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专题07 机械波与光学-高考物理分题型多维刷题练
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专题07 机械波与光学
（第1小题-第7小题为单选题，第8小题-第10小题为多选题）
1．2022年全国声学大会即将在北京召开。本次大会致力于高端前沿学习活动，打造学习示范品牌。下列关于声现象说法正确的是（ ）
A．具有主动降噪功能的耳机是利用了声波的干涉原理
B．观察者听到远去的列车发出的汽笛声，音调会变高
C．校园内喇叭播出的音乐，高音比低音更容易发生衍射现象
D．超声波被血管中的血流反射后又被探测器接收，超声波的频率不会发生变化
【答案】A
【详解】A．具有主动降噪功能的耳机是利用了声波的干涉原理，故A正确；B．根据多普勒效应，波源与观察者距离变大时，观察者接收到的频率比波源频率低，故B错误；C．高音频率高，波长短，不容易发生衍射，容易被阻拦，故C错误；D．超声波被血管中的血流反射后，由于血液流动使反射的频率发生改变，即探测器接收的超声波频率发生变化，处于多普勒效应，故D错误。故选A。
2．图（a）为一列波在时的波形图，图（b）为媒质是平衡位置在处的质点P的振动图像，下列说法正确的是（ ）
A．波沿x轴正向传播 B．波在媒介中的传播速度为2m/s
C．时，P向y轴正方向运动 D．当时，P恰好回到平衡位置
【答案】C
【详解】A．图（b）为媒质是平衡位置在处的质点P的振动图像，则在时，振动方向为y轴负方向，则图（a）中，根据质点振动方向和传播方向在图像同一侧可知波的传播方向向左，故A错误；B．图（a）可知，机械波的波长为；图（b）可知振动周期为，则波速为
故B错误；
C．图（b）可知，在时P向y轴正方向运动，故C正确；D．图（b）可知，在时，P在y轴负方向最大位置，故D错误。
故选C。
3．5G是“第五代移动通信技术”的简称，其最显著的特征之一是具有超高速的数据传输速率。5G信号一般采用3.3×109~6×109 Hz频段的无线电波，而现行第四代移动通信技术4G的频段范围是1.88×109~2.64×109 Hz，则（ ）
A．5G信号相比于4G信号更不容易绕过障碍物，所以5G通信需要搭建更密集的基站
B．5G信号比4G信号所用的无线电波在真空中传播得更快
C．空间中的5G信号和4G信号相遇会产生干涉现象
D．5G信号是横波，4G信号是纵波
【答案】A
【详解】A．5G信号的频率更高，则波长小，故5G信号更不容易发生明显的衍射现象，因此5G信号相比于4G信号更不容易绕过障碍物，所以5G通信需要搭建更密集的基站，故A正确；B．任何电磁波在真空中的传播速度均为光速，故传播速度相同，故B错误；C．5G信号和4G信号的频率不一样，不能发生干涉现象，故C错误；D．电磁波为横波，可以发生偏振现象，故D错误。故选A。
4．2018年6月，2018年亚洲消费电子展中，华为产品线总裁何刚发表了《移动影像未来》的主题演讲，演讲中提出，下一代华为手机将引入“飞秒（fs）成像技术”。飞秒成像技术是指相机发出飞秒级的激光，每1飞秒拍摄一张图片，已知1fs=10-15s，则光在1飞秒时间内传播的距离是（ ）
A．3×10-4m B．3×10-6m C．3×10-7m D．3×10-9m
【答案】C
【详解】根据公式
解得
故选C。
5．如图所示，一束白光通过三棱镜发生色散，a、b是其中的两束单色光，这两束光相比较（ ）
A．在真空中，a光的速度大
B．在真空中，a光的波长大
C．三棱镜对b光的折射率小
D．光从三棱镜中射向空气，b光的临界角大
【答案】B
【详解】A．在真空中光速都相同，都为，故A错误；
BC．由题图可看出，a光的折射角大于b光的折射角，根据折射定律有
而b光的折射角更大，因此
随着光的波长增大，同一物质对其的折射率减小，可知
故B正确，C错误；D．根据
可知
故D错误。故选B。
6．关于电磁振荡和电磁波，下列说法正确的是（ ）
A．医院放射科对病人进行胸透使用的是射线
B．LC振荡电路中的电容变大，其振荡频率也变大
C．红外传感技术的原理是所有的物体都会发射紫外线
D．周期性变化的电场与磁场可以相互激发，形成电磁波
【答案】D
【详解】A.医院放射科对病人进行胸透使用的是X射线，故A错误；B.LC振荡电路中的电容变大，其振荡频率变小，故B错误；C.红外传感技术的原理是所有的物体都会发射红外线，故C错误；D.周期性变化的电场与磁场可以相互激发，形成电磁波，故D正确。故选D。
7．某同学采用图甲所示的实验装置研究光的干涉与衍射现象，狭缝的宽度d可调，狭缝到屏的距离为L。同一单色光垂直照射狭缝，实验中分别在屏上得到了图乙，图丙所示图样。下列描述正确的是（ ）
A．图乙是光的衍射图样
B．照射两条狭缝时，增加狭缝宽度，其他条件不变，图乙中相邻暗条纹的中心间距增大
C．照射两条狭缝时，增加距离L，其他条件不变，图乙中相邻暗条纹的中心间距增大
D．照射两条狭缝时，若光从狭缝到屏上P点的路程差为半波长的奇数倍，P点处一定是明条纹
【答案】C
【详解】A．图乙中的条纹等间距，所以是双缝干涉条纹图样，A错误；BC．根据干涉公式
当增加狭缝宽度d其他不变时，干涉条纹的中心间距减小，当增加距离L其他不变时，干涉条纹的中心间距增大，B错误，C正确；D．光的路程差为半波长的奇数倍时，为相互减弱区，即暗条纹，故P点一定是暗条纹，D错误。故选C。
8．下列说法正确的是（ ）
A．麦克斯韦第一次用实验证实了电磁波的存在
B．单摆做简谐运动的周期（或频率）跟振幅及摆球质量无关
C．多普勒效应是指由于波源或观察者的运动而出现的观测频率与波源频率不同的现象
D．火车过桥要减速，是为使驱动力频率远离桥梁的固有频率，以免发生共振损坏桥梁
【答案】BCD
【详解】A．麦克斯韦预言了电磁波存在，赫兹第一次用实验证实了电磁波的存在，故A错误；
B．根据单摆周期公式，单摆做简谐运动的周期（或频率）跟振幅及摆球质量无关，故B正确；
C．多普勒效应是指由于波源或观察者的运动而出现的观测频率与波源频率不同的现象，故C正确；D．火车过桥要减速，是为使驱动力频率远离桥梁的固有频率，以免发生共振损坏桥梁，故D正确。
故选BCD。
9．2021年7月1日上午，中国共产党成立100周年庆祝大会在北京天安门隆重举行，中央广播电视总台全程直播。央视首次使用5G网络代替传统微波技术进行移动4K高清视频直播，5G技术大带宽、低时延的技术优势在直播中得以充分展现，全国人民看到了精彩的现场直播。下列说法正确的是（ ）
A．现场影像资料传输的时候利用了5G高速网络，5G网络技术使用更高频率的传输波段，单个基站覆盖范围更大，更利于信号绕过障碍传播
