微专题11：光学、机械振动和机械波 巩固练-2026届高考物理二轮复习(福建专用)

专题十一 光学、机械振动和机械波 一、几何光学 1．地球表面附近空气的折射率随高度降低而增大，太阳光斜射向地面的过程中会发生弯曲。下列光路图中能描述该现象的是(　 　) 2．负折射率材料近年备受关注，如图甲所示，当光从空气射入负折射率材料时，折射角小于入射角，折射光线和入射光线分布在法线的同侧。如图乙所示，若一束入射光线从空气中以一定夹角倾斜射入一负折射率材料，则出射光线最接近图乙中的( ) A.1 B.2 C.3 D.4 3．如图所示，一束复色光由真空从P点射入玻璃球经折射后分解为a、b两束单色光。下列说法正确的是( ) A.a光频率大于b光频率 B.a光在玻璃球中传播时间大于b光在玻璃球中传播时间 C.若a光能使某金属发生光电效应，b光也能使该金属发生光电效应 D.ab两束光用同一装置进行双缝干涉实验，b光干涉条纹间距更大 4. 如图所示，圆心为O、半径为R的半圆形玻璃砖置于水平桌面上，光线从P点垂直界面入射后，恰好在玻璃砖圆形表面发生全反射；当入射角θ＝60°时，光线从玻璃砖圆形表面出射后恰好与入射光平行。已知真空中的光速为c，则(　 　) A．玻璃砖的折射率为1.5 B．OP之间的距离为R C．光在玻璃砖内的传播速度为c D．光从玻璃砖到空气的临界角为30° 二、波动光学 1. (多选)利用薄膜干涉的原理可以检查平面的平整度和制作镜头增透膜。图甲中，让单色光从上方射入，这时从上方看可以看到明暗相间的条纹。下列说法正确的是(　 　) A．图甲中将薄片向着劈尖方向移动使劈角变大时，条纹变疏 B．图甲中将样板微微平行上移，条纹疏密不变 C．在图甲中如果看到的条纹如图乙所示，说明被检平面在此处是凹陷 D．图丙中镀了增透膜的镜头看起来是有颜色的，那是增透了这种颜色的光的缘故 2．三位科学家由于在发现和合成量子点方面的突出贡献，荣获了2023年诺贝尔化学奖。不同尺寸的量子点会发出不同颜色的光。现有两种量子点分别发出蓝光和红光，下列说法正确的是(　 　) A．蓝光光子的能量大于红光光子的能量 B．蓝光光子的动量小于红光光子的动量 C．在玻璃中传播时，蓝光的速度大于红光的速度 D．蓝光在玻璃中传播时的频率小于它在空气中传播时的频率 3. 用图示实验装置演示光的偏振现象，白炽灯在O发出的光通过两个透振方向平行的偏振片P、Q照到光屏上，通过偏振片前后的光束分别用Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ表示，下列说法正确的是(　 　) A．白炽灯发出的光是纵波 B．偏振片Q起到检偏的作用 C．光束Ⅱ中的光振动方向与透振方向垂直 D．将偏振片Q以光传播方向为轴转过45°，光束Ⅲ完全消失 4. 某实验小组同学采用图甲装置研究光的干涉现象，两狭缝S1、S2间距离d及各自宽度m均可调，狭缝到光屏的距离为L。用不同的单色光垂直照射狭缝，得到如图乙所示的干涉条纹。下列说法正确的是(　 　) A．在d、L相同条件下，照射光的频率越高，形成的干涉亮条纹越宽 B．若遮住S1，用红光照射S2，减小S2的宽度m，光屏上的中央亮条纹变宽变暗 C．若同时用红光和蓝光分别照射S1、S2，光屏上将得到红蓝相间的干涉彩色条纹 D．用红光照射两条狭缝时，若狭缝S1、S2到光屏上P1点的路程差为红光波长的3.5倍，P1点处一定是亮条纹 三、机械振动和机械波 1．B超是以灰阶即亮度（brightness）模式形式来诊断疾病的称“二维显示”，因亮度第一个英文字母是B，故称B超，又称二维超声或灰阶超声。B超成像的基本原理是探头向人体发射一组超声波，遇到人体组织会产生不同程度的反射，探头接收到的超声波信号由计算机处理，从而形成B超图像。如图所示为血管探头沿x轴正方向发送的简谐超声波图像，时刻波恰好传到质点M。已知此超声波的频率为。下列说法正确的是( ) A.血管探头发出的超声波在血管中的传播速度为 B.质点M开始振动的方向沿y轴负方向 C.时质点M运动到横坐标的N处 D.