专项训练（6）机械振动机械波、光和电磁波 -2027届高考物理一轮复习

**基本信息** 以“概念-图像-应用-实验”为逻辑主线，系统整合机械振动与波、光及电磁波知识，通过分层题型强化运动和相互作用观念与科学推理能力。 **专项设计** |模块|题量/典例|题型特征|知识逻辑| |----|-----------|----------|----------| |电磁波与波的基本概念|3题|概念辨析（单选+多选）|从电磁波性质切入，衔接机械波传播特性，构建波的本质认知| |波的图像与振动图像综合|3题|图像分析（选择+计算）|结合“战绳”等情境，训练振动与波动图像转换，强化模型建构| |波的干涉与衍射应用|2题|现象解释|以消声器等实例，深化干涉条件与衍射原理的应用推理| |光的折射与全反射|4题|光路计算（选择+综合）|通过三棱镜、半圆柱等模型，递进考查折射定律与临界角分析| |机械振动与单摆|1题|实验数据处理|基于力传感器曲线，关联单摆周期公式与能量转化| |光学实验|2题|操作与误差分析|涵盖折射率测定、双缝干涉，培养科学探究与证据分析能力|

专题六：机械振动机械波、光和电磁波 参考答案 1．C【详解】A．电磁波在真空中传播的速度都是3×108m/s，而在介质中的传播速度要小于3×108m/s，故A错误；B．电磁波的传播不需要介质，故将手机放在真空塑料袋中，拨打该手机，手机能接收信号，故B错误；C．麦克斯韦预言了电磁波的存在，赫兹证实了电磁波的存在，故C正确；D．根据麦克斯韦的电磁场理论可知，均匀变化的电场产生恒定不变的磁场，均匀变化的磁场产生恒定不变的电场，故D错误。故选C。 2．C【详解】A．空气中的声波是纵波，故A错误；BC．机械波的振动频率由波源决定，其传播速度由介质决定，则声波从空气进入细线传播时，频率不变，波速发生变化，故B错误，C正确；D．两列机械波发生干涉必须频率相同，两个小朋友讲话的频率不一定相同，则声波相遇时不一定会发生干涉，故D错误。故选C。 3．BD【详解】A．由第1个波峰到第10个波峰通过身下的时间间隔为15s，可得知振动的周期 频率为 故A错误；B．该水面波的波长为 故B正确； C．参与振动的质点只是在自己的平衡位置附近做往复运动，并不会“随波逐流”，但振动的能量和振动形式却会不断的向外传播。故C错误，D正确。 故选BD。 4．B【详解】A．波沿x轴正方向传播，根据同侧法可知，该时刻Q点的振动方向沿y轴正方向，A错误；B．根据图乙可知，该波的波长根据图乙可知，P点的平衡位置距离Q点的平衡位置的间距为则P点的位移 B正确；C．波传播的速度为C错误；D．将图乙中左侧的波形补充完整，根据上述可知，将波向右平移距离，P点出现波峰，则有（n=0，1，2，3…）根据解得（n=0，1，2，3…）可知，P点出现波峰的最短时间为0.7s，则再经过0.1s，P点没有到达波峰位置，D错误。故选B。 5．BD【详解】A．由乙图知，时刻，质点b向下运动，根据甲图可知，该波沿x轴正方向传播，故A错误；B．由乙图知，质点的振动周期为，由甲图知，波长，则波速为 故B正确；C．简谐横波沿x轴正方向传播，质点b只上下振动，不沿x轴正方向运动，故C错误；D．由甲图知，时刻质点a正y轴正方向运动，因为，所以时刻，质点a的运动方向沿y轴负方向，故D正确。故选BD。 6．（1）2 cm/s传播方向向右；（2）12 cm 【详解】（1）由图可知λ＝8cm，T＝4s波速由振动图像可知，t＝2.0s时质点P向下振动，由上下坡法可知，该波向右传播。 （2）质点的周期T＝4s，0到2.0s时间内，质点振动个周期，通过的路程为2倍的振幅，所以质点经历的路程S＝2A＝12cm 7．D【详解】A．b点是波峰和波峰叠加的点，d点是波谷和波谷叠加的点，都是振动加强点，A错误； B．机械波传播的过程中，各质点并不随波迁移，故小树叶只在原位置上下振动，B错误；C．e是波峰和波谷叠加的点，属于振动减弱点，由于两波源振幅相同，静止不动，C错误；D．