B．在广场上两个喇叭之间行走时，听到声音忽高忽低是两个喇叭发出的声波的干涉造成的
C．现场摄影师使用的照相机镜头采用镀膜技术增加透射光，膜的厚度为入射光在真空中波长的 ，这是利用了光的薄膜干涉原理
D．当天活动结束后有演职人员发现，前方路面有水可以看到前方行车的倒影，但是走到前方发现路面无水，这是因为柏油马路温度较高，靠近地表的空气密度减少，发生了全反射
【答案】BCD
【详解】A．现场影像资料传输的时候利用了5G高速网络，5G网络技术使用更高频率的传输波段，意味着波长更短，缺点就是单个基站覆盖范围小，需要更多基站才能实现信号全覆盖，故A错误；B．广场上两个喇叭之间行走时，听到声音忽高忽低是两个喇叭发出的声波的干涉造成的，故B正确；C．现场摄影师使用的照相机镜头采用镀膜技术增加透射光，这是利用了光的薄膜干涉原理，故C正确；D．当前方路面有水可以看到前方行车的倒影，但是走到前方发现路面无水，这是因为柏油马路温度较高，靠近地表的空气密度减少，光在传播过程中发生了全反射，故D正确。故选BCD。
10．人类利用激光干涉法探测到13亿年前黑洞合并发出的传到地球的引力波，证实了爱因斯坦100多年前在广义相对论中有关引力波的预言。如图所示，引力波是一种时空涟漪，其发现的意义就像一个失聪的人突然拥有了听觉，从此获得感知世界的新能力。以下说法正确的是（ ）
A．人类可以从引力波中获得13亿年前的信息
B．具有质量的物体能产生引力波
C．干涉是波特有的性质，所以激光也是一种波
D．引力波的传播需要空气作为介质
【答案】ABC
【详解】A．波本身就携带信息，故A正确；B．具有质量的物体能产生引力波，故B正确；C．一切波都能发生干涉现象，故C正确；D．引力波可以在真空中传播，故D错误。
（第1小题-第7小题为单选题，第8小题-第10小题为多选题）
1．如图，弹簧振子在A、B间做简谐振动，O点为平衡位置。在小球动能增大的过程中（ ）
A．弹簧对小球做正功，弹簧振子机械能增大
B．弹簧对小球做负功，弹簧振子机械能增大
C．弹簧对小球做正功，弹簧振子机械能不变
D．弹簧对小球做负功，弹簧振子机械能不变
【答案】C
【详解】小球所受合外力等于弹簧弹力，小球动能增大的过程中，根据动能定理可知弹簧对小球做正功，而弹簧和小球组成的系统，即弹簧振子所受外力不做功，机械能守恒。故选C。
2．电磁波已广泛运用于很多领域。下列关于电磁波的说法符合实际的是（ ）
A．根据多普勒效应可以判断遥远天体相对于地球的运动速度
B．常用的遥控器通过发出紫外线脉冲信号来遥控电视机
C．电磁波不能产生衍射现象
D．变化的电场一定产生变化的磁场
【答案】A
【详解】A．由于波源与接受者的相对位移的改变，而导致接受频率的变化，称为开普勒效应，所以可以判断遥远天体相对于地球的运动速度。故A正确；B．常用的遥控器通过发出红外线脉冲信号来遥控电视机。故B错误；C．电磁波能产生衍射现象。故C错误；D．由麦克斯韦电磁场理论可知均匀变化的电场产生恒定的磁场。故D错误。故选A。
3．如图所示为半圆形玻璃砖，O为圆心，AB是水平直径，C为AO中点，一束单色光斜射到C点，逐渐改变入射方向，当入射光与AB面夹角为θ时，折射光线从圆弧的最高点D点射出，则玻璃砖对光的折射率为（ ）
A． B． C． D．
【答案】C
【详解】光路图如图所示
设点折射角为，由几何关系可知
根据折射定律可得
故选C。
4．完全失重时，液滴呈球形，气泡在液体中将不会上浮。2021年12月，在中国空间站“天宫课堂”的水球光学实验中，航天员向水球中注入空气形成了一个内含气泡的水球。如图所示，若气泡与水球同心，在过球心O的平面内，用单色平行光照射这一水球。下列说法正确的是（ ）
A．此单色光从空气进入水球，频率一定变大
B．此单色光从空气进入水球，频率一定变小
C．若光线1在M处发生全反射，光线2在N处一定发生全反射
D．若光线2在N处发生全反射，光线1在M处一定发生全反射
【答案】C
【详解】AB．光的频率是由光源决定的，与介质无关，频率不变，AB错误；CD．如图可看出光线1入射到水球的入射角小于光线2入射到水球的入射角，则光线1在水球外表面折射后的折射角小于光线2在水球外表面折射后的折射角，设水球半径为R、气泡半径为r、光线经过水球后的折射角为α、光线进入气泡的入射角为θ，根据几何关系有
则可得出光线2的θ大于光线1的θ，故若光线1在M处发生全反射，光线2在N处一定发生全反射，C正确、D错误。故选C。
5．某种“冷光灯”如图。其后面的反光镜表面涂有一层透明的薄膜，利用干涉原理，可将灯光中具有明显热效应的那部分电磁波叠加相消。被叠加相消的是（ ）
A．红外线 B．红光 C．紫光 D．紫外线
【答案】A
【详解】红外线具有明显热效应，被叠加相消的是红外线。故选A。
6．下列说法正确的是（ ）
A．光照射细金属丝，在其后的阴影中有亮线，这是光的干涉现象
B．通过两支夹紧的笔杆间缝隙看发白光的灯丝能观察到彩色条纹，这是光的偏振现象
C．看立体电影时需要戴特制的眼镜，这是利用了光的偏振现象
D．肥皂泡在阳光下出现彩色条纹，这是光的全反射现象
【答案】C
【详解】A．光照射细金属丝，在其后的阴影中有亮线，说明光能够绕过细金属丝，这是光的衍射现象，故A错误；B．通过两支夹紧的笔杆间缝隙看发白光的灯丝，由于此时缝隙的尺寸与光波长相近，所以能够发生衍射现象，且由于白光是复色光，其包含了不同波长的光，这些不同波长的光衍射形成的中央亮条纹宽度不一，所以会观察到彩色条纹，故B错误；C．放映立体电影时，两架放映机射出的光通过偏振片后形成偏振光，左右两架放映机前的偏振片的透振方向相互垂直，因而产生的两束偏振光的偏振方向也相互垂直，这两束偏振光投射到银幕上再反射到观众席时偏振方向不变，此时观众用通过佩戴透振方向相互垂直的偏振眼镜，使得左眼只看到左侧放映机放出的画面，右眼只看到右侧放映机放出的画面，从而产生立体感，所以这是利用了光的偏振现象，故C正确；D．通常而言，不同位置的肥皂膜，厚度不同，因此在膜上的不同位置，来自前后两个面的反射光的路程差不同，在某些位置，这两列波叠加后相互加强，出现了亮条纹，在另一些位置，叠加后相互削弱，出现了暗条纹。由于不同颜色的光波长不同，导致从肥皂膜的前后两面反射的光在不同位置相互加强，所以从肥皂膜上看到的亮条纹的位置也会不同，薄膜上不同颜色的光的条纹的明暗位置不同，相互交错，看上去呈彩色，所以这是薄膜干涉中的色散现象，故D错误。故选C。
7．物理学基于观察与实验，建构物理模型，应用数学等工具，通过科学推理和论证，形成系统的研究方法和理论体系。下列说法正确的是（ ）
A．忽略带电体的形状和大小，用“点电荷”表示带电体的方法，是运用了类比法
B．牛顿运用理想实验法发现“力不是维持物体运动的原因”
C．伽利略应用逻辑推理与实验相结合的方法得出“重物与轻物下落同样快”的结论
