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1、2017-2021年北京高考物理真题分类汇编之光学、机械振动与机械波一选择题（共11小题）1（2021北京）一列简谐横波某时刻的波形图如图所示。此后K质点比L质点先回到平衡位置。下列判断正确的是（）A该简谐横波沿x轴负方向传播B此时K质点沿y轴正方向运动C此时K质点的速度比L质点的小D此时K质点的加速度比L质点的小2（2020北京）一列简谐横波某时刻波形如图甲所示。由该时刻开始计时，质点L的振动情况如图乙所示。下列说法正确的是（）A该横波沿x轴负方向传播B质点N该时刻向y轴负方向运动C质点L经半个周期将沿x轴正方向移动到N点D该时刻质点K与M的速度、加速度都相同3（2018北京）如图所示，一列
2、简谐横波向右传播，P、Q两质点平衡位置相距0.15m。当P运动到上方最大位移处时，Q刚好运动到下方最大位移处，则这列波的波长可能是（）A0.60mB0.30mC0.20mD0.15m4（2020北京）以下现象不属于干涉的是（）A白光经过杨氏双缝得到彩色图样B白光照射肥皂膜呈现彩色图样C白光经过三棱镜得到彩色图样D白光照射水面油膜呈现彩色图样5（2019北京）利用图1所示的装置（示意图），观察光的干涉、衍射现象，在光屏上得到如图2中甲和乙两种图样。下列关于P处放置的光学元件说法正确的是（）A甲对应单缝，乙对应双缝B甲对应双缝，乙对应单缝C都是单缝，甲对应的缝宽较大D都是双缝，甲对应的双缝间距较大
3、6（2018北京）用双缝干涉实验装置得到白光的干涉条纹，在光源与单缝之间加上红色滤光片后（）A干涉条纹消失B彩色条纹中的红色条纹消失C中央条纹变成暗条纹D中央条纹变成红色7（2021北京）如图所示的平面内，光束a经圆心O射入半圆形玻璃砖，出射光为b、c两束单色光。下列说法正确的是（）A这是光的干涉现象B在真空中光束b的波长大于光束c的波长C玻璃砖对光束b的折射率大于对光束c的折射率D在玻璃砖中光束b的传播速度大于光束c的传播速度8（2017北京）如图所示，一束可见光穿过平行玻璃砖后，变为a、b两束单色光。如果光束b是蓝光，则光束a可能是（）A红光B黄光C绿光D紫光9（2019北京）一列简谐横波
4、某时刻的波形如图所示，比较介质中的三个质点a、b、c，则（）A此刻a的加速度最小B此刻b的速度最小C若波沿x轴正方向传播，此刻b向y轴正方向运动D若波沿x轴负方向传播，a比c先回到平衡位置10（2020北京）随着通信技术的更新换代，无线通信使用的电磁波频率更高，频率资源更丰富，在相同时间内能够传输的信息量更大。第5代移动通信技术（简称5G）意味着更快的网速和更大的网络容载能力，“4G改变生活，5G改变社会”。与4G相比，5G使用的电磁波（）A光子能量更大B衍射更明显C传播速度更大D波长更长11（2017北京）某弹簧振子沿x轴的简谐振动图象如图所示，下列描述正确的是（）At1s时，振子的速度为零
5、，加速度为负的最大值Bt2s时，振子的速度为负，加速度为正的最大值Ct3s时，振子的速度为负的最大值，加速度为零Dt4s时，振子的速度为正，加速度为负的最大值2017-2021年北京高考物理真题分类汇编之光学、机械振动与机械波参考答案与试题解析一选择题（共11小题）1（2021北京）一列简谐横波某时刻的波形图如图所示。此后K质点比L质点先回到平衡位置。下列判断正确的是（）A该简谐横波沿x轴负方向传播B此时K质点沿y轴正方向运动C此时K质点的速度比L质点的小D此时K质点的加速度比L质点的小【考点】横波的图象【专题】定性思想；推理法；波的多解性；推理能力【分析】根据同侧法判断由质点L、K的振动方向