若波源S2突然停止振动，由图像可知，在之后的2T内，b质点仍是振动加强点，振幅为2A，完成两次全振动，通过的路程为16A，D正确。故选D。 8．D【详解】AB．该消声器是根据波的干涉原理，故AB错误；CD．根据干涉特点知，两相干波源的距离差为半波长的奇数倍时，此点为振动减弱点，要减弱声音，应满足 故C错误，D正确。故选D。 9．D【详解】A．根据折射定律 由图可知，两光线的入射角相等，而a光折射角小于b光的折射角，故a光的折射率大于b光的折射率，根据可知单色光a的传播速度比b小，故A正确，不符合题意； B．由几何关系知a、b复合光的入射角为，b光的折射角为，则b光的折射率为则单色光b在该三棱镜中发生全反射的临界角C满足，故B正确，不符合题意； C．如图所示 改变入射光在边上入射点的位置，由于入射角始终为，所以折射光b始终平行于AC，根据B选项可知，b光在BC边会发生全反射，因为，可得 因为，解得则，在平行四边形中在等腰中所以从边上任意位置射入的光线，b光的路径等于AC的长度，则 又解得，故C正确，不符合题意；D．a光折射率大于b光折射率，则a光频率大于b光频率，根据可知a光的波长小于b光波长，根据可知若用单色光a、b分别通过同一双缝干涉装置，单色光a的相邻亮纹间距比b的小，故D错误，符合题意。本题选错误的，故选D。 10．BD【详解】AB．根据题意，画出光路图，如图所示 由几何关系可知，折射角为45°，则由折射定律有 则有， 可得入射角θ大于；根据图中几何关系可知，光线在B点出射时的入射角为45°，则折射角为θ，所以由B点出射的光线与在A点入射的光线平行，故A错误，B正确； C．根据题意，由，可知 即 增大入射角，光路图如图所示 由几何关系可知，光在BC上的入射角小于45°，则该单色光在BC上不可能发生全反射，故C错误； D．减小入射角，光路图如图所示 由几何关系可知，光在AB上的入射角大于45°，可能大于临界角，则该单色光在AB上可能发生全反射，故D正确。 故选BD。 11．， 【详解】光线在M点发生折射有sin60° = nsinθ 由题知，光线经折射后在BC边的N点恰好发生全反射，则 C = 90° - θ联立有 根据几何关系有解得再由解得 12．(1)n=2；(2)恰好发生全反射，理由见解析 【详解】(1)当时，光线恰好不从AO中射出，发生全反射，如图所示 由几何关系得其中联立解得 (2)若，在AO界面的入射角为 所以在AO界面发生全反射，由反射定律得 由几何关系得 因为光线在BO界面上的入射角，所以光线第一次射到BO边时恰好发生全反射 13．C【详解】AB．小球在一个周期内两次经过最低点，根据该规律，则小球的周期为 由单摆的周期公式为解得单摆的摆长，故AB错误； CD．摆球在点和点受力分析如图所示在最高点有 在最低点设小球的速度为，有 从到，由机械能守恒定律得 联立代入数据可得，，故C正确，D错误。故选C。 14． AC/CA 大于 【详解】（1）[1]该同学接下来要完成的必要步骤有：插上大头针P3，使P3挡住P1、P2的像；插上大头针P4，使P4挡住P3和P1、P2的像。故选AC。 （2）[2]玻璃的折射率 （3）[3]将玻璃砖界面aa′和bb′的间距画得过窄但仍平行，而其他操作正确，导致α角偏小，根据 可知折射率的测量值将偏大。 15． B D 不可以 见解析 【详解】(1)[1]增加从目镜中观察到的条纹个数，则条纹的宽度减小，根据相邻亮条纹间的距离为为减小相邻亮条纹（暗条纹）间的宽度，可增大双缝间距离或减小双缝到屏的距离；故B正确，ACD错误。故选B。 (2)[2]第1条暗条纹到第n条暗条纹之间的距离为x，则两个相邻明纹（或暗纹）间的距离为： 则单色光的波长为： (3)[3]如果没有插滤光片，各种颜色的光都会发生干涉，在光屏的中央出现白色条纹，两边是彩色条纹，故D正确，ABC错误。故选D。 (4)①[4]在光的双缝干涉实验中，某个光子打在光屏上的落点不可以预测，但大量光子打在光屏上将形成明暗相间的干涉条纹，这说明光子落在各点的概率是不一样的，光子落在明条纹处的概率大，落在暗条纹处的概率小，光子在空间出现的概率遵循波动规律，所以光波是一种概率波； ②[5]只增加紫外线的照射强度不会增加光电子的最大初动能。