D．法拉第用实验证明了电磁波的存在
【答案】C
【详解】A．忽略带电体的形状和大小，用“点电荷”表示带电体的方法，是运用了理想模型法，故A错误；B．伽利略运用理想实验法发现“力不是维持物体运动的原因”，故B错误；C．伽利略应用逻辑推理与实验相结合的方法得出“重物与轻物下落同样快”的结论，故C正确；D．赫兹用实验证明了电磁波的存在，故D错误。故选C。
8．一个单摆在地面上做受迫振动，其共振曲线（振幅A与驱动力频率f的关系）如图所示，则（ ）
A．此单摆的固有周期约为2s B．此单摆的摆长约为1m
C．若摆长增大，单摆的固有频率增大 D．若摆长增大，共振曲线的峰将向左移动
【答案】ABD
【详解】当驱动力频率等于固有频率时，发生共振。由共振曲线可知，此单摆的固有频率为0.5Hz，固有周期为
T=2s
由单摆周期公式
摆长为
若摆长增大，单摆的固有周期增大，固有频率减小，则共振曲线的峰将向左移动。故选ABD。
9．如图所示为一列沿x轴正方向传播的简谐横波，实线为t=0时刻的波形图，虚线为t=0.9 s时的波形图，已知波的周期T>0.9 s，则（ ）
A．在t=0.45 s时，Q点到达平衡位置且向下运动
B．在t=0.45 s时，Q点到达平衡位置且向上运动
C．经过4.5 s，P点通过的路程为2 m
D．经过4.5 s，P点通过的路程为20 m
【答案】BC
【详解】AB．由图可知，简谐横波的波长
依题意，波的周期T>0.9 s则经，传播的距离为
可知传播的时间为
解得
可知波速为
在t=0.45 s时，该波传播的距离为
根据波形的平移法可得Q点到达平衡位置且向上运动。故A错误；B正确；CD．根据上面选项分析可得
则P点通过的路程为
故C正确；D错误。故选BC。
10．如图所示，甲、乙两块透明介质，折射率不同，截面为圆周，半径均为，对接成半圆。一光束从点垂直射入甲中，，在点恰好发生全反射，从乙介质D点（图中未画出）射出时，出射光线与BD连线间夹角为15°。已知光在真空中的速度为，则有（ ）
A．乙介质的折射率为 B．甲介质的折射率为
C．光由到传播的时间为 D．光由到传播的时间为
【答案】AC
【详解】AB．如图
由几何关系知，甲介质中，临界角为45°，有
解得
乙介质中，光束在D点发生折射，入射角，折射角，可得乙介质折射率为
故A正确；B错误；CD．光在甲介质中传播速度为
光在甲介质中传播距离为
光在甲介质中传播时间为
光在乙介质中传播速度为
光在乙介质中传播距离为
光在乙介质中传播时间为
光由到传播的时间为
故C正确D错误。故选AC。
（第1小题-第7小题为单选题，第8小题-第10小题为多选题）
1．图中O点为单摆的固定悬点，现将摆球（可视为质点）拉至A点，此时细线处于张紧状态，释放摆球，摆球将在竖直平面内的A、C之间来回摆动，摆动到A点时用激光烧断细绳，则摆球（ ）
A．加速度沿图中1所示方向
B．沿图中2所示方向做自由落体运动
C．加速度沿图中3所示方向
D．沿图中4所示方向飞出
【答案】B
【详解】摆球摆动至A点时，因为已经到达了摆动的最高点，所以瞬时速度为零；此时如果烧断细线，则拉力消失，小球将从A点开始沿着图中2所示的方向做自由落体运动。故选B。
2．某同学注意到手机摄像头附近有一个小孔，查阅手机说明后知道手机内部小孔位置处安装了降噪麦克风。进一步翻阅技术资料得知：降噪麦克风通过降噪系统产生与外界噪音相位相反的声波，与噪音叠加从而实现降噪的效果。如图是理想情况下的降噪过程，实线对应环境噪声，虚线对应降噪系统产生的等幅反相声波。则（ ）
A．降噪过程实际上是声波发生了干涉 B．降噪过程可以消除通话时的所有背景杂音
C．降噪声波与环境噪声的传播速度不相等 D．P点经过一个周期传播的距离为一个波长
【答案】A
【详解】AC．由图看出，降噪声波与环境声波波长相等，又由机械波传播的速度由介质决定可知降噪声波与环境噪声的传播速度相等，则两列波频率相同，叠加时产生干涉，由于两列声波等幅反相，所以振动减弱，起到降噪作用，A正确、C错误；B．降噪过程不能消除通话时的所有背景杂音，只能消除与降噪声波频率相同的杂音，B错误；D．P点并不随波移动，D错误。故选A。
3．某同学注意到手机摄像头附近有一个小孔，查阅手机说明后知道手机内部小孔位置处安装了降噪麦克风。进一步翻阅技术资料得知：降噪麦克风通过降噪系统产生与外界噪音相位相反的声波，与噪音叠加从而实现降噪的效果。如图是理想情况下的降噪过程，实线对应环境噪声，虚线对应降噪系统产生的等幅反相声波。则（ ）
A．降噪声波与环境噪声的频率不相等
B．降噪过程可以消除通话时的所有背景杂音
C．降噪过程实际上是声波发生了干涉
D．P点经过一个周期传播的距离为一个波长
【答案】C
【详解】AC．由图看出，降噪声波与环境声波波长相等，又由机械波传播的速度由介质决定可知降噪声波与环境噪声的传播速度相等，则两列波频率相同，叠加时产生干涉，由于两列声波等幅反相，所以振动减弱，起到降噪作用，选项A错误，C正确；B．降噪过程不能消除通话时的所有背景杂音，只能消除与降噪声波频率相同的杂音，选项B错误；D．P点并不随波移动，选项D错误。故选C。
4．如图是蓝色大闪蝶，在阳光下可以看到其翅膀灿烂闪烁。蓝色大闪蝶的翅膀表面有凸起的翅脊，这些翅脊有一串类似台阶的结构，光照射翅脊上“台阶结构”的典型光路如图所示，则（ ）
A．翅膀灿烂闪烁是光的色散现象
B．翅膀灿烂闪烁是光的全反射现象
C．光经翅脊反射后的频率变为原来的
D．光在空气中的波长约是在翅脊中波长的1.5倍
【答案】D
【详解】AB.翅膀凸起的翅脊上的“台阶结构”都隔着空气层，自然光会不断在空气层和“台阶结构”里发生反射和折射，蓝色大闪蝶无论是它的厚度、材质、还是它树状脊脉上的“台阶结构”的位置，都适合蓝色光发生相干干涉，鳞片绽放出的绚丽光彩，正是蓝光干涉的产物，故AB错误；C.光经过反射后的频率不变，故C错误；D.因为翅膀折射率为1.5，所以光在空气中的速度和翅脊中速度之比为1.5，由于频率不变，波长和波速成正比，所以光在空气中的波长约是翅脊中波长的1.5倍，故D正确。故选D。
5．某实验小组用完全相同的双缝干涉实验装置进行实验，仅换用频率不同的单色光a、b得到的干涉图样分别如图甲、乙所示，下列说法中不正确的是（ ）
A．a光子的能量大于b光子的能量
B．a光更容易发生明显的衍射现象
C．单色光a在水中的传播速度比b光快
D．从同一种介质射入空气发生全反射时，a光的临界角大于b光的临界角
【答案】A
【详解】A、根据知，在屏幕上相邻的两条亮纹间距越大，则光的波长较长，则a光波长较大，由知频率越短，则a光子的能量越小，故A错误。
B、a光波长大于b光波长，则a光比b光更容易发生明显的衍射现象，故B正确。
C、a光的波长长，则频率小，则折射率小，根据知在介质中传播速度大。故C正确。
