(六) 机械振动与机械波 光 阶段测试-2027届高三物理一轮复习

**基本信息** 本试卷聚焦机械振动与机械波、光模块，通过地震模拟、天宫课堂等真实情境，融合波的折射干涉、简谐运动、光的全反射等核心知识，考查科学思维（模型建构、推理）与科学探究（实验设计）能力，适配一轮复习基础巩固与能力提升需求。 **题型特征** |题型|题量/分值|知识覆盖|命题特色| |----|-----------|----------|----------| |选择题|12题/约48分|波的折射/干涉、简谐运动、光的折射/全反射等|第8题结合天宫课堂液体球情境，考查折射定律与全反射，体现科学态度| |实验题|2题/约20分|单摆周期测重心、插针法测折射率|第13题通过F-t图像分析周期，培养科学探究中的证据处理能力| |计算题|2题/约32分|波的叠加干涉、光的折射与全反射|第16题结合几何关系推理折射率与全反射条件，提升科学思维的综合应用|

(六)　机械振动与机械波　光 阶段测试 (满分：100分) 一、选择题(本题共12小题。) 1．(2026·江苏省淮安市高三上月考)如图所示为一列水波在深度不同的水域传播时发生的折射现象，与折射前相比，折射后波的(　　) A．波速变大 B．波速变小 C．频率变小 D．频率变大 2．(2026·河南省高三上模拟预测)某相机在镜头前加装滤镜消除干扰光；在镜头表面镀膜，会使反射光减少至1．5%以下；通过棱镜在视窗内呈现正立的像。该相机没有用到的光学原理是(　　) A．衍射 B．干涉 C．偏振 D．全反射 3．(2026·江苏省徐州市高三上期中)如图所示，地震模拟振动台上，从左向右依次为固有频率14 Hz、10 Hz、6 Hz的甲、乙、丙三个不同高度的建筑模型。当振动台以10 Hz的频率稳定振动时(　　) A．丙的振动幅度最大 B．乙的振动幅度最大 C．甲的振动频率为14 Hz D．甲的振动频率大于丙的振动频率 4．(2026·贵州省高三上期中)如图所示，一束单色光从一长方体玻璃砖上表面的M点以某一角度射入玻璃砖，现缓慢改变入射角α，当α＝45°时，恰好在玻璃砖的右侧面看不见光射出。则此玻璃砖的折射率为(　　) A． B． C． D． 5．(2026·湖北省高三上期中)双缝干涉实验装置的截面图如图所示，线光源S到双缝S1、S2的距离相等，O点为S1、S2连线中垂线与光屏的交点，光源S发出波长为λ的红色激光，经S1出射后垂直穿过玻璃片传播到O点，经S2出射后直接传播到O点，玻璃片厚度为4λ，玻璃对该波长的光的折射率为1．5，空气中光速为c，不计光在玻璃片内的反射。以下判断正确的是(　　) A．由S1到O点与由S2到O点，光传播的时间差Δt＝ B．O点出现亮条纹 C．若换成波长更短的绿光，O点一定为亮条纹 D．若光屏向左移动少许，则光屏上条纹间距变大 6．(2026·广东省惠州市高三上月考)装有一定量液体的玻璃管竖直漂浮在水中，水面足够大，如图甲所示。把玻璃管向下缓慢按压4 cm后放手，忽略运动阻力，玻璃管的运动可以视为竖直方向上的简谐运动，测得振动周期为0．5 s。以竖直向上为正方向，某时刻开始计时，其振动图像如图乙所示，其中A为振幅。对于玻璃管，下列说法正确的是(　　) A．位移满足函数式x＝4sin cm B．回复力是浮力 C．在t1～t2时间内，位移减小，速度减小，加速度增大 D．振动过程中玻璃管的机械能守恒 7．(2026·北京市高三上月考)(多选)图甲为一列简谐横波在t＝0．1 s时刻的波形图，P是平衡位置为x＝4 m处的质点，图乙为质点P的振动图像，则(　　) A．该波向x轴正方向传播 B．该波的传播速度是40 m/s C．从t＝0．10 s到t＝0．25 s，质点P沿x轴移动了30 cm D．