根据爱因斯坦的光电效应方程，光电子的最大初动能与光的频率及金属的逸出功有关，与光的强度无关。因此当光的频率及金属的逸出功不变时，只增加紫外线的照射强度，光电子的最大初动能不变。 第1页 共4页 ◎ 第2页 共4页 学科网（北京）股份有限公司 $ 2027届高考物理一轮复习 专题六：机械振动机械波、光和电磁波 一、电磁波与波的基本概念 1．2022年3月23日，“天宫课堂”第二课在中国空间站开讲，航天员太空授课的画面（如图）通过电磁波传输到地面接收站。关于电磁场和电磁波，下列说法正确的是（　　） A．电磁波在任何介质中的传播速度都为 B．将手机放在真空塑料袋中，拨打该手机，手机不能接收信号 C．赫兹首先用实验证实了电磁波的存在 D．麦克斯韦认为，变化的电场一定产生变化的磁场，变化的磁场一定产生变化的电场 2．“纸杯电话”是一种深受小朋友喜欢的科技小制作，如图所示将两个纸杯作为电话的听筒，将两纸杯底部用细线相连，当拉紧细线对着一个纸杯讲话时，另一端就可以听到讲话的声音，下列关于“纸杯电话”中声波传播的说法正确的是（　　） A．空气中的声波是横波 B．声波从空气进入细线传播时，频率会发生变化 C．声波从空气进入细线传播时，速度会发生变化 D．若两个小朋友同时在“电话”两端讲话，声波相遇时一定会发生干涉 （多选）3．某同学漂浮在海面上，虽然水面波正平稳地以1.8m/s的速率向着海滩传播，但他并不向海滩靠近。该同学发现从第1个波峰到第10个波峰通过身下的时间间隔为15s。下列说法正确的是（　　） A．该水面波的频率为6Hz B．该水面波的波长为3m C．水面波没有将该同学推向岸边，是因为波传播时能量不会传递出去 D．水面波没有将该同学推向岸边，是因为波传播时振动的质点并不随波迁移 二、波的图像与振动图像综合 4．“战绳”是一种近年流行的健身器材，健身者把两根相同绳子的一端固定在一点，用双手分别握住绳子的另一端，上下抖动绳子使绳子振动起来（图甲）。以手的平衡位置为坐标原点，图乙是健身者左手在抖动绳子过程中某时刻的波形，若左手抖动的频率是1.25Hz，下列说法正确的是（　　） A．该时刻Q点的振动方向沿y轴负方向 B．该时刻P点的位移为cm C．波的传播速度为8.75m/s D．再经过0.1s，P点到达波峰位置 （多选）5．如图甲所示为一列简谐横波在时刻的波形图，图乙为介质中处的质点b的振动图象。下列说法正确的是　　 A．这列波的传播方向沿x轴的负方向 B．这列波的传播速度是 C．再经过，质点b沿x轴正方向运动了10m D．时刻，质点a的运动方向沿y轴负方向 6．一列简谐横波在t＝2.0s时的波形如图甲所示，图乙是这列波中质点P的振动图像。 （1）求这列波的波速和传播方向；（2）求0到2.0s时间内，质点P通过的路程。 三、波的干涉与衍射应用 7．位于水面上的波源S1、S2产生两列周期均为T、振动方向相同、振幅均为A的相干波，实线、虚线分别表示在同一时刻它们所发出的波的波峰和波谷，如图所示，a、b、c、d、e是水面上的五个点，其中有一小树叶（未画出）位于d处，下列说法正确的是（　　） A．b点的振动加强，d点的振动减弱 B．一段时间后，小树叶被水波推至b处 C．e点在某时间内也会振动 D．若波源S2突然停止振动，之后的2T内，b点通过的路程为16A 8．消除噪声污染是当前环境保护的一个重要课题，如图所示的消声器可以用来削弱高速气流产生的噪声。波长为λ的声波沿水平管道自左向右传播，在声波到达a处时，分成上下两束波，这两束声波在b处相遇时可削弱噪声。已知上下两束波从a处到b处的路程分别为和，下列说法正确的是（　　） A．该消声器是根据波的衍射原理设计的 B．该消声器是根据波的多普勒效应原理设计的 C．和关系满足时，消声效果最好 D．和关系满足时，消声效果最好 四、光的折射与全反射 9．