砖上表面平齐的线a
B．入射光线AO
C．法线NN/
D．与玻璃砖下表面平齐的线a/
（2）对实验中的一些具体问题，下列说法中正确的是__ __（填选项前字母）
A．为了减小作图误差，C和D间的距离应适当取大些
B．为减少测量误差，A和B的连线与玻璃砖界面的夹角应取得越大越好
C．若A、B连线与法线NN’夹角较大(<90 )，光线OO/有可能在a/面上发生全反射
D．若玻璃砖上下表面不平行，则此实验不能完成
12、（10分 ）在“用双缝干涉测量光的波长”的实验中，用图甲所示装置测量某种单色光的波长。
（1）M、N、P三个光学元件依次___________。
A．滤光片、单缝、双缝 B．.单缝、滤光片、双缝
C．单缝、双缝、滤光片 D．.滤光片、双缝、单缝
（2）若想增加从目镜中观察到的条纹个数，该同学可 .
A．将单缝向双缝靠近 B．将毛玻璃屏向靠近双缝的方向移动
C．将毛玻璃屏向远离双缝的方向移动 D．使用间距稍大些的双缝
（3）光屏上出现的明暗相间条纹如图所示，光屏上P、P1、P2处是亮条纹，Q1、Q2处是暗条纹，P到S1、S2的距离相等。某同学突发奇想，如果在遮光筒内装满水，其他条件不变，则光屏上 。
A．P处可能出现暗条纹
B．不再出现明暗相间的条纹
C．明暗相间的条纹间距变窄
D．原P1处的第一级亮条纹向P点靠近
（4）当测量头中的分划板中心刻线对齐某条纹的中心时，手轮上的示数如图乙所示，该读数为 mm。
（5）1801年，托马斯 杨用双缝干涉实验研究了光波的性质．1834年，洛埃利用平面镜同样得到了杨氏干涉的结果（称洛埃镜实验），洛埃镜实验的基本装置如图所示，S为单色光源，M为一平面镜，S发出的光直接照在光屏上，同时S发出的光还通过平面镜反射到光屏上，这样形成了两个一样的相干光源。设光源S到平面镜的垂直距离和到光屏的垂直距离分别为a和L，光的波长为λ，在光屏上形成干涉条纹。则相邻两条亮纹（或暗纹）间距离的Δx表达式为( )
A．Δx= B．Δx= C．Δx= D．Δx=
三、本题共3小题。共44分．解答应写出必要的文字说明和重要的演算步骤。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．
13、（14分）如图所示为半圆柱体玻璃的横截面，其半径为R．OD为直径。一束红光沿AO方向从真空射入玻璃，经折射后首次到达圆弧面上的B点，已知,玻璃砖的半径为R，光在真空中的速度为c，试求：（1）论证说明：红光能否从B点射出玻璃？（2）红光从O到B的时间；（3）改用紫光仍然沿AO方向射入，折射后首次到达圆弧面上的C点，则C点位于B的左侧还是右侧，并求出紫光从O到C的时间。
14、（12分）两个带电小球A、B（可视为质点）通过绝缘的不可伸长的轻绳相连，若将轻绳的某点O固定在天花板上，平衡时两个小球的连线恰好水平，且两根悬线偏离竖直方向的夹角分别为30°和60°，如图甲所示．，求：（1）两个小球的质量之比；
（2）若将轻绳跨接在竖直方向的光滑定滑轮（滑轮大小可不计）两端，调节两球的位置能够重新平衡，如图乙所示图乙状态，滑轮两端的绳长O′A、O′B之比
15、 (18分)一列简谐横波沿x轴传播在t=0时刻的波形如图中实线所示，t =0.5s时刻的波形如图中虚线所示，虚线恰好过质点Р的平衡位置。已知质点Р平衡位置的坐标x =0.5m。
求（1）该简谐波传播的最小速度；（2）0.5秒内质点Р运动路程的最小值；（3）质点О的振动方程。武汉市常青联合体 2023-2024 学年度第一学期期中考试
高二物理答案及评分标准
题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
答案 C B A D A B D AD CD BC
1、答案 C

