资源描述
第Ⅰ卷(选择题 共50分)
一、选择题(本大题共10小题,每小题5分,共50分。多选题已在题号后标出,选不全得3分)
1.(2021·太原模拟)某弹簧振子在水平方向上做简谐运动，其位移x随时间t变化的关系为x=Asinωt，振动图像如图所示。下列说法不正确的是( )
A.弹簧在第1 s末与第3 s末的长度相同
B.简谐运动的圆频率是rad/s
C.第3 s末振子的位移大小为
D.从第3 s末到第5 s末，振子的速度方向发生变化
2.(2021·三明模拟)下列说法中正确的是( )
A.电台放射无线电波必需进行调谐，收音机接收电磁波需对无线电波进行调制
B.光是电磁波而且是纵波，在光导纤维中的传播是光发生全反射特性的应用
C.1895年，德国物理学家伦琴发觉了X射线，此射线是由于原子的内层电子受激发后产生的，具有很强的穿透力气，且比γ射线强
D.激光具有高亮度、单色性、相干性的优点，其应用有激光切割、全息照相等
3.(2021·福州模拟)一列简谐横波在t=0时刻的波形图如图所示，t=0.35 s时Q质点其次次到达正向最大位移处，而此时P质点正通过平衡位置向-y方向运动，则该波的传播方向及波速大小为( )
A.沿+x传播，5 m/s B.沿+x传播，7 m/s
C.沿-x传播，5 m/s D.沿-x传播，7 m/s
4.(2021·漳州模拟)如图所示，一束红光PA从A点射入一球形水珠，光线在第一个反射点B反射后到达C点，CQ为出射光线，O点为球形水珠的球心。下列推断中正确的是( )
A.光线在B点可能发生了全反射
B.光从空气进入球形水珠后，波长变长了
C.光从空气进入球形水珠后，频率增大了
D.仅将红光改为紫光，光从A点射入后到达第一个反射点的时间增加了
5.(滚动单独考查)如图所示，抱负变压器原、副线圈匝数之比为20∶1，原线圈接正弦沟通电，副线圈接入“220 V 60 W”灯泡一只，且灯泡正常发光。则( )
A.电流表的示数为A
B.电源输出功率为1 200 W
C.电流表的示数为A
D.原线圈端电压为11 V
6.(多选)(2021·杭州模拟)如图所示表示产生气械波的波源P做匀速运动的状况，图中圆表示波峰，已知波源的频率为f0，则下列说法正确的是( )
A.该图表示波源正在向B点移动
B.观看者在图中A点接收波的频率是定值，但大于f0
C.观看者在图中B点接收波的频率是定值，但大于f0
D.观看者在图中B点接收波的频率是定值，但小于f0
7.(多选)(2021·绍兴模拟)在信息技术迅猛进展的今日，光盘是存储信息的一种重要媒介。如图所示，若光束不是平直投射到光盘的盘面上，则光线在通过透亮介质层时会发生折射，从而转变行进的方向。由于光的频率越高，对介质的折射率越大，故红色激光与蓝色激光的偏折程度不同，下列相关的说法正确的是( )
A.图中①是红光，②是蓝光
B.“光驱”中的光指的是激光
C.激光光子比一般光光子的能量要高
D.光盘记录信息的密度高是由于激光的平行度好
8.(多选)(2021·金华模拟)在O点有一波源，t=0时刻开头向上振动，形成向右传播的一列横波。t1=4 s时，距离O点为3 m的A点第一次达到波峰；t2=7 s时，距离O点为4 m的B点第一次达到波谷。则以下说法正确的是( )
A.该横波的波长为2 m
B.该横波的周期为4 s
C.该横波的波速为1 m/s
D.距离O点为5 m的质点第一次开头向上振动的时刻为6 s末
9.在光的单缝衍射试验中可观看到清楚的明暗相间的图样，下列四幅图片中属于光的单缝衍射图样的是( )
A.甲、丙 B.乙、丙
C.甲、丁 D.乙、丁
