2021年高考物理试题专题39 机械振动 机械波 光（B）

2021年高考物理精品试题专题39 机械振动 机械波 光（B）

一、选择题

1. 如图所示，有一束平行于等边三棱镜截面 的单色光从空气射向点 ，并偏折到 点，已知入射方向与 边的夹角为 ， 、 分别为边 、 的中点，则   

 A．该棱镜的折射率为

 B．光在 点发生全反射

 C．光从空气进入棱镜，波长变小

 D．从 点出射的光束与入射到 点的光束平行

2. 如图所示， 是半圆柱形玻璃体的对称面和纸面的交线， 、 是关于 轴等距且平行的两束不同单色细光束，从玻璃体右方射出后的光略如图所示， 是垂直 放置的光屏，沿 方向不断左右移动光岸，可在屏上得到一个光斑 ，根据该光路图，下列说法正确的是   

 A．在该玻璃体中， 光比 光的运动时间长

 B．光电效应实验时，用 光比 光更容易发生

 C． 光的频率比 光的频率高

 D．用同一装置做双缝干涉实验时 光产生的条纹间距比 光的大

3. 一简谐横波在 轴上传播， 时的波形如图甲所示， 处的质点 的振动图线如图乙所示，下列说法正确的是   

 A．这列波的波速为

 B．这列波向右传播

 C． 时， 点的速度沿 轴负方向

 D． 时间内， 点沿 轴向右运动的距离为

4. 如图是在两个不同介质中传播的两列波的波形图。图中的实线分别表示横波甲和横波乙在 时刻的波形图，经过 后，甲、乙的波形分别变成如图中虚线所示。已知两列波的周期均大于 ，则下列说法中正确的是   

 A．波甲的速度可能大于波乙的速度 B．波甲的波长可能大于波乙的波长

 C．波甲的周期一定等于波乙的周期 D．波甲的频率一定小于波乙的频率

5. 如图所示， 是半圆柱形玻璃体的对称面和纸面的交线， 、 是关于 轴等距离且平行的两束不同单色细光束，从玻璃射出后相交于 下方的 点，由此可以得出的结论是   

 A．在同种玻璃中传播， 光的传播速度一定大于 光

 B．分别照射同一光电管，若 光能引起光电效应， 光一定也能

 C．以相同角度斜射到同一玻璃板透过平行表面后， 光侧移量大

 D．以相同的入射角从水中射入空气，在空气中只能看到一种光时，一定是 光

6. 如图所示，， 两种单色光，平行地射到平板玻璃上，经平板玻璃后射出的光线分别为 ，（ 光线穿过玻璃板侧移量较大），下列说法正确的是   

 A．光线 进入玻璃后的传播速度小于光线 进入玻璃后的传播速度

 B．光线 的折射率比光线 的折射率小，光线 的波长比光线 的波长大

 C．若光线 能使某金属产生光电效应，光线 也一定能使该金属产生光电效应

 D．光线 的频率的比光线 的频率高，光线 光子能量比光线 光子能量大

二、双选题

7. 一玻璃砖横截面如图所示，其中构成直角三角形（ 边未画出）， 为直角边，； 为一圆弧，其圆心在 边的中点。此玻璃的折射率为 。 为一贴近玻璃砖放置的，与 边垂直的光屏。若一束宽度与 边长度相等的平行光从 边垂直射入玻璃砖，则   

