专题卷(16)机械振动、机械波、光-【鱼跃龙门卷】2026年高三物理二轮复习专题金卷（湖南专版）

2025一2026学年度高三二轮复习专题卷（十六） 物理·机械振动、机械波、光 (考试时间75分钟，满分100分) 一、单项选择题：本题共6小题，每小题4分，共24分。每小题只有一个选项符合题目要求。带 题目为能力提升题，分值不计入总分。 1.如图甲所示，质量为m的B木板放在水平面上，质量为2m的物块A通过一轻弹簧与其相连。 给A一竖直方向上的初速度，当A运动到最高点时，B与水平面间的作用力刚好为零。从某 时刻开始计时，A的位移随时间变化规律如图乙，已知重力加速度为g,空气阻力不计，下列说 法正确的是 ←/cm 10 A 0 t1+0.5 B TTT -10 分 A.物块A做简谐运动，回复力仅由弹簧弹力提供 B.木板B在t1时刻对地面的压力大小为mg C.物块A在最低点时弹簧弹力为4g D.物块A的振动方程为y=0.1sin(2i+)(m) 2.如图所示，一带正电的小球用绝缘细绳悬挂于O点，将小球拉开小角度后静 止释放，其运动可视为简谐运动，下列措施中可使小球振动频率增加的是 A,将此单摆置于竖直向下的匀强电场中 B.在悬点O处放置一个带正电的点电荷 C.在悬点O处放置一个带负电的点电荷 D.将此单摆置于垂直摆动平面向里的匀强磁场中 3.某振子自由振动时的振动图像如图甲中实线所示，而在某驱动力作用下做受迫振动时，稳定 后的振动图像如图甲中虚线所示，那么，此受迫振动对应的状态可能是图乙中的（图乙为该振 子的共振曲线) A.a点 B.b点 C.c点 D.a点、b点都可能 物理X·专题卷（十六）第1页（共8页） 鱼跃龙 4.一列简谐横波沿x轴传播，图甲为波在t=0时刻的波形图，图乙为平衡位置在x=1处质 点P的振动图像。下列说法正确的是 y/cm Ay以cm x/m 4 t/s 分 乙 A.该波沿x轴正方向传播 B.该波的波速为2m/s C.0~5s内，质点Q运动的路程为5cm D.6s末，质点P运动到了Q点 5.在“智能场馆声学优化”项目中，工程师利用机械波特性提升体育场馆声学体验：①场馆顶部 的蜂窝状吸音板设计，可有效阻挡高频噪声，而低频噪声绕入吸音腔；②场馆两侧的扬声器组 发出同频率的声波，在观众席出现“声音增强区”和“声音减弱区”。以下分析正确的是 A.①中，高频噪声比低频噪声的衍射现象更明显 B.②中，“声音增强区”和“声音减弱区”是干涉现象的体现 C.若观众向远离扬声器方向运动，则观众听到声音的频率比该扬声器发出声音的频率高 D.声波能在真空中传播 6.如图所示，两波源分别位于x=一2m和x=12m处，均只振动一个周期，振幅均为4cm。两 波沿x轴相向传播，t=0时刻波形如图。已知波传播速度为v=4/s,质点M的平衡位置 在x=5m处，则 A.P、Q起振方向相同 ◆yl/cm B.两波相遇时P处质点移动到了M处 10 12 C.t=1.75s时质点Q位移为-8cm x/m D.整个传播过程M点一直没有振动 ￥某增强现实型头盔可将计算机生成的实时虚拟影像与现实场景影像进行无缝融合，其光学系 统设计如图所示。虚拟影像光线由微型显示器发出，先由S1面入射到棱镜2，接着由S2面反 射后经过S3面、S4面进入棱镜1，在S,面发生全反射后又经过S6面(S6面镀有半反半透膜) 的反射，再次通过S,面进入人眼。现实场景光则依次通过S,、S。、S;面进入人眼。关于该光 学系统，下列说法正确的是 A.为使现实场景光进出光学系统前后不发生偏折，棱镜3材料微型显示器 的折射率应大于棱镜1材料的折射率 棱镜2 B.经棱镜的多次折射与反射后，由微型显示器发出的光的能量 会减弱，其本质是光子的频率降低 实 C在S,面的外表面镀一层增透膜可使人眼看到的景象更加明④ 亮，是利用了光的衍射原理 景光 棱镜1 棱镜3 D.