t＝0．15 s时，质点P的加速度达到正向最大 8．(2026·云南省昆明市高三上模拟预测)(多选)如图甲所示，我国航天员王亚平在天宫课堂上演示了微重力环境下的神奇现象。液体呈球形，往中央注入空气，可以在球状液体内部形成一个同心球形气泡。如图乙所示，此液体球壳内、外半径之比为1∶2，由a、b两种颜色的光组成的细复合色光束在过球心的平面内，从A点以i＝45°的入射角射入球中，其中b光的折射光线刚好与液体球内壁相切。下列说法正确的是(　　) A．该液体材料对a光的折射率小于对b光的折射率 B．a光在液体球中的波长比b光的小 C．该液体材料对b光的折射率为2 D．若增大入射角i，b光不一定能射出液体球 9.(多选)以下关于机械波与电磁波的说法中,正确的是(　　) A.机械波与电磁波本质上是一致的 B.机械波可能是纵波,而电磁波必定是横波 C.只有机械波中的声波才会发生多普勒效应 D.机械波的波速只与介质有关,而电磁波在介质中的波速,不仅与介质有关,还与电磁波的频率有关 10.(多选)(2025山东卷)均匀介质中分别沿x轴负向和正向传播的甲、乙两列简谐横波,振幅均为2 cm,波速均为1 m/s,M、N为介质中的质点。t=0时刻的波形图如图所示,M、N的位移均为1 cm。下列说法正确的是(　　) A.甲波的周期为6 s B.乙波的波长为6 m C.t=6 s时,M向y轴正方向运动 D.t=6 s时,N向y轴负方向运动 11．(2026·四川省德阳市高三上模拟)(多选)一只青蛙从一片荷叶跳入平静的湖水中，平静的水面以青蛙的入水点开始上下做简谐运动，在水面上激起一层涟漪。青蛙入水不远处的水面上有两片树叶，其振动图像分别如图中的a、b所示。已知水波的波长为0．4 m，两片树叶在入水点的同侧且与入水点在一条直线上，则两片树叶之间的距离可能为(　　) A．0．4 m B．0．5 m C．0．6 m D．0．7 m 12．(2026·浙江省高三上模拟)(多选)如图所示，两连续振动波源P、Q分别位于x＝－0．9 m和x＝0．8 m处，P的振幅为3 cm，Q的振幅为2 cm，振动周期均为0．4 s，形成两列简谐横波分别沿x轴正方向和负方向传播，图示为t＝0时刻的波形图，x<0区域为介质1，x>0区域为介质2。下列说法正确的是(　　) A．Q波源的起振方向沿y轴向下 B．t＝1．5 s时x＝0．2 m处质点的位移为5 cm C．稳定后，x＝0．3 m处的质点振动减弱 D．稳定后，在[－0．6 m，0](含x＝0和x＝－0．6 m)区间有5个振动加强点 二．实验题： 13．(2026·重庆市沙坪坝区高三上期中)如图1所示为小朋友玩的不倒翁玩具，某兴趣小组想测量该不倒翁重心的位置，设计如图2所示实验，轻质细线上端连接一力传感器，可测摆角较小时摆线上的张力F，力传感器连接电脑可描绘出F­t的关系如图3所示，忽略空气阻力。 (1)该单摆的周期T与t0的大小关系为________。 A．T＝t0　　　B．T＝2t0　　　C．T＝4t0 (2)该兴趣小组的同学测量了摆线长度l，改变摆线长l并测出对应的周期T，绘制l(纵轴)关于T2(横轴)变化的图线，图线的纵截距绝对值为a，斜率为b，则重力加速度g＝________，不倒翁重心到它顶端的距离d＝________。 14.某小组同学用插针法测定玻璃砖的折射率，实验装置如图甲所示。 (1)关于实验操作，下列说法中正确的是________。 A．用笔在白纸上沿着玻璃砖上边和下边分别画出直线aa′和bb′ B．在玻璃砖一侧插上大头针P1、P2，眼睛在另一侧透过玻璃砖看两个大头针，使P2把P1挡住，这样就可以确定入射光线和入射点O。