某三棱镜的横截面为等腰三角形，，AB边长为2L，空气中一束包含a、b两种单色光的细光束沿平行于BC方向照射到AB边的中点O，经三棱镜折射后分成a、b两束单色光（部分光路图如图所示）。其中，b单色光从O点入射后的折射光平行于AC。已知光在真空中传播速度为c。（不考虑AC面的反射）下列结论错误的是（　　） A．在该三棱镜中，单色光a的传播速度比b小 B．单色光b在该三棱镜中发生全反射的临界角C满足 C．仅改变入射光在AB边上入射点的位置，b光在该三棱镜中的传播时间始终为 D．若用单色光a、b分别通过同一双缝干涉装置，单色光a的相邻亮纹间距比b的大 （多选）10．如图，ABC为半圆柱体透明介质的横截面，AC为直径，B为ABC的中点。真空中一束单色光从AC边射入介质，入射点为A点，折射光直接由B点出射。不考虑光的多次反射，下列说法正确的是（　　） A．入射角θ小于 B．由B点出射的光线与在A点入射的光线平行 C．增大入射角，该单色光在BC上可能发生全反射 D．减小入射角，该单色光在AB上可能发生全反射 11．如图，边长为a的正方形ABCD为一棱镜的横截面，M为AB边的中点。在截面所在的平面，一光线自M点射入棱镜，入射角为60°，经折射后在BC边的N点恰好发生全反射，反射光线从CD边的P点射出棱镜，求棱镜的折射率以及P、C两点之间的距离。 12．如图甲为一透明装饰品示意图，当被光照射时，能够从正面反射出大量的光线，其截面图如图乙所示，虚线为其对称轴，∠AOB可以根据需要打磨成不同大小，现有细光束从图示位置垂直于MN射入饰品内。当时，光线恰好不从AO中射出。 (1)求饰品材料的折射率；(2)若，试判断光线第一次射到BO边时是否发生全反射，并说明理由。 五、机械振动与单摆 13．图甲为一单摆其固定于悬点，点连接一力传感器，现将小摆球（可视为质点）拉至点，此时细线处于张紧状态，释放摆球，则摆球将在竖直平面内的、、之间来回摆动，其中点为运动中的最低位置，，小于5°且是未知量。图乙表示力传感器得到摆线的拉力大小随时间变化的曲线，且图中时刻为摆球从点开始运动的时刻（取）。则下列正确的是（　　） A． 单摆的振动周期 B． 单摆的摆长 C． 摆球的质量 D． 运动过程中的最大速度 六、光学实验 14．如图甲所示，某同学在“测定玻璃的折射率”的实验中，先将白纸平铺在木板上并用图钉固定，玻璃砖平放在白纸上，然后在白纸上确定玻璃砖的界面和，O为直线AO与的交点。在直线OA上竖直地插上、两枚大头针。 （1）该同学接下来要完成的必要步骤有 。 A．插上大头针，使挡住和的像 B．插上大头针，使仅挡住的像 C．插上大头针，使挡住和、的像 D．插上大头针，使仅挡住 （2）过、作直线交于，过作垂直于的直线，连接，测量图甲中角和的大小。则玻璃砖的折射率 。 （3）如图乙所示，该同学在实验中将玻璃砖界面和的间距画得过窄。若其他操作正确，则折射率的测量值 （选填“大于”“小于”或“等于”）准确值。 15．同学们利用图示装置测量某种单色光的波长。实验时，接通电源使光源（灯泡）正常发光，调整仪器从目镜中可以观察到干涉条纹。 (1)若想增加从目镜中观察到的条纹个数，下列操作可行的是 ； A．将单缝向双缝靠近 B．将屏向靠近双缝的方向移动 C．将屏向远离双缝的方向移动 D．使用间距更小的双缝 (2)若双缝的间距为d，屏与双缝间的距离为l，测得第1条亮纹中央到第n条亮纹中央间距离为x，则单色光的波长 ； (3)若只将滤光片去掉，下列说法正确的是 ； A．屏上出现彩色衍射条纹，中央是紫色亮纹 B．屏上出现彩色衍射条纹，中央是白色亮纹 C．屏上出现彩色干涉条纹，中央是红色亮纹 D．屏上出现彩色干涉条纹，中央是白色亮纹 (4)随着学习的不断深入，同学们对光的本性有了更为丰富的认识。现在我们知道光既具有波动性，又具有粒子性，即光具有波粒二象性。 ①在双缝干涉实验中，某个光子打在光屏上落点的准确位置 （选填“可以”或“不可以”）预测； ②在光电效应实验中，用紫外线照射锌板可以使光电子离开锌板，如果只增加紫外线的照射强度光电子的最大初动能是否会增加。请说明你的观点及依据 。 学科网（北京）股份有限公司 $