若选用折射率=1.48的材料制作棱镜1，光线在S,面的 入射角大于45°可以满足设计要求 门卷 物理X·专题卷（十六）第2页（共8页） 二、多项选择题：本题共4小题，每小题5分，共20分。每小题有多个选项符合题目要求。全部选 对的得5分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。带题目为能力提升题，分值不计入 总分。 7.下列说法正确的是 A.男低音和女高音歌唱家所发出的声波可能会发生干涉现象 B.“闻其声而不见其人”现象说明声波能绕过障碍物继续传播 C.电磁波可以发生衍射现象和偏振现象 D.紫外线在水中的传播速度小于红外线在水中的传播速度 8.如图，蟾蜍在池塘边平静的水面上鸣叫，形成了水波。已知水波的传播速度与 水的深度成正相关，蟾蜍的鸣叫频率f=1451Hz。下列说法正确的是 A.水波从浅水区传入深水区，频率变大 B.池塘水面上的落叶做的是受迫振动 C.在深水区，水波更容易发生衍射现象 D.若水波两个相邻波峰间距离为0.5cm,则此处水波的波速约为73m/s 9.如图所示的示意图或者实验装置都源自于课本，下列说法正确的是 丙 A.甲图是小孔衍射的图样，也被称为泊松亮斑 B.乙图为肥皂泡薄膜干涉示意图，将框架顺时针旋转90°，条纹不会随着旋转 C.丙图为劈尖干涉检查平整度示意图，由条纹可以推断出P处凹陷，Q处凸起 D.图丁所示为相机拍摄车前挡风玻璃的照片，图中能明显减弱汽车玻璃表面反射光是利用 了薄膜干涉原理 10.牛顿在剑桥大学读书时，对光的颜色问题颇感兴趣，于是在1664年初做了一个三角形玻璃棱 镜，对太阳光进行了实验研究。牛顿的实验如图甲所示，太阳光通过三角形玻璃棱镜后，在 光屏上形成一条彩色的光带。图乙为其中一种单色光在三角形玻璃棱镜中传播的情况，角 A为棱镜顶角，0称为偏向角。下列说法正确的是 甲 物理X·专题卷（十六）第3页（共8页） 鱼跃龙 A.根据牛顿的实验可知，同种介质对不同波长的光的折射率不同 B.折射率越大，偏向角0越小 C.偏向角0与棱镜顶角A有关 D.入射角i3越大，折射角i4越大，所以光一定能够在图乙中棱镜右侧表面发生全反射 *如图甲所示，在xOy平面内有两个沿之方向做简谐运动的点波源S,(0,0)和S2(3m,0)。两波 源的振动图像分别如图乙和图丙所示，两列波的波速均为0.50m/s。t=0时刻两波源产生的 波均已到达质点A(1.5m,2m)和B(0,4m)处，则 m 42m tis x/m 0 \234 0 /123 多 乙 丙 A.质点A位于振动减弱区 B.质点A比质点B振动得快 C.0~4s内，质点A的最小位移为0 D.0~4s内，质点B的最大位移为2m 三、非选择题：本题共5小题，共56分。 11.(7分)一列简谐横波沿x轴负方向传播，如图所示的实线和虚线分别为t1=0和t2=0.2s 时的波形图。求： (1)这列波的最大周期： (2)这列波的传播速度大小。 x/m 门卷 物理X·专题卷（十六）第4页（共8页） 班级 12.(9分)位于O点的波源A沿y轴做振幅为10cm的不连续简谐运动，形成沿x轴正方向传 13. 播的机械波。某时刻，该机械波刚好传到P点，O、P间各质点形成的波形如图所示，平衡位 姓名 置在x=0.8m处的质点已经振动了0.2s。求： (1)波在介质中传播的速度； (2)质点Q此时已经通过的路程。 波 得分 0.1020.30.40.50.60.70.80.9101.11.2 答题栏 2 3 5 7 6 9 10 物理X·专题卷（十六）第5页（共8页） 鱼跃龙门卷 (10分)如图，一半径为R的玻璃半球，O点是半球的球心，虚线OO'表示光轴（过球心O与 半球底面垂直的直线)。