内质点M的路程为2cm 2. 如图1所示，在距离水平圆盘中心r处固定一小球，转动圆盘，小球做线速度为v的匀速圆周运动，在圆盘圆心正上方，另一完全相同的小球制成的单摆在小角度的摆动。图2是两球在与摆球摆动平面平行的竖直面上的投影，两球投影时刻都在同一竖直方向上。已知小球半径为R，重力加速度为g，下列说法正确的是( ) A.单摆的摆线长度为 B.单摆在做简谐运动，其回复力为合力 C.更换另一体积更大的摆球，投影依旧时刻在同一竖直方向 D.若该装置从汕头搬到北京，要使投影依旧时刻在同一竖直方向，则圆盘转速要变快 3. 如图所示是同一地点的甲、乙两单摆的部分振动图像，下列说法正确的是( ) A.甲、乙两单摆的摆长之比为 B.乙单摆的振动方程 C.甲单摆的机械能小于乙单摆的机械能 D.内，甲摆球的重力势能增大，乙摆球的重力势能减小 4. （多选）两列简谐横波分别沿x轴正方向和负方向传播，两波源分别位于和处，两列波的波速均为0.2m/s，波源的振幅均为4cm，图示为时刻两列波的图像，此刻平衡位置在和的两质点刚开始振动。下列说法正确的是( ) A.两列波波源的起振方向相同 B.当两列波相遇时，左边的波源振动了3s C.平衡位置在处的质点为振动加强点 D.时，处的质点运动的总路程为32cm 5. 某同学在探究单摆运动中，图甲是用力传感器对单摆运动过程进行测量的装置图，图乙是与力传感器连接的计算机屏幕所显示的F－t图像，根据图乙的信息可得(π2取10，重力加速度g取10 m/s2)(　 　) A．摆球所受重力和摆线对摆球拉力的合力充当单摆的回复力 B．从t＝0时刻开始，摆球第一次摆到最低点的时刻为0.5 s C．用米尺量得细线长度l，即摆长为l D．由图乙可计算出单摆的长度为1.0 m 6. 如图甲为演示单摆共振的装置，实验时依次让不同的单摆先摆起来，观察单摆P(图中未标出)能达到的最大振幅A和稳定时的振动频率f，并描点记录在图乙中，用光滑曲线连接各点得到如图乙所示的曲线。重力加速度g取π2 m/s2，下列说法正确的是(　 　) A．单摆P的固有频率约为1.0 Hz B．装置甲中只有一个单摆的摆长约为1.0 m C．当单摆P稳定时的振动频率为1.0 Hz时，先振动的单摆摆长约为0.25 m D．单摆P的振动周期总为2 s 7. 通过探头向人体发射一束超声波，遇到人体组织产生反射，经电子电路和计算机进行处理，便形成了超声波图像。如图所示为沿x轴正方向发送的简谐超声波图像，已知超声波传播速度为2 cm/s，t＝0时刻波恰好传到质点P，质点A、Q的横坐标分别为1.2 cm、6 cm。下列说法正确的是(　 　) A．质点Q开始振动的方向沿y轴正方向 B．在t＝0时刻质点A回复力的方向沿y轴负方向 C．经过2.0 s，质点P运动到Q所处位置 D．在t＝2.75 s，质点Q第一次到达波峰 8. 如图(a)所示，利用超声波可以检测飞机机翼内部缺陷。在某次检测实验中，入射波为连续的正弦信号，探头先后探测到机翼表面和缺陷表面的反射信号，分别如图(b)、(c)所示。已知超声波在机翼材料中的波速为6 300 m/s。关于这两个反射信号在探头处的叠加效果和缺陷深度d，下列选项正确的是(　 　) A．振动减弱；d＝4.725 mm B．振动加强；d＝4.725 mm C．振动减弱；d＝9.45 mm D．振动加强；d＝9.45 mm 9. 沿x轴传播的一列简谐横波在t＝0时刻的波形图如图甲所示，平衡位置在x＝4 m处的质点Q的振动图像如图乙所示，下列说法正确的是(　 　) A．该列波的传播方向沿x轴正方向 B．该列波的传播速度为6.25 m/s C．经过0.4 s，质点Q沿波的传播方向运动了3 m D．t＝0.2 s时，质点Q的加速度方向沿y轴正方向 试卷第6页，共7页 试卷第7页，共7页 学科网（北京）股份有限公司 $ 专题十一 11 光学、机械振动和机械波 一、几何光学 1．