D、从同一种介质射入空气发生全反射时，临界角，可知a光的临界角大于b光的临界角，故D正确。故选A。
6．各种电磁波的应用下列说法中正确的是（ ）
①夏天太阳光把地面晒得发热是因为可见光的热效应在各种电磁波中是最强的
②医院里用射线进行人体透视，是因为它是各种电磁波中穿透本领最大的
③验钞机验钞票真伪体现了紫外线的荧光效应
④在热学中所说的热辐射就是红外线辐射
A．①② B．①③ C．②④ D．③④
【答案】D
【详解】热效应最强的是红外线，热辐射即红外线辐射，①错误，④正确；穿透本领最强的是射线，②错误；验钞机验钞票真伪体现了紫外线的荧光效应，③正确。故选D。
7．一弹簧振子作简谐振动，周期为。下列说法正确的是（ ）
A．若，则在时刻和时刻弹簧的长度相等
B．若，则在时刻和时刻振子运动加速度相等
C．若时刻和时刻振子运动位移的大小相等、方向相同，则等于的整数倍
D．若时刻和时刻振子运动速度的大小相等、方向相反，则等于的奇数倍
【答案】B
【详解】A．一弹簧振子做简谐运动，周期为T，若，则在t时刻和（）时刻振子的位移相反，在t时刻和（）时刻弹簧长度可能不相等，故A错误；B．一弹簧振子做简谐运动，周期为T，若，则在t时刻和（）时刻振子的位移相同，t时刻和（）时刻振子运动的加速度一定相等，故B正确；C．一弹簧振子做简谐运动，周期为T，若t和（）时刻振子运动位移大小相等，方向相同，表示质点经过同一位置，则不一定等于T的整数倍，故C错误；D．一弹簧振子做简谐运动，周期为T，若t和（）时刻振子运动速度大小相等，方向相反，振子可能经过与平衡位置对称的位置，则有可能不等于的整数倍，也可能振子以相反的速度方向经过同一个点，故D错误。故选B。
8．关于机械波的概念和现象，下列说法正确的是（ ）
A．质点振动的方向总是垂直于波传播的方向
B．任一振动质点每经过一个周期沿着波的传播方向移动一个波长
C．相隔一个周期的两时刻，机械波的图像相同
D．当两列机械波相遇时，在相遇区域，任一点的总位移等于两列波分别引起的位移的矢量和
【答案】CD
【详解】A．横波中质点的振动方向总是垂直于波的传播方向，纵波中质点的振动方向总是平行于波的传播方向，故A错误；B．任一振动质点只是在其平衡位置附近做往复运动，并不会随着波的传播方向移动，故B错误；C．相隔一个周期的两个时刻，质点通过一个周期的运动后回到了原位置，所以机械波的图像相同，故C正确；D．当两列机械波相遇时，在相遇区域，任一点的总位移等于两列波分别引起的位移的矢量和，故D正确。故选CD。
9．下列说法正确的是（ ）
A．如图甲肥皂膜上出现的干涉条纹是灯焰直接发出的光与肥皂膜上的反射光产生干涉的结果
B．如图乙为了拍出更清晰的汽车内景照片，可在相机镜头上加偏振片以减弱汽车挡风玻璃表面反射光的影响
C．如图丙是电子束穿过铝箔后的衍射图样，说明实物粒子具有波动性
D．如图丁是紫外线消毒灯，紫外线灯消毒的工作原理利用了光电效应
【答案】BC
【详解】A．肥皂膜上出现的干涉条纹的产生是由于光线在膜前后表面反射形成的两列光波的叠加形成的，故A错误；B．可在相机镜头上加偏振片可以减弱汽车挡风玻璃表面反射光的影响，故B正确；C．衍射是波特有的现象，电子束穿过铝箔后的衍射图样，说明实物粒子具有波动性，故C正确；D．紫外线消毒是利用了紫外线可以杀菌的特性，故D错误。故选BC。
10．如图所示，两细束不同颜色的平行光a、b射向矩形玻璃砖（置于空气中）的下表面，设玻璃砖足够长，发现玻璃砖的上表面只有一束光线射出，则下列说法中正确的是（ ）
A．在玻璃砖中a光的传播速度大于b光的传播速度
B．若从同一介质射入真空，发生全反射时a光的临界角比b光的小
C．通过同一双缝于涉装置产生的干涉条纹间距
D．发生光电效应时，同种金属对于a、b两束光，相应的遏止电压分别为Ua和Ub，则
【答案】AC
【详解】根据题意，画出光路图，如图所示
由折射定律可知，光的折射率大于光的折射率
A．由公式可知，由于光的折射率大于光的折射率，则在玻璃砖中a光的传播速度大于b光的传播速度，故A正确；B．由公式可知，由于光的折射率大于光的折射率，若从同一介质射入真空，发生全反射时a光的临界角比b光的大，故B错误；CD．由于光的折射率大于光的折射率，则光的频率大于光的频率，光的波长小于光的波长，由公式可得，通过同一双缝于涉装置产生的干涉条纹间距
由公式可得，发生光电效应时，同种金属对于a、b两束光，相应的遏止电压分别为Ua和Ub，则
故D错误，C正确。故选AC。
（第1小题-第7小题为单选题，第8小题-第10小题为多选题）
1．如图甲所示，一单摆做小角度摆动，从某次摆球由左向右通过平衡位置开始计时，摆球相对平衡位置的位移x随时间t变化的图像如图乙所示。不计空气阻力，取重力加速度g=10m/s2。对于这个单摆的振动过程，下列说法正确的是（ ）
A．单摆的摆长约为1.0m
B．单摆的位移随时间变化的关系式为x=16sinπt（cm）
C．从t=0.5s到t=1.0s的过程中，摆球的重力势能逐渐增大
D．从t=1.0s到t=1.5s的过程中，摆球所受回复力逐渐减小
【答案】A
【详解】A．由题图乙可知单摆的周期
T=2s
振幅
A=8 cm
由单摆的周期公式
代入数据可得
L≈1m
故A正确；B．由
可得
ω=π rad/s
则单摆的位移x随时间t变化的关系式为
x=Asin ωt=8sin πt cm
故B错误；C．从t=0.5s到t=1.0s的过程中，摆球从最高点运动到最低点，重力势能减小，故C错误；D．从t=1.0s到t=1.5s的过程中，摆球的位移增大，回复力增大，故D错误。故选A。
2．一洗衣机在正常工作时非常平稳，当切断电源后，发现洗衣机先是振动越来越剧烈，然后振动再逐渐减弱，对这一现象，下列说法正确的是（ ）
A．正常工作时，洗衣机波轮的运转频率比洗衣机的固有频率小
B．正常工作时，洗衣机波轮的运转频率等于洗衣机的固有频率
C．当洗衣机振动最剧烈时，波轮的运转频率恰好等于洗衣机的固有频率
D．切断电源后，发现洗衣机原来一定是没有放平稳
【答案】C
【详解】洗衣机切断电源，波轮的转动逐渐慢下来，在某一小段时间内洗衣机发生了强烈的振动，说明此时波轮的频率与洗衣机固有频率相同，发生了共振。此后波轮转速减慢，则驱动力频率小于固有频率，所以共振现象消失，洗衣机的振动随之减弱，所以正常工作时，洗衣机波轮的运转频率比洗衣机的固有频率大。故选C。
3．如图所示，在同一种介质中两列简谐横波甲、乙沿x轴方向相向传播．甲向左传播，乙向右传播．时刻，甲、乙两列波的波形前端刚好分别传到和处的两点，已知乙波的波速，下列说法中错误的是（ ）
A．时，处的质点P沿y轴正方向运动
B．甲、乙振动周期不相等
C．P、Q两质点振动方向始终相反
D．处的质点在时的位移为
【答案】C