已知玻璃的折射率为1.5。现有一束平行光垂直入射到半球的底面 上，有些光线能从球面射出（不考虑被半球的内表面反射后的光线）。求： (1)从球面射出的光线对应的入射光线到光轴距离的最大值； 0' (2)距光轴的人射光线经球面折射后与光轴的交点到0点的距离。 R 个↑↑↑↑↑↑ 物理X·专题卷（十六）第6页（共8页） 14.(14分)火石玻璃是一种重要的光学玻璃，一般折射率在1.7~1.8之间，相比其他普通光学 15. 玻璃，能使光线更显著地发生弯曲和聚焦，这一特性使其在光学系统设计中可用于校正像 差、提高成像质量等，如在相机镜头中帮助缩短焦距、增大光圈，提升成像的清晰度和亮度。 现有物理科技社团用两个截面为半圆形火石玻璃砖进行光学实验，折射率=√，将两玻璃 砖直径面相对放置，且直径面与光屏平行，如图所示。一束单色光平行中心轴由A点射入， 色知人射光线与中心轴间距为名R,两玻璃砖直径面相距R,石侧玻璃砖直径面与光屏之 间的距离为2R,不考虑光在玻璃砖中的多次反射，真空中光速为c。求： (1)该平行光打到光屏上的点距光屏中心M的距离d; R 2R (2)该平行光从A点射入到打到光屏上所用的时间t。 00 -----------M 光屏 物理X·专题卷（十六）第7页（共8页） 鱼跃龙门卷 (16分)微棱镜增亮膜能有效提升LCD(液晶显示屏)亮度。如图甲所示为其工作原理截面 图，从面光源发出的光通过棱镜膜后，部分会定向出射到LCD上，部分会经过全反射返回到 光源进行再利用。如图乙所示，△ABC为棱镜膜中的一个微棱镜的横截面，∠A=90°， AB=AC,用放在BC边上P点的单色点光源模拟入射光对增亮膜进行研究，PC=3PB。已 微棱镜材料的折射率n三，sin37°=0.6，只考虑从P点发出照射到AB边和AC边上的 光线。 (1)若经AB边折射出的光线与BC边垂直，求该光线在微棱镜内入射角的正弦值； (2)求从P点发出的光能从AB边和AC边射出棱镜区域的长度L1与L2之比。 IO■oCD 棱镜膜 PET基膜 反射 光源 甲 物理X·专题卷（十六）第8页（共8页）高三二轮复习专题卷 物理（十六） 1.75s=T+T,因两列波只振动一个周期，可知在1=1.759 1.D【解析】物块A做简谐运动，回复力由弹簧弹力和重力的合 时右侧波已离开x=8m处，左侧波经t=1.75s向右传播的距 力提供，选项A错误；在t1时刻A在平衡位置，此时弹簧被压 离为x=t=7m,即左侧波的波谷恰好传到x=8m处，故此 缩，弹力为2mg,则此时木板B对地面的压力大小为3mg,选项 时质点Q的位移为一4cm,故C错误；由图可知，PM的距离与 B错误：物块A在最高点时B与水平面间的作用力刚好为零， QM的距离相等，故两列波同时传至M点，两列波的频率相同， 此时弹簧弹力为mg,则对A,mg十2mg=2ma,解得a=1.5g, 振动方向相反，故M点为振动诚弱点，所以整个传播过程M点 由对称性可知物块A在最低点时加速度向上，为1.5g,则F 一直没有振动，故D正确。 2mg=2ma,解得弹簧弹力为F=5mg,选项C错误；设物块A的 D【解析】为使现实场景光进出光学系统前后不发生偏折，即现 振动方程为y=Asin(awt十p)(m),根据T=1s,A=10cm,w= 实场景光在棱镜3与棱镜1中沿直线传播，可知，棱镜3材料的 云=2x。1,当t=0时y=5cm,即5=10sim9,可得9=，则 折射率应等于棱镜1材料的折射率，故A错误；经棱镜的多次折 T 射与反射后，由微型显示器发出的光的能量会减弱，其本质是有 物块A的振动方程为y=0.1sin(2t十)(m),选项D正确。 一部分光在界面上发生了反射，光子的频率不变，故B错误；在 S;面的外表面镀一层增透膜可使人眼看到的景象更加明亮，是 2.A【解析】根据单摆的周期公式T=2π L ,可得单摆的频 利用了光的干涉原理，故C错误；光在S。