 A．从 边折射出一束宽度与 边长度相等的平行光

 B．屏上有一亮区，其宽度小于 边的长度

 C．屏上有一亮区，其宽度等于 边的长度

 D．当屏向远离玻璃砖的方向平行移动时，屏上亮区先逐渐变小然后逐渐变大

8. 下列关于电磁波和光学说法中正确的是   

 A．光波不能产生多普勒效应

 B．电子表的液晶显示利用了光的偏振现象

 C．过小孔发生衍射时，随着小孔直径的减小，屏幕上中央亮斑的直径也减小

 D．光在肥皂液薄膜上产生干涉条纹是由于光在薄膜两个表面反射波叠加的结果

9. 如图所示是一列简谐横波在 时的波形图，此时 点沿 轴的正方向运动，已知波的传播速度为 ，则下列说法中正确的是   

 A．波长为

 B．波沿 轴正方向传播

 C．经过 质点 沿 轴移动

 D．经过任意时间质点 和 的振动情况总是相同的

10. 如图所示，在虚线框内有一个光学元件（未画出），细光束 入射到该光学元件，经折射后变为 、 两束单色光，下列说法正确的是   

 A．虚线框内的光学元件可能是三棱镜

 B．在此光学元件中 光折射率比 光大

 C．在同一双缝干涉装置上实验时， 光比 光条纹宽

 D．对同一金属，若 光能发生光电效应，则 光也一定能

11. 已知某玻璃对蓝光的折射率比对红光的折射率大，则两种光   

 A．若蓝光照射某金属可以发生光电效应，则红光照射时也一定可以发生光电效应

 B．以相同的入射角从空气斜射入该玻璃中，红光折射角较大

 C．从该玻璃中射入空气发生全反射时，蓝光临界角较大

 D．用同一装置进行双缝干涉实验，蓝光的相邻条纹间距较小

12. 一列简谐横波沿 轴传播，波速为 ， 时刻的波形如图所示，此时刻质点 位于波峰，质点 沿 轴负方向运动，经过 质点 第一次到达平衡位置，则下列说法正确的是   

 A．该波沿 轴正方向传播

 B． 点的横坐标为

 C． 处的质点与 点振动的位移始终相反

 D． 点的振动方程为

三、实验题

13. 在“用双缝干涉测光的波长”实验中：

(1)  下列说法正确的是    （填选项前的字母）

A.调节光源高度使光束沿遮光筒轴线照在屏中心时，应放上单缝和双缝

B.测量某条干涉亮纹位置时，应使测微目镜分划板中心刻线与该亮纹的中心对齐

C.毛玻璃屏上的干涉条纹与双缝垂直

D.为了减小测量误差，可用测微目镜测出 条亮纹间的距离 ，求出相邻两条亮纹间距

(2)  测量某亮纹位置时，手轮上的示数如图 ，其示数为     。

(3)  某同学在做双缝干涉实验时，按图 安装好实验装置，在光屏上却观察不到干涉图样，这可能是由于   

A.光束的中央轴线与遮光筒的轴线不一致，相差较大

B.没有安装滤光片

C.单缝与双缝不平行

D.光源发出的光束太强

14. 利用双缝干涉测定光的波长的实验中，双缝间距 ，双缝到光屏间的距离 ，用某种单色光照射双缝得到干涉条纹如图所示，分划板在图中 、 位置时游标卡尺读数也如图中所给出，则：

(1)  分划板在图中 、 位置时游标卡尺读数分别为      ，      ；

(2)  波长的表达式     （用 、 、 表示），该单色光的波长      。

15. 某同学通过实验测定半圆形玻璃砖的折射率 。如图甲所示， 是圆心， 是法线， 、 分别表示某次测量时光线在空气和玻璃砖中的传播路径。该同学测得多组入射角 和折射角 ，做出 图象如图乙所示。该玻璃砖的折射率     ，当增大入射光线    （填“”或“”）的入射角时，折射光线会消失。

四、选择题

16. 一个做简谐振动的弹簣振子， 时位于平衡位置，其机械能随时间变化的图象应为   

 A． B．

 C． D．

17. 如图所示为两列频率相同的水波在某时刻的干涉图样，图中实线表示波峰，虚线表示波谷。则   

 A． 、 、 三点都是振动加强点

 B． 、 、 三点都是振动减弱点

 C． 、 是振动加强点， 是振动减弱点

 D． 是振动加强点， 、 是振动减弱点

18. 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 、 、 ，则   

 A．此刻 的加速度最小

 B．此刻 的速度最小

 C．若波沿 轴正方向传播，此刻 向 轴正方向运动

 D．若波沿 轴负方向传播， 比 先回到平衡位置

五、填空题

19. 如图所示是某同学用插针法测量半圆形玻璃砖折射率的示意图，玻璃砖的轮廓线已被描绘在白纸上， 点为半圆的圆心。大头针 、 的连线与半圆的直径垂直，与圆弧的交点为 。