A　解析：因为地球表面附近空气的折射率随高度降低而增大，则太阳光斜射向地面的过程，总是由折射率较小的空气射向折射率较大的空气，即由光疏介质斜射入光密介质，光线始终会向靠近法线的方向偏折，法线在竖直方向上，故光线始终会向竖直方向偏折，故A正确，B、C、D错误。 2．B 解析：根据题意，作出相关光路图如下，故选B。 3. C 解析：A.根据光路可知，因b光的偏折程度大于a光，可知b光折射率大于a光，则b光频率大于a光频率，选项A错误；B.根据 则a光在玻璃中的传播速度大于b光，而a光的传播距离小于b光，可知a光在玻璃球中传播时间小于b光在玻璃球中传播时间，选项B错误；C.因为b光频率大于a光频率，若a光能使某金属发生光电效应，b光也能使该金属发生光电效应，选项C正确；D.因b光波长比a光短，则根据 ，可知ab两束光用同一装置进行双缝干涉实验，b光干涉条纹间距更短，选项D错误。故选C。 4. C 解析: 作出两种情况下的光路图如图所示。设OP＝x，在A处发生全反射，故有sin C＝＝，由出射光与入射光平行可知，光线从玻璃砖的最高点B射出，故n＝，由于sin ∠OBP＝，联立可得n＝，x＝R，故A、B错误；由v＝可得v＝c，故C正确；由于sin C＝＝，所以临界角不为30°，故D错误。 二、波动光学 1. BC 解析：题图甲中当将薄片向着劈尖方向移动使劈角变大时，相邻亮条纹间距变小，所以干涉条纹会变密，故A错误；题图甲中将样板微微平行上移，导致满足原亮条纹光程差的间距向劈尖移动，因此出现条纹向着劈尖移动，但条纹疏密不变，故B正确；从题图乙中弯曲的条纹可知，此处检查平面左边处的空气膜厚度与后面的空气膜厚度相同，此处凹陷，故C正确；照相机、望远镜的镜头表面镀了一层透光的膜，可以增大某种光的透射强度，这种称为增透膜，这是利用了光的干涉现象，同时镀膜镜头看起来是有颜色的是因为对该光增透效果稍差造成的，故D错误。 2．A 解析：由于红光的频率小于蓝光的频率，则红光的波长大于蓝光的波长，根据E＝hν可知蓝光光子的能量大于红光光子的能量，故A正确；根据p＝hλ可知蓝光光子的动量大于红光光子的动量，故B错误；由于玻璃对红光的折射率小于蓝光，根据v＝cn可知在玻璃中传播时蓝光的速度小于红光的速度，故C错误；光从一种介质射入另一种介质中频率不变，故D错误。 3．B 解析：白炽灯的光通过两个透振方向平行的偏振片P、Q照到光屏上，不能说明白炽灯的光是纵波，A错误；当白炽灯发出的光经偏振片P后就成为偏振光，又经与P平行的偏振片Q照到光屏上，所以偏振片Q起到检偏的作用，B正确；光束Ⅱ中的光是经偏振片P透射来的，所以光束Ⅱ中的光振动方向与透振方向平行，C错误；将偏振片P以光传播方向为轴转过45°，光束Ⅲ将会减弱，但不会完全消失，D错误。 4. B 解析：由题图乙可知，在d、L相同的条件下，红光的波长更长，频率更低，形成的干涉条纹更宽，故照射光的频率越低，形成的干涉亮条纹越宽，A项错误；若遮住S1，用红光照射S2，光屏上得到的是衍射条纹，减小S2的宽度m，衍射现象更明显，光屏上的中央亮条纹变宽变暗，B项正确；若同时用红光和蓝光分别照射S1、S2，不会发生干涉现象，光屏上不会得到干涉条纹，C项错误；用红光照射两条狭缝时，若狭缝S1、S2到光屏上P1点的路程差为红光波长的3.5倍，P1点处一定是暗条纹，D项错误。 三、机械振动和机械波 1．A 解析：A.由图可知波长为 则波速为故A正确； B.由于波向x轴正方向传播，根据波形平移法可知，质点M开始振动的方向沿y轴正方向，故B错误；C.质点M只会在自己的平衡位置附近做周期性振动，不会随波迁移，故C错误；D.因为质点M振动的周期为 由于 所以质点M在内运动的路程为 故D错误。故选A。 2. D 解析：A.由题意可知，两小球的周期相同，做圆周运动的小球的周期为 根据单摆的周期公式联立，解得单摆的摆线长度为 故A错误； B.单摆在做简谐运动，重力沿速度方向的分力提供回复力，故B错误； C.单摆的摆长为摆线长度加小球半径，更换另一体积更大的摆球，则单摆的摆长变长，周期变大，投影不能时刻在同一竖直方向，故C错误； D.