6、判断波沿x轴正方向传播；根据L处于最大位移，由此判断K、L的速度大小；根据a判断质点K、L的加速度大小。【解答】解：AB、质点K比质点L先回到平衡位置，而质点L的运动方向沿y轴正方向，K沿y轴负方向运动，所以波沿x轴正方向传播，故AB错误；C、L处于最大位移，所以此时质点L的速度为零，而K正向下运动，所以K的速度大于L的速度，故C错误；D、根据a可知，加速度与位移成正比，L此时位移最大，则L的加速度最大，故D正确。故选：D。【点评】本题主要是考查了波的图象；解答本题的关键是根据质点的振动方向判断出波的传播方向；一般的判断方法是根据“平移法”或“同侧法”来判断；知道同一波峰或波谷两侧附近的各点振
7、动方向相反。2（2020北京）一列简谐横波某时刻波形如图甲所示。由该时刻开始计时，质点L的振动情况如图乙所示。下列说法正确的是（）A该横波沿x轴负方向传播B质点N该时刻向y轴负方向运动C质点L经半个周期将沿x轴正方向移动到N点D该时刻质点K与M的速度、加速度都相同【考点】横波的图象【专题】定性思想；推理法；振动图象与波动图象专题；推理能力【分析】根据质点L的振动图象，从而判定波的传播方向，再依据波的微平移法，则可确定质点N点的振动方向，依据波在传播过程中，质点不随波迁移；最后结合速度与加速度是矢量，是否相等要从大小与方向两角度考虑。【解答】解：A由图乙可知，质点L在该时刻，向y轴正方向振动，依
8、据微平移法，可知，该横波沿x轴正方向传播，故A错误；B由上分析，结合微平移法，可知，质点N该时刻向y轴负方向运动，故B正确；C依据机械波在传播过程中质点并不随波一起迁移，因此质点L经半个周期不会沿x轴正方向移动到N点，故C错误；D因K、M之间间隔半个波长，K、M的步调始终相反，因此该时刻质点K与M的速度、加速度大小都相同，但它们的方向不同，故D错误；故选：B。【点评】掌握用微平移法判断质点的振动方向和波的传播方向，知道质点不会随波迁移，理解波动图象与振动图象的区别，注意速度与加速度是矢量，是否相同还要考虑其方向。3（2018北京）如图所示，一列简谐横波向右传播，P、Q两质点平衡位置相距0.15
9、m。当P运动到上方最大位移处时，Q刚好运动到下方最大位移处，则这列波的波长可能是（）A0.60mB0.30mC0.20mD0.15m【考点】波长、频率和波速的关系；横波的图象【专题】应用题；定量思想；方程法；振动图象与波动图象专题【分析】根据题中条件得到波长的一般表达式，然后根据n的取值求解波长的可能值。【解答】解：P、Q两质点平衡位置相距0.15m。当P运动到上方最大位移处时，Q刚好运动到下方最大位移处，则有：（n+）0.15解得： （n0、1、2、3）当n0时，0.30m，当n1时，0.10m，故B正确、ACD错误。故选：B。【点评】本题主要是考查波长的计算，解答本题要能够根据题中条件得到
10、波长的一般表达式，然后进行分析。4（2020北京）以下现象不属于干涉的是（）A白光经过杨氏双缝得到彩色图样B白光照射肥皂膜呈现彩色图样C白光经过三棱镜得到彩色图样D白光照射水面油膜呈现彩色图样【考点】光的干涉【专题】定性思想；推理法；光的干涉专题；分析综合能力【分析】白光过杨氏双缝形成彩色图样属于干涉现象；白光照射肥皂泡和水面油膜属于薄膜干涉；白光过三棱镜得到彩色图样属于光的色散；【解答】解：A、用白光做光源，根据双缝干涉条纹的间距公式x 知，不同波长的，条纹宽度不一，则得到彩色的干涉条纹，B、肥皂液是无色的，吹出的肥皂泡却是彩色的，是由于光线在肥皂膜的表面发生干涉造成的，C、阳光通过三棱镜形