【详解】A．时，处的质点P仅在甲波形上，甲波沿x轴负方向传播，P由其右端邻近质点带动，下一时刻位置要升高，所以此刻P沿x轴正方向运动，故A不符合题意；C．甲、乙在同一介质中传播，波速相同，都为，由图知甲波长为，则甲波波源的振动频率为
乙的波长为，则乙波波源的振动频率为
由于两列波波长不同，频率不同，在两列波共同传播区域无法形成稳定的振动加强区域和减弱区域，所以P、Q两质点不可能振动方向始终相反，故C符合题意；BD．甲和乙的周期分别为
由于，所以时处的质点处于甲的波峰位置，位移为；经过，乙波向右移动
则处的质点也处于乙的波峰位置，位移也为，根据波的叠加原理，此刻处的质点为，故BD不符合题意。故选C。
4．材质不同的两根细绳在O点连接，拉直后静置于光滑水平地板上，在水平面内沿着绳子和垂直于绳子建立如图所示的直角坐标系。两位同学分别在绳的两端A、B以相同频率同时振动，绳上形成甲、乙两列相向传播的绳波，经过一个周期后，各点坐标如图所示。已知在波传播的过程中各点的平衡位置保持不变，则下列说法正确的是（ ）
A．A、B两点振动方向始终相同 B．机械波在左右两根细绳上的传播速度之比为3:2
C．两列波形成的第一个波峰可能在O点相遇 D．振动稳定后，O点的振幅为15cm
【答案】D
【详解】A．由图可知，A的起振方向向下，B的起振方向向上，而A、B同时起振，故A、B两点的振动方向始终相反，故A错误；B．左绳上传播的波长为
右绳上传播的波长为
而两机械波的周期相同，根据
可知
故B错误；C．左绳上的机械波，第一个波峰到达O点所需时间为
右绳上的机械波，第一个波峰到达O点所需时间为
所以不可能同时到达，即两列波形成的第一个波峰不可能在O点相遇，故C错误；D．O点到A点的距离满足
O点到B点的距离满足
但是由于B点的起振方向和A点相反，因此左右两列波在O点的振动相互减弱，即O点振幅满足
故D正确。故选D。
5．如图所示，甲、乙、丙、丁四幅图摘自课本，下列说法正确的是（ ）
A．图甲单色光通过狭缝形成条纹是光的偏振现象
B．图乙灯焰在肥皂膜上形成条纹是光的衍射现象
C．图丙相机拍摄时减弱了玻璃表面的反射光是应用了干涉原理
D．图丁水黾能停在水面是由于液体表面张力作用
【答案】D
【详解】A．图甲单色光通过狭缝形成条纹是光的衍射现象，故A错误；B．图乙灯焰在肥皂膜上形成条纹是光的干涉现象，故B错误；C．图丙用相机拍摄玻璃后的景物时，往往在镜头前加装一个偏振片以减弱反射光的强度，使照片清晰，应用光的偏振现象，故C错误；D．图丁水黾能停在水面是由于液体表面张力作用，故D正确。故选D。
6．如图所示为长方体均匀玻璃砖的截面。现有、两种单色光组成的复合光，从点射入玻璃砖，其折射光线分别沿、方向。下列说法正确的是（ ）
A．玻璃对、的折射率关系为
B．、在玻璃中的传播速度关系为
C．、两种光单个光子的能量关系为
D．若、都在玻璃中发生全反射，的临界角大于的临界角
【答案】C
【详解】A．由图中可知，光的偏折程度更大，所有，故A错误；B．由光在介质中的传播速度可知，，故B错误；C．光的折射率越大，光子的频率越大，由光子的能量可知，，故C正确；D．由全反射的临界角可知，的临界角小于的临界角，故D错误。故选C
7．如图所示，、为两束颜色不同的单色光，它们以不同的入射角射入等腰梯形玻璃棱镜，两条射出光能合为一束，下列说法正确的是（ ）
A．在同种介质中，光的波长比光的波长短
B．光在真空中的光速比光大
C．若两束光通过同一双缝装置且都能形成干涉图样，则光条纹间距较大
D．若光能使某种金属发生光电效应，光也能使该金属发生光电效应
【答案】D
【详解】A．根据题意画出光路图，如图所示
两光束射出棱镜时，折射角相同，光的入射角小，光的入射角大，可知光的折射率大，光的折射率小，故在同种介质中，光的波长大于光的波长，A错误；
B．不同颜色的光在真空中的传播速度相同，B错误；C．根据公式
由于光的波长大于光的波长，可知若两束光通过同一双缝装置且都能形成干涉图样，则光条纹间距较大，C错误；D．由于光的波长大于光的波长，可知光的频率小于光的频率，即光的光子能量小于光的光子能量，若光能使某种金属发生光电效应，光也能使该金属发生光电效应，D正确。
故选D。
8．受迫振动和共振的理解某振动系统的固有频率为，在周期性驱动力的作用下做受迫振动，驱动力的频率为。若驱动力的振幅保持不变，则下列说法正确的是（ ）
A．当时，该振动系统的振幅随增大而减小
B．当时，该振动系统的振幅随减小而增大
C．该振动系统的振动稳定后，振动的频率等于
D．当时，该振动系统一定发生共振
【答案】BD
【详解】AB．振动系统做受迫振动的振幅随驱动力的频率变化的规律如图所示，则当时，该振动系统的振幅随增大而增大，当时，该振动系统的振幅随减小而增大，选项A错误，B正确；
C．稳定时系统的频率等于驱动力的频率，选项C错误；
D．根据共振产生的条件可知，当时，该振动系统一定发生共振，选项D正确。
故选BD。
9．如图，甲为一列沿轴传播的简谐波在时刻的波形。图乙表示该波传播的介质中处的质点从时起的振动图象，则（ ）
A．波传播的速度为
B．波沿轴正方向传播
C．，质点的位移沿轴正方向
D．，处的质点的加速度沿轴负方向
【答案】AD
【详解】AB．由乙图知，t=1s时刻，质点a向上运动，在甲图上，由波形的平移可知，该波沿x轴负方向传播；由乙图知，质点的振动周期为T=0.2s,由甲图知，波长λ=4m,则波速为
故A正确B错误；
C．根据图乙可知，，质点在负向最大位移处，位移沿轴负方向，故C错误；D．，图甲再传播，处的质点到达波峰位置，加速度沿轴负方向，故D正确。
故选AD。
10．把一个平行玻璃板压在另一个平行玻璃板上，一端用薄片垫起，构成空气劈尖，让单色光从上方射入（如图），这时可以看到明暗相间的条纹。下面关于条纹的说法中正确的是（ ）
A．将薄片向着劈尖移动使劈角变大时，条纹变疏
B．将薄片远离劈尖移动使劈角变小时，条纹变疏
C．将薄片向着劈尖移动使劈角变大时，条纹变密
D．将薄片向着劈尖移动使劈角变大时，条纹不变
【答案】BC
【详解】由于薄膜干涉中相邻亮条纹对应的薄膜厚度差恒定，将薄片向着劈尖移动使劈角变大时，相邻亮条纹间距变小，所以干涉条纹会变密；将薄片远离劈尖移动使劈角变小时，相邻亮条纹间距变大，所以干涉条纹会变疏；故AD错误，BC正确。故选BC。
（第1小题-第7小题为单选题，第8小题-第10小题为多选题）
1．一个有固定转动轴的竖直圆盘如图甲所示，圆盘转动时，固定在圆盘上的小圆柱带动一个T形支架在竖直方向振动，T形支架的下面系着一个由弹簧和小球组成的振动系统，小球做受迫振动，圆盘静止时，让小球做简谐运动，其振动图像如图乙所示（以竖直向上为正方向），下列说法正确的是（ ）
A．t=1s到t=2s小球所受的回复力增加，且方向为x轴正向
B．t=2s到t=3s弹簧弹性势能一定减小