10.(多选)(2021·宁波模拟)如图所示，两块相同的等腰三棱镜ABC置于空气中，两者的AC面相互平行放置，由红光和蓝光组成的细光束平行于BC面从P点射入，通过两棱镜后，从a、b两点射出。对于从a、b射出的这两束光，下列说法正确的是( )
A.从a、b两点射出的两束光不平行
B.从a、b两点射出的两束光仍平行，且平行于BC
C.从a点射出的为红光，从b点射出的为蓝光
D.从a点射出的为蓝光，从b点射出的为红光
第Ⅱ卷(非选择题 共50分)
二、试验题(本大题共2小题,共12分)
11.(2021·福州模拟)(6分)在“探究单摆的运动、用单摆测定重力加速度”的试验中，完成如下问题：
(1)在试验时，假如已知摆球直径用精确程度为0.05 mm的游标卡尺测量，卡尺上的游标位置如图所示，则摆球直径读数是__________mm。
(2)试验中，测得重力加速度的值较当地重力加速度的值偏大，可能的缘由是
( )
A.摆球的质量偏大
B.单摆振动的振幅偏小
C.将实际振动次数n次误记成(n+1)次
D.计算摆长时没有加上摆球的半径值
12.(6分)如图所示，某同学用插针法测定一半圆形玻璃砖的折射率，在平铺的白纸上垂直纸面插大头针P1、P2确定入射光线，并让入射光线过圆心O，在玻璃砖(图中实线部分)另一侧垂直纸面插大头针P3，使P3拦住P1、P2的像，连接OP3。图中MN为分界面，虚线半圆与玻璃砖对称，B、C分别是入射光线、折射光线与圆的交点，AB、CD均垂直于法线并分别交法线于A、D点。
(1)设AB的长度为l1，AO的长度为l2，CD的长度为l3，DO的长度为l4，为较便利地表示出玻璃砖的折射率，需用刻度尺测量_________，则玻璃砖的折射率可表示为_________。
(2)该同学在插大头针P3前不当心将玻璃砖以O为圆心顺时针转过一小角度，由此测得玻璃砖的折射率将_________(选填“偏大”“偏小”或“不变”)。
三、计算题(本大题共4小题，共38分。要有必要的文字说明和解题步骤，有数值计算的要注明单位)
13.(2021·洛阳模拟)(6分)一列简谐横波沿x轴传播，某时刻t=0的图像如图所示，经过Δt=1.2 s的时间，这列波恰好第三次重复毁灭图示的波形。
(1)该列波的传播速度是多少？
(2)画出t=0.6 s时刻的波形。
14.(2021·三明模拟)(8分)如图所示，一束平行光照射在半径为R的半圆柱形玻璃砖的圆柱面上，光线a是与一条半径重合的光线，该光线照射到圆心O点与直径AB夹角为45°，且刚好发生全反射。请作图并确定出光线能从AB面射出的范围。
15.(滚动单独考查)(12分)如图所示，位于竖直平面内的坐标系xOy，在其第三象限空间有沿水平方向的、垂直于纸面对外的匀强磁场，磁感应强度大小为B=0.5 T，还有沿x轴负方向的匀强电场，场强大小为E=2 N/C。在其第一象限空间有沿y轴负方向的、场强大小也为E的匀强电场，并在y>h=0.4 m的区域有磁感应强度也为B的垂直于纸面对里的匀强磁场。一个带电荷量为q的油滴从图中第三象限的P点得到一初速度，恰好能沿PO做匀速直线运动(PO与x轴负方向的夹角为θ=45°)，并从原点O进入第一象限。已知重力加速度g=10 m/s2，问：
(1)油滴在第三象限运动时受到的重力、电场力、洛伦兹力三力的大小之比，并指出油滴带何种电荷。
(2)油滴在P点得到的初速度大小。
(3)油滴在第一象限运动的时间。