11、成彩色光带，是光的色散现象，不属于干涉现象，D、水面上的油膜呈现彩色是光的干涉现象，属于薄膜干涉，本题选现象不属于干涉的，故选：C。【点评】考查光的干涉、光的色散现象，理解它们的原理与区别，注意色散与干涉的区别。5（2019北京）利用图1所示的装置（示意图），观察光的干涉、衍射现象，在光屏上得到如图2中甲和乙两种图样。下列关于P处放置的光学元件说法正确的是（）A甲对应单缝，乙对应双缝B甲对应双缝，乙对应单缝C都是单缝，甲对应的缝宽较大D都是双缝，甲对应的双缝间距较大【考点】光的干涉；光的衍射【专题】定性思想；推理法；光的干涉专题；实验能力【分析】根据干涉条纹与衍射条纹的区别：干涉条纹在光屏上观
12、察到的图案是间距相等的条纹图象，而衍射条纹中，中间的亮纹的宽度最大。【解答】解：干涉条纹在光屏上观察到的图案是间距相等的条纹图象，而衍射条纹中，中间的亮纹的宽度最大，向两边渐渐减小，因此甲对应单缝，乙对应双缝，故A正确，BCD错误。故选：A。【点评】考查干涉与衍射条纹的应用，掌握两者的区别与联系，理解干涉的条件，与明显的衍射的条件。6（2018北京）用双缝干涉实验装置得到白光的干涉条纹，在光源与单缝之间加上红色滤光片后（）A干涉条纹消失B彩色条纹中的红色条纹消失C中央条纹变成暗条纹D中央条纹变成红色【考点】光的干涉【专题】定性思想；推理法；光的干涉专题；推理能力【分析】发生干涉的条件是两列光的
13、频率相同。白光通过红色滤光片剩下红光，仍满足干涉条件，即能发生干涉现象。【解答】解：A、在双缝中，仍是频率相同的红光，因此能发生干涉现象，故A错误；B、由于只有红光干涉条纹，因此不会出现彩色条纹，也没有彩色条纹中的红色条纹消失现象，故B错误；C、在中央条纹，满足光程差为零，则是明条纹，并不变成暗条纹，故C错误；D、得到白光的干涉条纹后，在光源与单缝之间加上红色滤光片，在双缝中的，由于红光的频率相同，则能发生干涉，但不是彩色条纹，而是明暗相间的红色条纹，故D正确。故选：D。【点评】解决本题的关键知道光发生干涉的条件：两列光的频率必须相同。7（2021北京）如图所示的平面内，光束a经圆心O射入半圆
14、形玻璃砖，出射光为b、c两束单色光。下列说法正确的是（）A这是光的干涉现象B在真空中光束b的波长大于光束c的波长C玻璃砖对光束b的折射率大于对光束c的折射率D在玻璃砖中光束b的传播速度大于光束c的传播速度【考点】光的折射定律【专题】定性思想；推理法；光的折射专题；推理能力【分析】根据光路图，判断出玻璃砖对两束光的折射率大小，从而知道两束光的波长大小，根据v判断光出在玻璃砖中的速度大小。【解答】解：A、这是光的折射现象，故A错误；BC、由题图可知，玻璃砖对b光的折射程度大，则nbna，故b光的频率较大，根据可知b光波长较小，故B错误，C正确；D、由v知，在玻璃砖中，nbna，所以vbva，故D错
15、误故选：C。【点评】解答此类问题的思路是：由光线的偏折程度判断折射率的关系，或由折射定律可得出两光的折射率；再由光的性质可知光的传播速度、波长的关系。8（2017北京）如图所示，一束可见光穿过平行玻璃砖后，变为a、b两束单色光。如果光束b是蓝光，则光束a可能是（）A红光B黄光C绿光D紫光【考点】光的折射定律【专题】定性思想；推理法；光的折射专题【分析】根据两光对应的折射角可确定折射率大小，进而确定频率关系确定光束的性质。【解答】解：光从空气斜射到玻璃，因为玻璃上下表面平行，当第二次折射时折射光线与第一次折射入射光线平行。由于折射率不同，a光偏折较大，b光偏折较小。所以此玻璃对a光的折射率大于对
16、b光的折射率，所以a的频率大于b的频率，给出的各色光中频率大于蓝光的只有紫光，故D正确，ABC错误。故选：D。【点评】本题主要考查了折射定律的直接应用，要求同学们能根据偏折角的关系判断折射率及频率的关系；同时还要熟记可见光中各种颜色的单色光的频率大小关系。9（2019北京）一列简谐横波某时刻的波形如图所示，比较介质中的三个质点a、b、c，则（）A此刻a的加速度最小B此刻b的速度最小C若波沿x轴正方向传播，此刻b向y轴正方向运动D若波沿x轴负方向传播，a比c先回到平衡位置【考点】波长、频率和波速的关系【专题】学科综合题；定性思想；推理法；振动图象与波动图象专题；理解能力【分析】先比较质点的位移大