C．若圆盘以30r/min匀速转动，小球振动达到稳定时其振动的周期为2s
D．若圆盘正以30r/min匀速转动，欲使小球振幅增加则可使圆盘转速适当增大
【答案】C
【详解】A．以竖直向上为正方向，到小球从最低点向平衡位置振动，偏离平衡位置位移方向为负，大小正在减小，由
可知所受的回复力减小，方向为x轴正向，故A错误；
B．到小球从平衡位置向最高点振动，小球可能会经过弹簧的原长，则弹簧弹性势能可能先减小后增大，故B错误；C．若圆盘以匀速转动，其周期为
小球振动达到稳定时其振动的周期等于驱动的周期为，故C正确；
D．由图乙可知，小球振动的固有周期为
若圆盘正以匀速转动时，有
欲使小球振幅增加则要增大驱动力的周期，可使圆盘转速适当减小，故D错误。故选C。
2．两列简谐横波在同一介质中沿直线相向传播。M点在之间，到的距离，到的距离，如图甲所示。时刻，向右传的波恰好传到点。图乙为此后两列波分别在M点引起的振动图像，其中实线为向右传播的波经过M点时，M点的振动图像，虚线为向左传播的波经过M点时，M点的振动图像。则（ ）
A．时，M点在平衡位置下方且向平衡位置运动
B．两列波的波长均为
C．稳定后点为振动减弱点
D．在内M点的路程为
【答案】C
【详解】A．时，M参与两列波振动位置，在虚线数值大，叠加后位于平衡位置下方且远离平衡位置，A错误；
B．由图可知，向右传的波速为
两列波的周期都是2s，故
B错误；
C．由题可知，到M之间的距离刚好两个波长，故稳定后和M两点的振动情况相同，稳定后M点为振动减弱点，那么稳定后点也是振动减弱点，C正确；D．在内做了两次全振动，M点没振动，M点振幅3cm，路程12cm，M点振幅为1cm，路程为4cm，故内M点的路程为16cm，D错误。故选C。
3．分析下列所描述的四个物理现象：①听到迎面而来越来越尖锐的汽笛声；②夏天里一次闪电过后，有时会雷声轰鸣不绝；③水塘中的水波能绕过障碍物继续传播；④围绕振动的音叉转一圈会听到忽强忽弱的声音。这些现象分别是波的（ ）
A．多普勒效应、衍射现象、反射现象、干涉现象
B．干涉现象、衍射现象、多普勒效应、折射现象
C．多普勒效应、反射现象、衍射现象、干涉现象
D．多普勒效应、反射现象、干涉现象、衍射现象
【答案】C
【详解】①听到迎面而来的尖锐汽笛声，即汽车靠近时感觉音调升高，这是多普勒效应造成的； ②夏天里一次闪电过后，有时会雷声轰鸣不绝，是因为声音在云层之间来回反射造成的； ③水塘中的水波能绕过障碍物继续传播，这是水波的衍射现象； ④围绕振动的音叉转一圈会听到忽强忽弱的声音，是音叉发出两个频率相同的声波相互叠加，出现加强区和减弱区，这是干涉现象，故C正确，ABD错误。故选C。
4．如图所示，ABC为全反射棱镜，它的主截面是等腰直角三角形，甲、乙两束单色光组成的光束垂直入射到AC面上，在AB面上发生了全反射。若保持入射点O的位置不变，使光线绕O点顺时针转动时，甲光先从AB面上射出，则关于甲、乙两束光的说法正确的是（ ）。
A．在相同条件下做单缝衍射实验，甲光的中央条纹宽度大
B．真空中甲光的传播速度比乙光大
C．乙光的波动性比甲光的显著
D．甲、乙光分别照射同一光电管，都产生了光电效应，甲光的遏止电压大
【答案】A
【详解】A．若保持入射点O的位置不变，使光线绕O点顺时针转动时，光线射到AB面上的入射角减小，甲光先从AB面上射出，说明甲光的临界角较大，根据
甲光的折射率较小，甲光频率较小，波长较长，则在相同条件下做单缝衍射实验，甲光的衍射现象更加明显，即中央条纹宽度大，选项A正确；B．各种色光在真空中的传播速度相等，选项B错误；C．甲光的频率较小，则甲光的波动性比乙光的显著，选项C错误；D．甲、乙光分别照射同一光电管，都产生了光电效应，根据
甲光的频率较小，则遏止电压较小，选项D错误。故选A。
5．如图，一种透明柱状材料的横截面是由一个等腰直角三角形OAB和一个半圆组成的，圆的半径，一束单色光从直角三角形斜边上的D点进入材料内部后沿直线到达圆周上的C点，入射角，，，已知光在真空中的传播速度为c，则光在材料内传播的时间为（ ）
A． B． C． D．
【答案】D
【详解】由题意可知，光线在D点折射角
折射率
由几何关系可知
设发生全反射的临界角为C
因为
所以光线在C点发生全反射并到达半圆最低点E点，此时入射角
再次发生全反射到达F点，在F点发生全反射后垂直射出，如图所示
光线在半圆区域内的路程
光线在介质中的传播速度
所以光线在介质中的传播时间
故选D。
6．以下说法中正确的是（ ）
A．图甲可知，驱动力频率越大，能量越大，振动幅度越大
B．图乙是双缝干涉示意图，若只将光源由蓝色光改为绿色光，两相邻亮条纹间距离减小
C．图丙是用干涉法检测工件表面平整程度时得到的干涉图样，若将薄片向右移动，条纹间距将变小
D．图丁中的M、N是偏振片，P是光屏，当M固定不动，绕水平轴在竖直面内顺时针缓慢转动N时，从图示位置开始转动90度的过程中，光屏P上的光亮度保持不变
【答案】C
【详解】A．图甲为共振曲线，当驱动力频率等于振动系统固有频率时，振幅最大，故A错误；B．乙图中，根据
若只将光源由蓝色光改为绿色光，波长增大，两相邻亮条纹间距离将增大，故B错误；C．当将薄片向右移动时，即增大空气薄层的厚度，导致同级的光程差的间距变小，则干涉条纹间距会变小，故C正确；D．当M固定不动，缓慢转动N时，从图示位置开始转动90°的过程时，则M、N的振动方向垂直，此时光屏P上的光亮度最暗，故D错误。故选C。
7．彩虹的形成是雨后太阳光射入空气中的水滴先折射，然后在水滴的背面发生反射，最后离开水滴时再次折射就形成了彩虹。如图所示，一束太阳光从左侧射入球形水滴，a、b是其中的两条出射光线，一条是红光，另一条是紫光。则下列说法正确的是（ ）
A．a光是红光，b光是紫光
B．若用同一双缝干涉仪做光的双缝干涉实验，a光条纹间距小于b光条纹间距
C．若遇到相同的障碍物，a光比b光更容易发生明显衍射
D．在水滴中传播时，a光的速度大于b光的速度
【答案】B
【详解】A．a、b两条出射光线均在水滴表面发生折射现象，入射角相同，a光的折射角小于b光的折射角，根据折射定律，入射角和折射角的正弦值之比为常数，可知
折射率大则频率高，则a光是紫光，b光是红光，A错误；BC．由A可知
根据
可知，用同一双缝干涉仪做光的双缝干涉实验，a光条纹间距小于b光条纹间距。遇到相同的障碍物，b光更容易发生明显衍射，B正确，C错误；D．由
得
D错误。故选B。
8．如图所示，一细束阳光从墙壁上开的小孔射入房间，在室内放一满盆清水，然后将一块薄平面镜以适当倾斜角斜放在盆内，阳光经水面折射到平面镜上，反射后再经水面折射而投影到白色的墙壁上，就可以在墙壁上看到阳光色散后的完整彩色光带。则下列说法中正确的是（ ）
A．彩色光带是不同色光之间相互干涉的结果