面发生全反射，根据折 射率与临界角的关系有n-sdC:解得sinC=.48由于 率∫一是，若将此单摆置于竖直向下的匀强电场中，可如 带电小球所受电场力竖直向下，而重力也竖直向下，重力场与 sin45°=2=1、1 22>.48则有45>C,可知，若选用折射率n 电场叠加，相当于增加了单摆所处空间的重力加速度，因此该 1.48的材料制作棱镜1，光线在S;面的入射角大于45°可以满 单摆的振动频率将增加，故A正确；在悬点O处放置一个点电 足设计要求，故D正确 荷，根据点电荷之间作用特点可知，两点电荷之间产生的静电 7.BCD 8.BC 9.BC 力方向始终在两点电荷的连线上，即沿着绳子方向，可知连接 10.AC【解析】根据图甲可知，太阳光（白光）通过三角形玻璃棱 小球的绳子上的拉力将会发生改变，而在小球做简谐运动时， 镜后，光的入射角相同，但不同波长的光的折射角不同，根据光 其回复力为小球重力垂直绳子方向的分力，根据小球做简谐运 的折射定律可知，同样的介质，对不同波长的光折射率不同，故 动的眉翔公式T2√层可每了原，即在小成质最不 m A正确；根据折射定律n一sini:一sini sin i1 sin i ,可知折射率越大，偏 变的情况下，其振动频率与回复力和位移大小比值的系数有 向角越大，故B错误；通过几何关系有0=i1一i2十i4一i3, 关，而点电荷对小球的静电力与回复力无关，故B、C错误；若将 i2十ig=A,解得6=i1十i4一A,说明偏向角0与折射率和棱 此单摆置于垂直摆动平面向里的匀强磁场中，则在小球从左向 镜顶角A都有关，故C正确；i3最大为A,若A小于临界角， 右摆动的过程中，其所受洛伦兹力始终沿着摆绳指向摆心，而 则不会发生全反射，故D错误。 从右向左摆动的过程中，其所受洛伦兹力始终沿着摆绳背离摆 *AC【解析】由两波源的振动图像可知，两波源起振方向相反， 心，则可知洛伦兹力的出现将使摆绳上的张力发生改变，但并 因A点到两振源的距离之差为零，可知质点A位于振动减弱 不会影响摆球的振动频率，故D错误。 区，振幅为A1=4m一2m=2m,则质点A的最小位移为0，选 3.A【解析】某振子自由振动时的振动图像如图甲中实线所示， 项A、C正确；两列波的波长均为入=vT=2m,B点到两波源距 设周期为T1,而在某驱动力作用下做受迫振动时，稳定后的振 动图像如图甲中虚线所示，设周期为T2;由图可知，T1<T2,则 离之差△=5m-4m=1m=合，则B点振动加强，而A点 有f1>f2;图乙中c点处发生共振，驱动力频率等于固有频率 振动减弱，但是两质点振动频率仍相同，即质点A与质点B振动 f1,当受迫振动时，驱动力频率为f2<f1,故此受迫振动对应 的快慢相同，选项B错误；因B点振动加强，可知振幅为A2 的状态可能是图乙中的a点，但一定不是c点和b点」 2m+4m=6m,可知0~4s内，质点B的最大位移为6m,选项 4.C【解析】根据图乙可知，t=0时刻，质点P向上振动，根据 D错误。 “上下坡”法可知，该简谐波沿x轴负方向传播，故A错误；根据 11.(1)0.8s(2)5+20n(m/s),其中n=0,1,2,… λ2 【解析】(1)由波形图可知，波长入为4m,图中的实线和虚线 图甲可知，该波的波长为2m,则波速为v=不=年m/s= 分别为41=0和=0.2s时的波形图，则有t2一1= 4T+ 0.5m/s,故B错误；由于5g=T+T,侧质点P运动的路程 nT,其中n=0,1,2,…, 为s=4A+A=5A=5×1cm=5cm,故C正确；介质中的质点 只在自己的平衡位置附近振动，而不会随波迁移，故D错误。 