16.(滚动单独考查)(12分)如图甲所示，光滑矩形斜面ABCD的倾角θ＝30°，在其上放置一矩形金属线框abcd，ab的边长l1＝1 m，bc的边长l2＝0.6 m，线框的质量m＝1 kg，电阻R＝0.1 Ω，线框通过细线绕过定滑轮与重物相连，细线与斜面平行且靠近；重物质量M＝2 kg，离地面的高度为H＝4.8 m；斜面上efgh区域是有界匀强磁场，磁感应强度的大小为0.5 T,方向垂直于斜面对上；已知AB到ef的距离为4.2 m，ef到gh的距离为0.6 m，gh到CD的距离为
3.2 m，取g＝10 m/s2。现让线框从静止开头运动(开头时刻，cd边与AB边重合)，求：
(1)通过计算，在图乙中画出线框从静止开头运动到cd边与CD边重合时(不考虑ab边离开斜面后线框的翻转)线框的v -t图像。
(2)线框abcd在整个运动过程中产生的焦耳热。
答案解析
1.D 由振动图像可知，弹簧在第1 s末与第3 s末的位移相同，弹簧长度相同，选项A正确；由振动图像可知，振动周期为8 s，简谐运动的圆频率是ω==
rad/s，选项B正确；第3 s末振子的位移大小为x=Asinωt=Asin(·3)=
A，选项C正确；从第3 s末到第5 s末，振子的速度方向不发生变化，选项D错误。
2.D 电台放射无线电波必需进行调制，收音机接收电磁波需对无线电波进行调谐，A错；光是电磁波而且是横波，B错；X射线是由于原子的内层电子受激发后产生的，具有很强的穿透力气，但比γ射线弱，C错；激光具有高亮度、单色性、相干性的优点，其应用有激光切割、全息照相等，D对。
3.C 由P质点正通过平衡位置向-y方向运动，且Q质点其次次到达正向最大位移处可知T=0.35 s，t=0时刻Q质点向+y方向运动，因此波沿-x方向传播，v==5 m/s，故选C。
4.D 由几何关系可知∠OAB=∠OBA，据光路的可逆原理知光线在B点不会发生全反射，A错误；光从空气进入球形水珠后，频率不变，据v=可知波速变小，再据λ=可知波长变短了，B、C错误；将红光改为紫光，n变大，波速变小，光从A点射入后到达第一个反射点的时间增加了，D正确。
5.C 灯泡正常发光，则副线圈的电流为I1＝ A，依据变压器的电流关系可得：，原线圈中的电流I0＝，即电流表的示数为，A错，C对；原线圈中电压为：U0＝＝4 400 V，电源的输出功率P＝UI＝4 400×W＝60 W。B、D错误。
6.A、C 当波源靠近静止的观看者时，观看者“感觉”到的频率增大；当波源远离静止的观看者时，观看者“感觉”到的频率降低。从图看出波源正在向B点移动，所以观看者在图中A点接收波的频率是定值，但小于f0，在图中B点接收波的频率也是定值，但大于f0，所以A、C正确。
7.B、D 在第一界面处，入射角相同，折射角θ2>θ1，由折射定律=n，则n2<n1，①是蓝光，②是红光，A错误；“光驱”中的光指的是激光，B正确；激光是人工产生的相干光，激光只是频率单一，并不比全部一般色光的频率高，所以激光光子并不比一般光光子的能量高，C错误；光盘记录信息的密度高是由于激光的平行度好，D正确。
8.B、C 设波速为v,周期为T，由题意得
由以上两式得v=1 m/s,T=4 s，B、C均正确；该波波长为λ=vT=4 m,A项错误；波传播5 m所用时间为t==5 s,所以t=5 s时，距离O点为5 m的质点开头振动且振动方向向上，D项错误。
9.D 依据衍射图样特点“条纹不等间距且中心条纹最亮最宽”可知本题正确选项为D。
10.B、C 细光束在AB面折射时，蓝光偏折大，从b点射出的是蓝光，C正确，D错误；光通过两棱镜之间相当于经过平行玻璃砖，故蓝光在玻璃中的光束①、②相互平行，光束②射到AB面时的入射角与光束①对应的折射角相等，故两束光从a、b点射出时相互平行，A错误，B正确。