①该同学在圆弧一侧透过玻璃砖观察大头针 、 ，无论怎样调整观察视线，都不能看到 将 遮挡住的现象，形成这一现象的原因是    ；

②当经过了合理的调整后，他在圆弧一侧透过玻璃砖观察大头针 、 ，并插上大头针 ，看起来 、 、 在一条直线上，撤去玻璃砖后测得 与 、 连线的夹角为 ， 、 的连线与 、 连线的夹角为 ，则玻璃的折射率为    。

六、选择题

20. 一列简谐横波在 时刻的波形如图中的实线所示， 时刻的波形如图中虚线所示。若该波的周期 大于 ，则该波的传播速度可能是   

 A．  B．  C．  D．

答案

一、选择题

1.  【答案】C

2.  【答案】D

3.  【答案】C

4.  【答案】A

5.  【答案】B

【解析】由图看出， 光的偏折角大于 光偏折角，则玻璃对 光的折射率比对 光的折射率大，由公式 分析得知，在同种玻璃中传播， 光的速度比 光的速度小，故A错误；玻璃对 光的折射率大， 光的频率大，若 光能引起光电效应， 光一定也能，故B正确；玻璃对 光的折射率大，以相同角度斜射到同一玻璃板透过平行表面后，根据折射定律知： 光侧移量大，故C错误；根据 分析知， 光的临界角小， 光的临界角大，以相同的入射角从水中射入空气，在空气中只能看到一种光时，一定是 光， 光发生了全反射，故D错误。

6.  【答案】B

【解析】真空中两束光的速度相同，都是 ，由公式 得知，光线 进入玻璃后的传播速度大于光线 进入玻璃后的传播速度，故A错误；

作出光路图如图，由图看出，两束光第一次折射时光线 的折射角大于光线 的折射角，入射角 相同，由折射定律 得知，光线 的折射率比光线 的折射率小，光线 的波长比光线 的波长长，故B正确；

由波速公式 得知，光线 的频率小于光线 的频率，则光线 能使某金属产生光电效应，光线 不一定能使该金属产生光电效应，故C错误；

光线 的频率的比光线 的频率低，而光子的能量与频率成正比，则光线 光子能量比光线 光子能量小，故D错误。

二、双选题

7.  【答案】B；D

8.  【答案】B；D

【解析】多普勒效应是波的特有现象，光波能产生多普勒效应，故A错误；电子表的液晶显示利用了光的偏振现象，故B正确；光通过小孔发生衍射时，随着小孔直径的减小，衍射现象变得更明显，屏幕上中央亮斑的直径将增大，故C错误；光在肥皂液薄膜上产生干涉条纹是由于光在薄膜两个表面反射波叠加的结果，故D正确。

9.  【答案】B；D

【解析】由图可知波长为 ，A错误；根据“下坡向上”可知波沿 轴正方向传播，B正确； 点只是在 轴上下振动，不会随波迁移，C错误； 相距整数个波长，所以振动情况总是相同，D正确。

10.  【答案】A；D

【解析】根据题意可知，虚线框内的光学元件可能是三棱镜，发生光的色散现象，故A正确；根据图象可知， 光线偏折程度更大，所以在此光学元件中 光折射率比 光小，故B错误；因为 光折射率比 光小， 光频率低，波长大，根据 可知， 光比 光条纹窄，故C错误；对同一金属，若 光能发生光电效应， 光频率更高，则 光也一定能，故D正确。