B．彩色光带最上面是红色的，最下面是紫色的
C．若平面镜绕着下端顺时针缓慢旋转，彩色光带将沿着墙壁逐渐向下移动直到完全消失，而光带中紫光将最先消失
D．若平面镜的倾斜角改小一些，可能会出现阳光经水面折射后垂直射到平面镜上，反射光将沿入射光方向原路返回，最终折射出水面的光束将仍然是一束白光
【答案】BC
【详解】A．本实验的原理是折射色散,即水对不同色光的折射率不同，故A错误；B．水对太阳光中的紫光的折射率最大，对红光的折射率最小，故红光的折射光路弯折最小，紫光的折射光路弯折最大，即墙壁上的彩色光谱中最上端是红光，最下端是紫光，故B正确；C．当光从水中折射出水面时，入射角超过临界角，就会发生全反射而无法射出水面，太阳光中紫光的折射率最大，临界角最小，故紫光最先消失，故C正确；D．第一次折射后，由于折射色散，只可能是一种色光垂直射到平面镜上，因此不可能出现所有色光光路重合的情况，故D错误。故选BC。
9．如图所示，2020年11月13日，万米深潜器“奋斗者号”再次深潜至地球的最深处——马里亚纳海沟。借助无线电波、激光等传输信号，实现深潜器舱内和海底作业的电视直播。下列选项正确的是（ ）
A．在海水中，无线电波无法传播，所以要借助激光传输信号
B．无线电波、激光都是横波
C．信号传输到电视台实现直播的过程中无时间延迟
D．麦克斯韦通过实验证实了电磁波的存在，带来了通信技术的快速发展
【答案】AB
【详解】A．奋斗者号上的舱内摄像头拍摄的数值画面编码后经激光中的蓝色激光产生闪烁的信号传送信息，沧海号上接收到闪烁信号后，经调制转换成数字画面，再由光纤微缆传送给海面的探索2号，再经卫星天线传送到通信卫星，再到电视台转播，A正确；
B．无线电波和激光都是电磁波，电磁波是横波，B正确；C．信号传输是由经通信卫星传到电视台实现直播的，信号都有一定的传输速度，所以传输中有时间延迟，C错误；D．麦克斯韦预言电磁波的存在，而赫兹由电火花实验证实了电磁波的存在，D错误。故选AB。
10．如图所示，在倾角为的斜面顶端固定一摆长为L的单摆，单摆在斜面上做小角度摆动，摆球经过平衡位置时的速度为v，则以下判断正确的是（ ）
A．单摆在斜面上摆动的周期为
B．摆球经过平衡位置时的合外力
C．若小球带正电，并加一沿斜面向下的匀强电场，则单摆的振动周期将增大
D．若斜面的倾角增大，则单摆的振动周期将减小
【答案】BD
【详解】AD．单摆在斜面上摆动时等效重力加速度为
所以单摆在斜面上摆动的周期为
可得当倾角增大，则单摆的振动周期将减小，A错误，D正确；
B．摆球经过平衡位置时的回复力等于零，合外力提供向心力，所以有
B正确；C．若小球带正电，并加一沿斜面向下的匀强电场，可得此时单摆在斜面上摆动等效重力加速度为
所以振动周期将减小，C错误。故选BD。
（第1小题-第7小题为单选题，第8小题-第10小题为多选题）
1．要有效地发射电磁波，振荡电路首先要有足够高的振荡频率，下列选项正确的是（ ）
A．若要提高振荡频率，可增大自感线圈的自感系数
B．无线电波比红外线更容易发生衍射
C．机械波的频率、波长和波速三者满足的关系，对电磁波不适用
D．在真空中电磁波的传播速度小于光速
【答案】B
【详解】A．根据LC振荡电路的频率公式f=可知，若要提高振荡频率，可减小自感线圈的自感系数或者电容器的电容，故A错误；
B．无线电波比红外线的波长更长，根据发生明显衍射现象的条件，可知前者比后者更容易发生衍射，故B正确；C．机械波的频率、波长和波速三者满足的关系，对电磁波同样适用，故C错误；D．在真空中电磁波的传播速度等于光速，为3.0×108 m/s，故D错误。故选B。
2．如图甲所示为研究光的干涉与衍射现象的实验装置，狭缝S1、S2的宽度可调，狭缝到屏的距离为L。同一单色光垂直照射在狭缝上，实验中分别在屏上得到了图乙、图丙所示图样（图中阴影部分表示暗条纹）。下列说法正确的是（ ）
A．图乙是光的双缝干涉图样，图丙是光的衍射图样
B．遮住一条狭缝，仅减小另一狭缝的宽度，图丙中亮条纹宽度将减小
C．照射双缝时，仅增加L，图乙中相邻亮条纹的中心间距减小
D．照射双缝时，若S1、S2到屏上P点的距离差为半波长的奇数倍，P点处是亮条纹
【答案】A
【详解】A．双缝干涉图样的相邻亮或暗条纹的间距不变，故乙为双缝干涉图样，而衍射图样为中间宽两侧窄的特点，故图丙为光的衍射图样，故A正确；B．狭缝越小，衍射的范围越大，衍射条纹越宽，遮住一条狭缝，另一狭缝宽度减小，其他条件不变，则衍射现象增强，图丙中亮条纹宽度将增大，故B错误；C．根据双缝干涉公式
可知当仅增加L时，图乙中相邻亮条纹的中心间距增大，故C错误；D．照射双缝时，若S1、S2到屏上P点的距离差为半波长的奇数倍，则两束光波发生相互削弱，即为暗条纹，故D错误。故选A。
3．如图是在高山湖泊边拍摄的一张风景照片，湖水清澈见底，近处湖面水下的景物（石块、砂砾等）都看得很清楚，而远处则只看到对岸山峰和天空彩虹的倒影，水面下的景物则根本看不到。下列说法中正确的是（ ）
A．远处山峰的倒影非常清晰，是因为山峰的光线在水面上发生了全反射
B．远处水面下景物的光线射到水面处，入射角很大，可能发生了全反射，所以看不见
C．近处水面下景物的光线射到水面处，入射角较小，反射光强而折射光弱，因此有较多的能量射出水面而进入人眼睛中
D．光线由水射入空气，光的波速变大，波长变小
【答案】B
【详解】A．远处山峰的倒影非常清晰，是因为山峰发出的光线在水面上发生了反射，但不是全反射，因为全反射只有光从光密介质射入光疏介质时才可能发生，故A错误；B．远处水面下景物的光线射到水面处，入射角很大，若入射角大于或等于全反射临界角时，则将发生全反射，光线不能射出水面，因而看不见，故B正确；C．近处水面下景物的光线射到水面处，入射角越小，反射光越弱而折射光越强，射出水面而进入人眼睛中的能量越多，故C错误；
D．光线由水射入空气，根据可知光的波速变大，但光的频率不变，根据可知波长变大，故D错误。故选B。
4．如图所示，真空环境下某光纤弯曲部分两侧面圆弧的半径分别为R和2R，圆心为O，光纤的笔直部分的长度为L，现两束光线a、b垂直于端面AB入射，光线a的入射点距O点为R，光线b的入射点距O点为R，光纤对两光线的折射率均为，光速为c，则（ ）
A．光线a、b均能在该光纤内全反射传播
B．光线a、b在光纤内的传播速度为
C．光线a第一次在圆弧面射出的折射角为
D．光线b在光纤内传播时间后从CD面射出
【答案】D
【详解】A．两束光全反射的临界角度为
而a、b两束光线第一次到达圆弧外侧的入射角分别满足
因此可知
所以a并不会发生全反射，故A错误；B．根据
可得
故B错误；C．根据折射定律可得
解得
故C错误；D．光线b的光路图如下所示
则b光传播的距离为
因此传播时间为
故D正确。故选D。