11.【解析】(1)游标尺的读数=主尺+游标=9 mm+9×0.05 mm=9.45 mm。
(2)据g=可知测得的重力加速度的值与摆球的质量和振幅无关，计算摆长时没有加上摆球的半径值，测得重力加速度的值偏小，A、B、D错；据T=知将实际振动次数n次误记成(n+1)次，则T值偏小，测得重力加速度的值偏大，故选C。
答案：(1)9.45 (2)C
12.【解析】(1)据尺规法可知只要测出l1和l3，依据n＝就可测出玻璃的折射率。
(2)插大头针P3前将玻璃砖以O为圆心顺时针转过一小角度，则据图中所测的入射角和折射角都比真实值小，但折射角偏小得更多，据n=可知由此测得玻璃砖的折射率将偏大。
答案：(1)l1和l3 n＝ (2)偏大
13.【解析】(1)从图像可知波长λ=8 m，经过Δt=1.2 s的时间，恰好第三次重复毁灭图示的波形，则周期T=0.4 s，波速v=20 m/s。 (3分)
(2)虽然波的传播方向不确定，但由于t=0.6 s
=1.5T，可以确定该时刻的波形图如图中虚线所示。 (3分)
答案：(1)20 m/s (2)见解析
14.【解析】画出光路图如图所示，则：
(2分)
(2分)
①a左侧的光线在AB面发生全反射，从圆弧面上射出； (1分)
②a右侧的光线在AB面不发生全反射，直接从AB面射出； (1分)
③跟圆弧面相切的光线b，入射角为90°，沿垂直AB面的方向射出。OC为光线射出的范围，OC=R (2分)
答案：见解析
15.【解析】(1)油滴带负电。(1分)
油滴受三个力作用(如图)，
设油滴质量为m：
由平衡条件有
qvBsin45°=qE，
mgtan45°=qE，
重力、电场力、洛伦兹力三力的大小之比为
mg∶qE∶qvB=1∶1∶ (3分)
(2)由qvBsin45°=qE可得油滴在P点得到的初速度大小v= m/s
(2分)
(3)油滴进入第一象限，由电场力和重力大小相等可知，油滴先做匀速直线运动，进入y>h的区域后做匀速圆周运动，轨迹如图所示，最终从x轴上的N点离开第一象限。
由Ｏ→Ａ匀速运动位移为s1=h，
运动时间：=0.1 s。 (2分)
油滴由Ａ→Ｃ做圆周运动，
qvB=，又qvB=mg，
解得
由A→C的圆周运动时间为
t2==0.628 s (2分)
由对称性知从C→Ｎ的时间t3=t1=0.1 s。
在第一象限运动的总时间t=t1+t2+t3=0.828 s (2分)
答案：(1)1∶1∶ 油滴带负电
(2)4 m/s (3)0.828 s
16.【解析】(1)线框abcd由静止沿斜面对上运动到ab与ef线重合的过程中，线框和重物在恒力作用下以共同的加速度做匀加速运动。设ab恰好要进入磁场时的速度为v0，对线框和重物的整体在这一过程运用动能定理
(1分)
解得v0=
==6 m/s (1分)
该过程的时间为
=1.2 s
ab边刚进入磁场时由于切割磁感线而产生电流，所以线框受到沿斜面对下的安培力作用
故此时，F合=Mg-mgsinθ-FA=20 N-10×0.5 N-=0 (2分)
故线框进入磁场后，做匀速直线运动，直到cd边离开gh的瞬间为止，
=0.2 s (1分)
此时M刚好着地，细线松弛，线框连续向上做减速运动，设线框的cd边到达CD线的速度为v1，
则对线框有
-mgs2sinθ=
得
==2 m/s
=0.8 s (1分)
则线框的v -t图像如图所示
(2分)
(2)线框abcd只在磁场中运动时产生焦耳热
Q=＝18 J (4分)
答案：(1)见解析 (2)18 J
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