若该装置从汕头搬到北京，重力加速度g变大，则单摆的周期变小，要使投影依旧时刻在同一竖直方向，做圆周运动的小球的周期也要变小，根据可知，圆盘转速要变快，故D正确。故选D。 3. B 解析：A.由振动图像可知，甲、乙单摆的周期， 根据单摆周期公式 可知 故A错误； B.对乙单摆有， 故 由图可知，时刻，乙单摆的位移为0，且向负方向运动，故乙单摆的振动方程为 故B正确； C.单摆的机械能与摆球的质量、振幅等因素有关，仅从振动图像无法判断两单摆小球的质量关系，所以不能比较机械能的大小，故C错误； D.内，甲、乙摆球均从平衡位置向最高点运动，故甲、乙摆球的重力势能均增大，故D错误。故选B。 4．BD 解析：A.波源位于处的波源起振方向为轴负方向，波源位于处的波源起振方向为y轴正方向，起振方向相反，A错误； B.两列波的波速相同，时刻，两波相距 所以从时刻到相遇所用时间为 已知左边波的波长为 周期为 从左侧波源开始振动到时刻的时间为 所以，当两列波相遇时，左边的波源振动的时间为 B正确； C.由于两列波波速相同，所以左侧的波谷传到处时右侧波的波峰也恰好传到该点，所以平衡位置在处的质点为振动减弱点，C错误； D.右侧的波传到处的时间为 之后两列波在处相遇，叠加为振动减弱点，两列波的振幅相同，所以4s之后处质点的路程为0，在时间内，左侧的波带动处质点的路程为，D正确。故选BD。 5．B 解析: 单摆的回复力由摆球所受重力在垂直于摆线方向的分力充当，而摆球所受重力沿摆线方向的分力和摆线对摆球拉力的合力在径向上提供向心力，故A错误；当小球运动到最低点时，摆线上的拉力达到最大，力传感器的示数最大，所以从0时刻开始，摆球第一次到最低点的时间为0.5 s，故B正确；摆长为摆线的长度与小球半径之和，故C错误；根据单摆的周期公式T＝2π，由题图乙可知T＝2×0.8 s＝1.6 s，解得l＝0.64 m，故D错误。 6．C 解析：题图乙为单摆P的共振曲线，振幅最大时对应的频率0.5 Hz接近或等于其固有频率，A错误；单摆P振幅最大时，先振动的单摆与P的固有周期相近或相同，P的固有周期约为2.0 s，由T＝2π可求得其摆长约为1.0 m，说明装置中至少还有一个单摆的摆长约为1.0 m，B错误；当单摆P稳定时的振动频率为1.0 Hz时，先振动的单摆的固有频率也为1.0 Hz，由T＝2π，可得摆长约0.25 m，C正确；单摆P做受迫振动的周期与先振动的单摆周期相同，D错误。 7. D 解析：根据“上下坡法”可知，P质点的起振方向沿y轴负方向，介质中所有质点的起振方向都相同，则质点Q开始振动的方向沿y轴负方向，故A错误；回复力指向平衡位置，故在t＝0时刻质点A回复力的方向沿y轴正方向，故B错误；质点在平衡位置上下振动，不随波传播，故C错误；由题图可知xPQ＝6 cm－2 cm＝4 cm，则波传播到质点Q的时间t1＝＝2 s，波的周期T＝＝1 s，则质点Q的振动时间t2＝t－t1＝0.75 s＝T，质点Q开始振动的方向沿y轴负方向，则t＝2.75 s时质点Q第一次到达波峰，故D正确。 8. A 解析：根据反射信号图像可知，超声波的传播周期T＝2×10-7 s，又波速v＝6 300 m/s，则超声波在机翼材料中的波长λ＝vT＝1.26×10-3 m，结合题图可知，两个反射信号传播到探头处的时间差为t＝1.5×10-6 s，故两个反射信号的路程差为2d＝vt＝9.45×10-3 m＝λ，解得d＝4.725 mm，两个反射信号在探头处振动减弱，A正确。 9. A 解析：由题图乙可知，质点Q在t＝0时刻向y轴正方向振动，结合题图甲根据“同侧法”可知，该列波的传播方向沿x轴正方向，故A正确；由题图甲可知，该波的波长λ＝12 m，由题图乙可知，该波的周期T＝1.6 s，则该列波的传播速度为v＝＝ m/s＝7.5 m/s，故B错误；质点Q只是沿y轴方向上下振动，并不会沿波的传播方向运动，故C错误；由题图乙可知，t＝0.2 s时，质点Q位于y轴正方向，则质点Q的加速度方向沿y轴负方向，故D错误。 答案第4页，共4页 答案第1页，共4页 学科网（北京）股份有限公司 $