17、小关系，从而可比较质点的加速度、速度大小关系；由波的传播方向根据同侧法判断质点的振动方向，结合位移大小关系可判断那个质点先回到平衡。【解答】解：AB由图可知，质点a的位移大小最大，等于振幅，质点b在平衡位置，位移最小为0，则可知质点a的加速度最大，速度最小，质点b的加速度最小，速度最大；故AB错误；C若波沿x轴正方向传播，根据同侧法可知质点b向y轴正方向振动，故C正确；D若波沿x轴负方向传播，此时质点c向上振动，偏离平衡位置的位移小于振幅，则可知质点c回到平衡位置的时间小于四分之一个周期，而质点a要回到平衡位置的时间需要四分之一个周期，故质点c比质点a先回到平衡位置，故D错误。故选：C。【点评
18、】对于质点在振动过程中，位移越大，速度越小，加速度越大；波的传播方向与质点的振动方向存在对应关系，可用同侧法、微平移法等进行分析判断。10（2020北京）随着通信技术的更新换代，无线通信使用的电磁波频率更高，频率资源更丰富，在相同时间内能够传输的信息量更大。第5代移动通信技术（简称5G）意味着更快的网速和更大的网络容载能力，“4G改变生活，5G改变社会”。与4G相比，5G使用的电磁波（）A光子能量更大B衍射更明显C传播速度更大D波长更长【考点】电磁波在日常生活和生产中的广泛应用【专题】定性思想；推理法；电磁场理论和电磁波；理解能力【分析】5G使用的电磁波频率比4G高，由光子能量表达式Ehv可知
19、，频率越大，光子的能量越大；频率越大，波长越短，衍射更不明显；光在真空中的传播速度都是相同的，在介质中要看折射率。【解答】解：A因为5G使用的电磁波频率比4G高，根据Ehv可知，5G使用的电磁波比4G光子能量更大，故A正确；B发生明显衍射的条件是障碍物（或孔）的尺寸可以跟波长相比，甚至比波长还小；因5G使用的电磁波频率更高，即波长更短，故5G越不容易发生明显衍射，故B错误； C光在真空中的传播速度都是相同的；光在介质中的传播速度为v，5G的频率比4G高，而频率越大折射率越大光在介质中的传播速度越小，故C错误；D因5G使用的电磁波频率更高，根据v可知，波长更短，故D错误。故选：A。【点评】本题考
20、查了电磁波在日常生活和生产中的广泛应用。本题的解题关键是知道电磁波的信息传递量跟频率的关系以及波长、波速、频率之间的关系，是一道基础题。11（2017北京）某弹簧振子沿x轴的简谐振动图象如图所示，下列描述正确的是（）At1s时，振子的速度为零，加速度为负的最大值Bt2s时，振子的速度为负，加速度为正的最大值Ct3s时，振子的速度为负的最大值，加速度为零Dt4s时，振子的速度为正，加速度为负的最大值【考点】简谐运动的振动图象【专题】定性思想；推理法；振动图象与波动图象专题【分析】根据简谐运动的位移图象直接读出质点的位移与时间的关系。当物体位移为零时，质点的速度最大，加速度为零；当位移为最大值时，
21、速度为零，加速度最大。加速度方向总是与位移方向相反，位移为负值，加速度为正值。【解答】解：A、t1s时，振子位于正向最大位移处，振子的速度为零，加速度的方向指向平衡位置，所以加速度为负的最大值，故A正确；B、t2s时，振子位于平衡位置正在向下运动，振子的速度最大，方向向下，加速度为0，故B错误；C、t3s时，振子位于负向最大位移处，振子的速度为零，加速度最大，故C错误；D、t4s时，振子位于平衡位置正在向上运动，振子的速度为正，加速度为0，故D错误。故选：A。【点评】本题考查对简谐运动图象的理解能力，要抓住简谐运动中质点的速度与加速度的变化情况是相反。第11页（共11页）学科网（北京）股份有限公司