解析： A、质点、点电荷概念的建立，运用了理想模型方法，电场强度的定义式 E= ，运

用了比值定义法定义,故 A错误；B、 法国物理学家库仑利用扭秤实验发现了点电荷间的
相互作用规律,美国物理学家密立根通过油滴实验测定了元电荷的电荷量,故 B错误; C、在
放映时，通过两个放映机，把用两个摄影机拍下的两组胶片同步放映，使这略有差别的两
幅图象重叠在银幕上．这时如果用眼睛直接观看，看到的画面是模糊不清的，要看到立体
电影，就要在每架电影机前装一块偏振片，它的作用相当于起偏器．从两架放映机射出的
光，通过偏振片后，就成了偏振光．左右两架放映机前的偏振片的偏振化方向互相垂直，
因而产生的两束偏振光的偏振方向也互相垂直．故 C正确；D、“不见其人，先闻其声”是
因为声波的衍射现象，故 D错误；
2、答案 B
解析：A、当光由空气射入半圆形玻璃砖时，折射角应小于入射角，所以这种情况不可能
发生．故 A错误．B、当光由空气斜射进入半圆形玻璃砖时，折射角一定小于入射角，是
可能发生的．故 B正确．C、当光由半圆形玻璃砖射入空气时,光从光密介质进入光疏介质
可能发生全反射．当光由半圆形玻璃砖射入斜射入空气时，要发生折射现象故 D错误
3、答案 A
由图看出，两列波的波峰与波谷叠加，振动减弱，两波的振幅相等，所以如图（乙）所示
的时刻两列波“消失”。根据波形平移法判断可知，向右传播的波单独引起 a 的振动方向向
下，b 的振动方向向上，向左传播的波单独引起 a 的振动方向向下，b 的振动方向向上，
根据叠加原理可知，此时 a 质点的振动方向是向下，b 质点的振动方向是向上。A正确。
4、答案 D
薄膜干涉条纹有如下特点:任意一条明条纹或暗条纹所在位置下面的薄膜厚度相等;任意相
邻明条纹和暗条纹所对应的薄膜厚度差恒定,故 A、B正确;光线在空气
膜的上、下表面发生反射,并发生干涉,从而形成干涉条纹,设空气膜顶
角为θ,薄膜厚度为 d1、d2处有两相邻亮条纹,如图所示,则这两处的光的
路程分别为δ1=2d1,δ2=2d2,因为光的路程差δ2-δ1=λ,所以 d2-d1=
1λ,设这两
2
d -d λ
个相邻亮纹中心的距离为Δl,则由几何关系得 2 1=tan θ,即Δl= ,当抽去一张纸片时,θ减
Δl 2tanθ
小,Δl增大,故 C正确;若把红光换成紫光,紫光的波长较红光小,根据 C选项解析中公式可知
干涉条纹间距变小, D错误.故本题选 D
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5、答案：A
解析：因 A 点场强为零，所以带电薄板在 A处产生的场强与点电荷+q在 A处产生的场强
大小相等均为 方向向右，可知带电薄板应带负电，由带电薄板产生场强的特点可知，
薄板在 B点产生的场强方向向左，大小等于 ，B点的电场强度 E=
2 2
d2+kq/(3d) =10kq/9d 故选 A
6、答案：B
sinr 1
解析：根据折射定律有 n= ,设此光在玻璃砖中发生全反射的临界角为 C,则有 sin C= ,结
sini n
合 i=30°,C=r,解得 n= 2,C=45°,故 A正确,B错误; c 2光在玻璃砖中的传播速度为 v= = c,故 C
n 2
正确;由乙图知,单色光通过单缝 a后衍射现象比较显著,所以单缝 a宽度较小,那么单缝 b的
宽度较大,故 D正确..故本题答案选 B
7、答案： D
解析:设简谐横波波长为λ，频率为ν，波速为 v，则 得λ=1m，以 A为坐标原点，
设 P为 AB间的任意一点，其坐标为 x，则两波源到 P点的波程差△l为△l=x－（3－x），
0≤x≤3。合振动振幅最小的点位置满足 ，k为整数 联立各式，得 x=0.25m，
0.75 m，1.25 m，1.75 m ，2.25 m， 2.7 5 m。共计 6个点. 故选 D。
8、答案：AD
解析 A．集尘板表面为一等势面，所以集尘板边缘的电场方向一定与集尘板表面垂直，
故 A正确 B．电极与集尘之板间的电场线是曲线，并非直线，并且越靠近电极处电场线越
密集，所以 A、B 两点的电场强度大小不同，方向也不同，故 B错误；；C．向集尘板加速
靠近的烟尘微粒带负电，但所受电场力逐渐减小，加速度逐渐减小，故 C错误；D．由于
电极与集尘板之间的电场线并非直线，所以带电烟尘微粒 A由静止开始仅受电场力作用，
其速度方向不可能始终沿电场线的切线方向。故选 AD。
9、答案：CD
解析：简谐波向右传播,根据“上下坡”法,可知 t0时刻质点 2 向上运动,故 A 错误; t0时
刻质点 5 处于平衡位置,速度最大,故 B 错误;由图乙可知,波长为 8d,故 C 正确;由题意,t0
3 2 λ 12d
时刻，质点 1恰经过 1.5 次全振动,即 T=t0,有 T= t0,波速为 v= ,得 v= ,故 D 正确.2 3 T t0
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10、答案：BC
解析：小球处于平衡状态时，受力分析如图所示，则可知 qE＝
mgtan37°
mgtan37°，则该匀强电场的电场强度 E＝ ＝
q
6 mg
3.75×10 N/C，故 A 错误；细线的拉力 F＝ ＝0.125N，
cos37°
故 B正确；在外力作用下，小球拉至细线水平时，由静止释放，如图所示，小球在电场力
和重力作用下，从 A点由静止开始做匀加速直线运动至 B点，∠OAB＝∠OBA＝53°，OA＝
OB＝l＝1.4m，在此过程中，细线处于松弛状态，无拉力作用，小球运动至 B 点时，细线