在眼睛这一侧，插上大头针P3，使它把P1、P2都挡住，再插上大头针P4，使它把P1、P2、P3都挡住，这样就可以确定出射光线和出射点O′ C．若P1、P2的距离较大时，通过玻璃砖会看不到P1、P2的像 D．若P1、P2的连线与法线NN′夹角较大时，有可能在bb′面发生全反射，所以在bb′一侧就看不到P1、P2的像 (2)甲、乙二位同学在纸上画出的界面aa′、bb′与玻璃砖位置的关系分别如图乙中①、②所示，其中甲同学用的是矩形玻璃砖，乙同学用的是梯形玻璃砖。他们的其他操作均正确，且均以aa′、bb′为界面画光路图。则甲同学测得的折射率与真实值相比________(填“偏大”“偏小”或“不变”)；乙同学测得的折射率与真实值相比________(填“偏大”“偏小”或“不变”)。 三．计算题：(计算要有必要的文字说明和解题步骤，有数值的要注明单位) 15.分别沿x轴正向和负向传播的两列简谐横波P、Q的振动方向相同,振幅均为5 cm,波长均为8 m,波速均为4 m/s。t=0时刻,P波刚好传播到坐标原点,该处的质点将自平衡位置向下振动;Q波刚好传到x=10 m处,该处的质点将自平衡位置向上振动。经过一段时间后,两列波相遇。 (1)在给出的坐标图上分别画出P、Q两列波在t=2.5 s时刻的波形图(P波用虚线,Q波用实线); (2)求出图示范围内的介质中,因两列波干涉而振动振幅最大和振幅最小的平衡位置。 16．(2026·河北省邯郸市高三上期中)如图所示，半圆ABC是半球形玻璃砖的截面，半圆的半径为R，O为圆心，AC为水平直径，一束单色光斜射到AC边上的D点，D到O点距离为R，入射角α＝45°，折射光线刚好射到半圆的最低点B，求： (1)玻璃砖对该单色光的折射率； (2)保持入射光的方向不变，将入射点从D水平向右移动，当折射光线在BC面上刚好发生全反射时，入射点移动的距离为多少。 参考答案： 1.答案：B解析：波的频率由波源决定，与介质无关，所以折射后频率不变，故C、D错误；由图可知水波在折射前波长较长，折射后波长变短，根据v＝λf可知，折射后波速变小，故A错误，B正确。 2.答案：A解析：滤镜通过偏振原理消除干扰光，镜头表面镀膜利用薄膜干涉原理，使反射光相消，棱镜通过全反射调整光路以实现正立的像，该相机没有用到的光学原理是衍射，故选A。 3.答案：B解析：受迫振动中，物体振动的频率等于驱动力的频率，与自身固有频率无关，则甲、乙、丙的振动频率都是10 Hz，故C、D错误；当驱动力的频率等于物体的固有频率时，物体发生共振，振动幅度最大，则乙的振动幅度最大，故A错误，B正确。 4.答案：B解析：根据题意，画出α＝45°时的光路图，如图所示，根据折射定律有n＝，又n＝，且sin(90°－C)＝cosC＝，代入数据解得n＝，故选B。 5.答案：B解析：玻璃对该波长的光的折射率为n＝1．5，则光在该玻璃片中的传播速度为v＝＝c，设光由S1传播到O点的时间为t1，由S2传播到O点的时间为t2，由题意可知S1到O点的距离等于S2到O点的距离，设为L，则有t1＝＋，t2＝，Δt＝t1－t2，代入可得Δt＝，因为Δt＝＝2T，可知两列光在O点的振动形式相同，O点出现亮条纹，故A错误，B正确；换用绿光后，设玻璃对绿光的折射率为n′，绿光在玻璃片中的传播速度v′＝，同理有光传播的时间差Δt′＝c＝4(n′－1)，只有当Δt′是绿光周期的整数倍时，O点才为亮条纹，故C错误；光屏向左移动则双缝到光屏的距离l变小，根据双缝干涉条纹间距公式Δx＝λ可知，光屏上条纹间距变小，故D错误。 6.答案：A解析：由题意可知，玻璃管的振幅A＝4 cm，振动周期为T＝0．