11.  【答案】B；D

【解析】根据题意，蓝光的折射率大，则蓝光的频率大，能量大，波长较短，根据光电效应发生的条件可知，若蓝光照射某金属刚好可以发生光电效应，则红光照射时不能发生光电效应，故A错误；蓝光的折射率大，以相同的入射角从空气斜射入该玻璃中，红光折射角较大，故B正确；从玻璃射入空气发生全反射时的临界角公式 可知，红光的折射率小，临界角较大，故C错误：根据 ，蓝光的波长较短，则蓝光的相邻条纹间距较小，故D正确。

12.  【答案】B；D

【解析】质点 此时刻沿 轴负方向运动，振动比左侧邻近的波峰振动早，所以该波沿 轴负方向传播，故A错误；波沿 轴负方向传播， 内向左传播的距离为 ，由波形平移法知图中 处的状态传到 点，所以 点的横坐标为 ，故B正确； 处的质点与 点相差小于半个波长，所以振动的位移不是始终相反。故C错误；由 、 得 ，题图中 点的振动方程 ，故D正确。

三、实验题

13.  【答案】

(1)  BD

(2)   （ 均正确）

(3)  AC

【解析】

(1)  调节光源高度使光束沿遮光筒轴线照在屏中心时，不需放单缝和双缝，故A错误；测量某条干涉亮纹位置时，应使测微目镜分划板中心刻线与该亮纹的中心对齐，故B正确；毛玻璃屏上的干涉条纹与双缝平行，故C错误； 条亮纹之间有 个间距，相邻条纹的间距 ，故D正确。

(2)  螺旋测微器的读数等于：。

(3)  由题意可知，在光屏上观察不到干涉图样，可能不满足频率相同的条件，也可能满足条件，但不能满足单缝与双缝平行，或中央轴线与遮光筒的轴线在同一条直线上，与是否安装滤光片，及光源的强弱无关，故AC正确，BD错误。

14.  【答案】

(1)   ；

(2)   ；

【解析】

(1)  分划板在图中 位置读数为 ，分划板在图中 位置读数为 。

(2)  根据双缝干涉条纹的间距公式 得：，相邻条纹的间距为：，由 代入数据得：。

15.  【答案】 ；

【解析】由图象可得：，则 ，所以光线从玻璃射入空气折射，即光由 经 到 。根据折射定律得 ，由图象得：，所以可得 ；当光线从玻璃射入空气折射，即光从光密介质射向光疏介质，当入射角大于临界角时，折射光线会消失，所以增大入射光线 的入射角时，折射光线会消失。

四、选择题

16.  【答案】D

【解析】简谐振动的弹簣振子，只有弹簧弹力做功，系统动能和弹性势能相互转化，系统总的机械能不变，ABC错误D正确。

17.  【答案】C

【解析】由图可知，点 是波峰与波峰相遇， 点是波谷与波谷相遇，它们均属于振动加强点；而 点都是波峰与波谷相遇，所以是振动减弱点。故C正确，ABD错误。

18.  【答案】C

【解析】由波形可以看出质点 在波峰、质点 在平衡位置，故质点 有最大的加速度，而质点 有最大的速度，A、B均错误；根据同侧法可以判断，若波沿 轴正方向传播，质点 此时向 轴正方向运动，C正确；若波沿 轴负方向传播，此时质点 开始从波峰向平衡位置运动，质点 已经从波谷向上运动了一段时间，故质点 先回到平衡位置，D错误。

五、填空题

19.  【答案】沿 方向的光线在 处发生全反射（答出在 处发生全反射即可）；

【解析】①该同学在圆弧一侧透过玻璃砖观察大头针 、 ，无论怎样调整观察视线，都不能看到 将 遮挡住的现象，这说明沿 方向的光线在 处发生了全反射，所以不能看到 将 遮挡住。②在光路图上作出法线，如图所示，折射率 等于入射角的正弦值比上出射角的正弦值，在计算的时候，要注意入射角为光线 与法线之间的夹角即为 ，折射角为 ，所以玻璃的折射率为：。

六、选择题

20.  【答案】B

【解析】本题易错点是忽视了波传播方向的不确定性而带来的多解。由图 ，据题意，由两个时刻的波形得到： 或 解得 ， 由波速公式 ，得 ，。