合
绷紧，匀加速直线运动结束．根据牛顿第二定律可知小球匀加速直线运动时的加速度 a＝
m
F 0.125 2 2
＝ ＝ m/s ＝12.5m/s ，假设经过 0.5s 后，小球仍在沿 AB 方向做匀加速直线运动，
m 0.01
1 2 1
则小球的速度 v＝at＝6.25m/s，经过的距离 x＝ at ＝ ×12.5×0.52m＝1.5625m，A、B
2 2
间的距离|AB|＝2×l×cos53°＝1.68m，x<|AB|，假设成立，故 0.5s 时，小球的速度大
小为 6.25m/s，故 C 正确；小球运动至 B 点时，细线绷紧，小球沿细线方向的分速度减为
零，动能减小，假设细线绷紧过程小球机械能损失ΔE，此后在电场力、重力和细线拉力
1
作用下沿圆弧运动至 O点正下方，根据能量守恒定律，可知(qE＋mg)·l－ΔE＝ mv2，可
2
得 v<7m/s，故 D 错误．
11、（每空 3分）（1）ABC （2） A
【解析】（1）在放玻璃砖之前，先画出与玻璃砖上表面平齐的线 a、法线 NN′和入射光线
AO，不画与玻璃砖下表面平齐的线 a′．故 ACD正确，B错误。
（2）A、B折射光线是通过隔着玻璃砖观察 A、B的像与 AB成一条直线确定的，大头针
间的距离太小，引起的角度会较大，故 C、D之间的距离适当大些，可以提高准确度。故
A正确。
12、（每空 2分）
(1) A (2) BD (3) C D (4) 9.761—9.763 均可 （5） B
【解析】(1)为了获取单色的线光源，光源后面应放置滤光片、单缝，单缝形成的相干线性
光源经过双缝产生干涉现象，因此，M、N、P三个光学元件依次为：滤光片、单缝、双
缝，故 A正确。
(2)若想减少从目镜中观察到的条纹个数，需增加相邻亮条纹(暗条纹)间的距离，由双缝干
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L
涉条纹间距公式 x 可知，对于某单色光，波长λ一定，增大双缝间距 d 或减小双缝到
d
毛玻璃屏的距离 L 都可减小相邻亮纹(暗纹)间的距离，从而增加从目镜中观察到的条纹个
数故 BD正确
(3)如果在遮光筒内装满水，其他条件不变，则光在遮光筒内的波长变小，但是 P 点到双缝
L
的距离之差仍为零，则 P 点仍是亮条纹，在屏上仍会出现明暗相间的条纹，根据 x
d
波长变小，则条纹间距变小；原 P1处的第一级亮条纹向 P 点靠近，选项 AB 错误，CD 正确。
故选 CD。
(4)乙图示数为图示数为9.5mm+0.01 26.2mm=9.762mm
（5）光源到屏的距离可以看做双缝到屏的距离 L，光源 S到 S平面镜中虚像的间距看做
双缝的间距 d，d=2a.根据双缝干涉相邻条纹之间的距离公式 可知答案为 B
13、解：(14 分)（1）由于红光沿 AO 方向从真空射入，
入射角α=∠A0D-90°=60°；
折射角β=90°—∠B0D =30°;
sin α
n= ; ……………………1分
sin β
有 n= 3……………………1分
设半圆柱体玻璃圆心为 O1，由几何关系知ΔO1OB 为正三角形，
故红光在 B 点的入射角θ=60°
1 3 3
红光临界角 C 满足：sin = = ＜sinθ = …………1 分
n 3 2
即θ>C,红光不能从 B 点射出玻璃………………1 分
（2）红光从 O 到 B 的距离： = ……………………1 分