5 s，则圆频率为ω＝＝4π rad/s，由图乙可知t＝0时x＝－A＝Asinφ0，结合t＝0时刻玻璃管振动的方向向下，可知初相位φ0＝－，则玻璃管的振动方程为x＝4sin cm，故A正确；玻璃管的回复力由浮力和重力的合力提供，故B错误；由图乙可知，在t1～t2时间内，玻璃管的位移减小，根据简谐运动的特点可知加速度减小，速度增大，故C错误；玻璃管在做简谐运动的过程中，水的浮力对玻璃管做功，所以玻璃管的机械能不守恒，故D错误。 7.答案：BD解析：根据题图乙可知，t＝0．1 s时质点P向下振动，根据同侧法可知，该波向x轴负方向传播，故A错误；根据题图甲可知，该波的波长λ＝8 m，根据题图乙可知，该波的周期T＝0．2 s，则该波的传播速度v＝＝40 m/s，故B正确；在波传播的过程中，质点不会随波迁移，只会在其平衡位置附近做往复运动，故C错误；由题图乙可知，t＝0．15 s时质点P位于波谷，则其加速度达到正向最大，故D正确。 8.答案：BC解析：以相同的入射角射入球中时，a光的折射角较小，根据折射定律可知，该液体材料对a光的折射率较大，A错误；在同一介质中，频率越大的光，介质对其折射率越大，光的传播速度越小，由v＝λν可知，光的波长越小，可知a光在液体球中的波长比b光的小，故B正确；b光的光路图如图所示，利用几何知识可得sinr＝，则该液体材料对b光的折射率为n＝＝2，故C正确；由几何关系可知，在不射入球形气泡的前提下，b光从液体材料射出时的入射角与射入时的折射角大小始终相等，若继续增大入射角i，r增大，根据光的可逆性可知b光一定能射出液体球，且射出液体球时的折射角为i，故D错误。 9.答案：BD　解析：机械波是机械振动在介质中传播,电磁波是变化的电场产生变化的磁场,变化的磁场产生变化的电场,电场和磁场交替产生电磁波,A错误;机械波可能是纵波,也可能是横波,而电磁波只能是横波,B正确;多普勒效应是波特有的现象,只要是波就能发生,C错误;机械波的波速只与介质有关,而电磁波在介质中的波速,不仅与介质有关,还与电磁波的频率有关,D正确。 10.答案：BD　解析：由波形图可知,甲波的波长λ1=4 m,周期T1==4 s,故A错误;由波形图可知,x=2 m处质点和x=6 m处质点N振幅均为A,由正弦函数性质可知x=2 m处的质点与质点N的间距为λ2,解得λ2=6 m,故B正确;6 s=T甲,经过(2n+1)时间,甲列波上所有质点运动状态与t=0时相反,t=0时M向y轴正方向运动,则t=6 s时,M应向y轴负方向运动,故C错误;乙波周期T乙==6 s,故经过6 s后,乙波上所有质点运动情况与t=0时相同,t=0时N向y轴负方向运动,则t=6 s时,N应向y轴负方向运动,故D正确。 11.答案：BD解析：若波从b向a传播，则两片树叶之间的距离满足x＝λ＋nλ(n＝0，1，2，…)，整理得x＝ m(n＝0，1，2，…)，n＝0、1、2时，x分别为0．1 m、0．5 m、0．9 m；若波从a向b传播，则两片树叶之间的距离满足x＝λ＋nλ(n＝0，1，2，…)，整理得x＝ m(n＝0，1，2，…)，n＝0、1、2时，x分别为0．3 m、0．7 m、1．1 m，故选B、D。 12.答案：BD解析：机械波传播过程中，波上质点的起振方向与波源的起振方向相同，由题图可知Q波源的起振方向沿y轴向上，A错误；波在介质1中的波速v1＝＝＝0．75 m/s，波在介质2中的波速v2＝＝＝0．5 m/s，左侧机械波传播到x＝0所用时间为t1＝＝0．8 s，从x＝0传播到x＝0．2 m所用时间t2＝＝0．4 s，则t＝1．5 s时x＝0．2 m处质点在左侧机械波影响下振动的时间Δt1＝t－t1－t2＝0．3 s＝T，又因为P波源的起振方向向下，则t＝1．5 s时左侧机械波的波峰传到x＝0．2 m处，对应的位移为y1＝3 cm，右侧机械波传播到x＝0．2 m所用时间t3＝＝0．6 s，则t＝1．