解得T三0.18，其中n=0,1,2,… 5.B 可知，当n取0时，T有最大值，为0.8s,即这列波的最大周期 6.D【解析】根据t=0时刻的波形图和上下坡法可知，P的起振 为0.8s。 方向沿y轴负方向，Q的起振方向沿y轴正方向，故A错误；质 入 (2)这列波的传播速度大小为v= T =20n+5(m/s),其中 点只能在自己平衡位置附近振动，而不随波迁移，故B错误；由 n=0,1,2,…。 图可知，两列波的波长都为4m,则周期为T=入=1s,又t= 12.(1)2.0m/s(2)40cm 【解析】(1)由题意可知波从x=0.8m传播到x=1.2m经过 可得B3=30°， 了0.2s,故波速0=1.2-0.8 0.2 m/s=2.0m/s. 由n=sig=5, sin B3 (2)由图可知从波源起振到波传播到P点过程中Q点已经振 可得a3=60°， 动了1个周期，则通过路程为s=4A=40cm。 即出射光线DE平行于中心轴OO'射出，打到光屏E点，则 3. 号R(22.74R 4-MB-. 【解析】(1)如图，从底面上A处射入的光 线，在球面上发生折射时的入射角为i,当 (2)设4为光在左侧玻璃砖由A传播至B的时间，=AB i等于全反射临界角C时，对应人射光线 到光轴的距离最大，设最大距离为1。 =分，可得=尽 i=C,由全反射临界角的定义有 设t2为光在两个玻璃砖中间由B传播至C的时间，t2= BC c 1 sin C= n 可得一经。 由几何关系有sinC= R CD 设t3为光在右侧玻璃砖由C传播至D的时间，t3= 联立解得1=2迟 0:0= 3 (2)设与光轴相距的光线在球面B点发生折射时的入射角 分可得4， c"s 和折射角分别为i1和r1,由折射定律有nsin i1=sinr1, 设4为光从右侧玻璃砖射出由D传播至E的时间，=DE 设折射光线与光轴的交点为D,在△OBD中，由正弦定理有 3R sin∠D_sin(180°-r1) 可得4=2c, R OD 29R 由几何关系有∠D=r1一i1, 则光传播的总时间t=t十t2十ts十t4=6c。 in:=号，联立解得OD=32E+BR2.74R. (2)6:13 5 15.(1)3v2 10 4 2R(2)29R ) 【解析】(I)经AB边折射出的光线与BC边垂直，结合几何 6c 知识可知，折射角r=45°， 【解析】(1)作出光路图如图所示， a以A 号R 2R 由折射定律得一品，可得如恶。 10 (2)根据sinC=】,可得临界角C=37°， n 当光线刚好在AB边上M点发生全反射时，如光路图所示，入 射角a=37°， 光屏 由几何关系知，反射到AC边的入射角 a'=53>C,能够发生全反射， 根据n= sin a1 sinB' 过P点作AB边的垂线，垂足为Q点， 3 设PQ=a,由几何关系知 由几何知识可得sina1= 2, QM=a·tan37°=3a 4a, 可得sin月，=2月=30， 根据对称性，可知从P点发出的光能从AB边射出棱镜区域 由几何关系可知B=A,=30,AB=OB= 3R, 的长度为L1=2QM=}a, 由n=ime2=3, 当P点发出的光线刚好在AC边上发生全反射时，如光路图 sin B2 所示，设与AC交点为H,过P点作AC边的垂线，垂足为I √3 可得sina2= 2,02=60°， 点，由几何关系知P1=3a,IH=PI·tan37°=9 4a, 由几何关系可知，0C=0B= 从P点发出的光线到A点时，由几何关系知∠PAB<37°，光 3R, 线可以出射。从P点发出的光能从AC边射出棱镜区域的长 由n= sin a23, sinβz 度为=AH=a+是， 1 可得sinB,=2B,=30, 则L1:L2=6:13。 O'c O'D 根据正弦定理得sn月，一sin(8,十90'