t= ………………………………………………1分

c
v= …………………………………………1分
n
3
故红光从 O 到 B 的时间为 t= R …………………1 分

(3)紫光由 O以入射角α射入，由于紫光的折射率大，折射角 r小，
故 C 点应在 B 的左侧, …………………1分
n' sinα= …………………1 分
sin r
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紫光从 O 到 D 运动的距离 =2Rsin r …………………1分
t' =
‘
…………………1分
‘ c= '…………………1分n
有 t' = 3R…………………1 分

14 解.(12 分)(1)带电小球处于静止状态,对任意一个小球受力分析，均受重力 mg，绳拉力
T，库仑力绳与竖直方夹角θ
对小球，有 (2 分)
(2 分)
解得： (1 分)
所以： (1 分)
(2)对物体，根据三角形相似，有 (2 分)
解得： (2 分)
所以： (2 分)
15（18分）解（1）由图知λ = 1.2m,若波向 x轴正方向传播，Δx=nλ + 0.5m,波速为
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……………2分
故波沿 X轴正方向传播的最小速度为 n=0时，
Vmin=1.0m/s………………1分
若波向 x轴负方向传播，Δx=nλ + 0.7m,波速为
………2分
故波沿 X轴负方向传播的最小速度为 n=0时，
Vmin=1.4m/s…………………1分
（2）t=0时刻，质点 P偏离平衡位置 5cm，
若波沿 x 7 1 1轴负方向传播，则 P向平衡位置运动，至少经 T= T+ 两波线才最早重合，
12 12 2
故最短路程为 y=2A+Asin 30° = 20cm + 10 × 1 cm = 25cm …………3分
2
5 1 1
若波沿 x 轴正方向传播，则 P远离平衡位置运动，经 T= T+ 两波线才最早重合，，
12 6 4
故最短路程为 y=A+A[1-sin (90° 60°) ] = 10cm + 10(1 1 )cm =15cm…3分
2
（3）由题图，结合振动方程一般表达式 y= Asin (ωt +ψ)可知
若波向 x 2 2 轴正方向传播，O点振动方程为 y= 10sin( t+π) cm=－10sin( t) cm

由周期 ，
有质点 O的振动方程 …………3分
{#{QQABIQAAggCgAgBAARhCEwWACEGQkAAAAAoGBBAEMAAAgQNABCA=}#}
若波向 x轴负方向传播，则周期
有质点 O的振动方程 ………3分
{#{QQABIQAAggCgAgBAARhCEwWACEGQkAAAAAoGBBAEMAAAgQNABCA=}#}

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