5 s时x＝0．2 m处的质点在右侧机械波影响下振动的时间Δt2＝t－t3＝0．9 s＝2T，因为Q波源的起振方向向上，则t＝1．5 s时右侧机械波的波峰传到x＝0．2 m处，对应的位移为y2＝2 cm，则t＝1．5 s时x＝0．2 m处质点的位移y＝y1＋y2＝5 cm，B正确；由B项分析可知，x＝0．2 m处为两波发生干涉时的加强点，x＝0．2 m与x＝0．3 m相距半个右侧波的波长，分析知x＝0．3 m处的质点振动同样加强，C错误；同理，x＝0与x＝0．2 m相距1个右侧波的波长，故x＝0处是振动加强点，又因为两机械波在介质1中的波长λ1＝0．3 m，所以在[－0．6 m，0]区间内的振动加强点为x＝0、x＝－0．15 m、x＝－0．3 m、x＝－0．45 m、x＝－0．6 m，共5个，D正确。 13.答案：(1)C　(2)4bπ2　a 解析：(1)不倒翁摆动过程中，在最高点时摆线的拉力最小，在最低点时摆线的拉力最大，一个周期内两次经过最低点，有T＝t0，即T＝4t0，故选C。 (2)由题意可知，该单摆的摆长为L＝l＋d，由单摆周期公式有T＝2π，联立可得l＝T2－d，图线的纵截距绝对值为a，可得不倒翁重心到它顶端的距离d＝a，斜率为＝b，可得重力加速度g＝4bπ2。 14.答案：　(1)B　(2)偏小　不变 解析：(1)作图时确定玻璃砖上、下界面的正确方法是：在白纸上画出一条直线aa′作为界面，把长方体玻璃砖放在白纸上，使它的上边与aa′对齐，用直尺或者三角板轻靠在玻璃砖的下边，按住直尺或三角板不动，将玻璃砖取下，画出直线bb′代表玻璃砖的下边。不能用笔在白纸上沿着玻璃砖上边和下边分别画出直线aa′和bb′，故A错误；由题图甲可知，aa′面与bb′面平行，则光线OO′在bb′面的入射角大小为θ2，根据光路可逆性原理可知，光线一定会从下表面射出，光线不会在玻璃砖的内表面发生全反射，则即使P1、P2的距离较大或θ1较大，通过玻璃砖仍然可以看到P1、P2的像，C、D错误，B正确。 (2)甲同学根据图乙中①图测定折射率时，作出的折射光线如图中虚线所示，实线表示实际光线，可见测得的折射角偏大，则由折射定律可知，甲同学测得的折射率与真实值相比将偏小；折射率的测量结果与玻璃砖形状无关，故乙同学根据图乙中②图测折射率时，主要操作正确，则乙同学测得的折射率与真实值相比不变。 15.答案： (1)如图所示 (2)振幅最大的平衡位置为x=3 m、x=7 m,振幅最小的平衡位置为x=1 m、 x=5 m和x=9 m 解析：(1)根据Δx=vt得Δx=4×2.5 m=10 m 画出波形图如答案图所示。 (2)两列波起振方向相反 加强点:(x-0 m)-(10 m-x)=(2n+1)(n=0,±1,±2,…) 2x-10 m=(2n+1),x∈[0,10 m] 取n=0时,x=7 m 取n=-1时,x=3 m 减弱点:2x-10 m=nλ,x=1 m,5 m,9 m 振幅最大的平衡位置为x=3 m、x=7 m 振幅最小的平衡位置为x=1 m、x=5 m和x=9 m。 16.答案：(1)　(2)R 解析：(1)设光线在D点的折射角为β，如图1所示。 在△DOB中，由几何关系可得tanβ＝＝ 则β＝30°，sinβ＝ 根据折射定律可知玻璃砖对该单色光的折射率n＝ 代入数据可得n＝。 (2)设折射光线刚好发生全反射时的临界角为C，可得sinC＝ 解得C＝45° 设入射点移动到D′时，折射光线在BC面刚好发生全反射，此时折射光线在BC面上的入射点为E，如图2所示，则∠OED′＝C＝45° 在△OD′E中，根据正弦定理可知 ＝ 入射点移动的距离Δx＝OD＋OD′ 联立并代入数据解得Δx＝R。 学科网（北京）股份有限公司 $