5．如图甲所示，一列简谐横波沿x轴正方向传播，在传播方向上有P、Q两个质点，两质点置坐标分别为xP＝0.6m、xQ＝1.5m，某时刻简谐波刚好传到Q点，而此刻质点P恰好位于波峰，并且P、Q之间只有一个波谷。此后质点Q的振动图像如图乙所示。下列说法正确的是（ ）
A．该简谐波的传播速度为0.3m/s
B．该简谐波的波长为3.6m
C．经t＝6s，质点P沿传播方向运动了30cm
D．一观察者沿x轴靠近波源运动时，其观测到该波的频率将小于0.25Hz
【答案】A
【详解】AB．某时刻简谐波刚好传到Q点，而此刻质点P恰好位于波峰，并且P、Q之间只有一个波谷,可知
得
由乙图可知
该简谐波的传播速度为
A正确；B错误；C．质点P不会沿波的传播方向运动，只在其平衡位置附近往复运动。C错误；D．波源的频率
一观察者沿x轴靠近波源运动时，其观测到该波的频率将大于0.25Hz。D错误。故选A。
6．如图所示，一根固定在墙上的水平光滑直杆，两端分别固定着相同的轻弹簧，两弹簧自由端相距x。套在杆上的小球从中点以初速度v向右运动，小球将做周期为T的往复运动，则（ ）
A．小球做简谐运动 B．小球动量的变化周期为
C．两根弹簧的总弹性势能的变化周期为 D．小球的初速度为时，其运动周期为2T
【答案】C
【详解】A．物体做简谐运动的条件是回复力与位移成正比且指向平衡位置，中点到接触弹簧合力为0，故小球不做简谐运动，故A错误；
B．设从压缩至最右端、中点、最左端分别为A、O、B，运动过程为，根据对称性可知，，动量变化量方向相反，因此，动量变化周期为，故B错误；C．根据对称性可知，，势能变化相同，故周期为，故C正确；D．小球的初速度为时，其匀速阶段时间变为原来2倍，接触弹簧后，根据
可知，时间与速度无关，故周期小于2T，故D错误。故选C。
7．如图所示，长为L的轻绳一端系于O点，另一端系一小球，在O点正下方P点有一钉子。现将小球拉至A点由静止释放，小球摆至最低点B后继续向右摆至最高点C。整个过程中，小球摆角始终小于5°。下列说法不正确的是（ ）
A．小球在C点时回复力最大
B．小球从A摆至B点时合力突然变大
C．小球在B点时合力为零
D．若将钉子的位置上移，则小球从A点摆至C点的时间变长
【答案】C
【详解】AC．小球受重力和绳子拉力，所受合力沿切线方向提供回复力，在A、C两点合力最大，回复力最大。在B点回复力为零，但沿半径方向的力提供向心力，故合力不为零，A说法正确，不符合题意，C说法错误，符合题意。
B．经过B点时，速度不变，圆周运动半径变小，根据
可知，合力变大，B说法正确，不符合题意；D．根据
若将钉子的位置上移，摆长变大，周期变大，则小球从A点摆至C点的时间变长，D说法正确，不符合题意。故选C。
8．如图所示，固定光滑绝缘的直杆上套有一个质量为m、带电量为的小球和两根原长均为L的轻弹簧，两根轻弹簧的一端与小球绝缘相连，另一端分别固定在杆上相距为的A、B两点，空间存在方向竖直向下的匀强电场。已知直杆与水平面的夹角为，两弹簧的劲度系数均为，小球在距B点的P点处于静止状态，Q点距A点，小球在Q点由静止释放，重力加速度为g。则（ ）
A．匀强电场的电场强度大小为
B．小球在Q点的加速度大小为
C．小球运动的最大动能为
D．小球运动到最低点的位置离B点的距离为
【答案】BD
【详解】A．由题可知，小球在距B点的P点处于静止状态，小球受到两根弹簧的弹力合力大小为
对小球由共点力平衡可得
解得
故A错误；B．根据对称性，可知小球在Q点的受两弹簧弹力合力情况与P点大小相等，方向相反，根据牛顿第二定律，有
解得
故B正确；C．小球从Q点由静止下滑时，运动到P点时受力平衡，加速度为0，速度最大，动能最大，从Q到P过程中，弹簧弹力总功为零，根据动能定理可得
由几何关系可求得
解得
故C错误；
D．由题可知，小球从Q点静止运动到最低点时，小球做简谐振动，P点为平衡位置，根据简谐运动的对称性可知，小球运动最低点到P点距离为，所以小球运动到最低点的位置离B点距离为
故D正确。故选BD。
9．将一带正电的小球用同一根绝缘细线先后悬挂于匀强电场和匀强磁场中，如图所示，电场的方向竖直向下，磁场的方向垂直纸面向外。小球偏离竖直方向相同角度由静止释放，均能在竖直面内来回摆动（绳子始终处于张紧状态），下列关于小球在摆动过程中的说法正确的是（ ）
A．小球在电场中的摆动周期小于在磁场中的摆动周期
B．小球在电场中的最大速度值大于在磁场中的最大速度值
C．无论在电场还是磁场中，小球位置越低细线上张力越大
D．无论在电场还是磁场中，小球在摆动过程中机械能守恒
【答案】AB
【详解】A．小球在电场中所受电场力和重力都竖直向下，可将二者合成为“等效重力”，则等效的重力加速度为
设绳子长度为，小球运动的周期为
由左手定则可知，小球在磁场中所受洛伦兹力的方向始终沿着细线的方向，洛伦兹力不提供单摆的回复力，小球运动周期为
由可知，小球在电场中的周期小于在磁场中的周期，选项A正确；B．在电场中，仅有“等效重力”做功，当小球从最高点释放到达最低点的过程，小球下降的高度最大，做功最多，由动能定理可知，小球到达最低点时动能最大，即小球在最低点时速度最大，则有
解得
在磁场中，洛伦兹力对小球不做功，仅有重力做功，当小球从最高点释放到达最低点的过程，小球下降的高度最大，做功最多，由动能定理可知，小球到达最低点时动能最大，即小球在最低点时速度最大，则有
解得
因，故，即小球在电场中的最大速度大于在磁场中的最大速度，选项B正确；C．在电场中的任意位置，设绳子与竖直方向的夹角为，小球所需向心力是由绳子张力和“等效重力”沿绳子方向的分力提供，即
可得绳子张力大小
由此式可知，在小球下摆的过程，小球位置越低，即越小、越大，由上式可知，绳子张力越来越大；小球在最低点时且速度最大，此时绳子张力达到最大值。在磁场中，假设小球在位置1、2高度相同，如图所示：
小球摆动过程中洛伦兹力始终不做功，根据机械能守恒定律可知小球在1、2位置速度大小相同。由左手定则可知小球在位置1所受洛伦兹力方向与细线张力方向相反，在位置2所受洛伦兹力方向与细线张力相同，由牛顿第二定律有
对比上述两式可知
小球从位置2向最低点运动过程中，选取一个略低于位置2的位置，定为位置3，则小球在位置3时细线张力与接近，仍然可能存在关系，由此可知，在磁场中，小球位置越低细线上张力不一定越大，选项C错误；
D．在电场中，小球从最高点向最低点摆动过程中，电场力做正功，小球机械能增大，从最低点向最高点摆动过程中，电场力做负功，小球机械能减小，由机械能守恒的条件可知，小球的机械能不守恒；在磁场中，细线张力不做功，洛伦兹力也不做功，小球在摆动过程中机械能守恒，选项D错误。故选AB。
10．如图所示，直角三角形ABD为某种透明介质的横截面，，P为BD边上的一点，。某单色光从P点垂直BD射入介质，在AB边恰好发生全反射，且回到P点。真空中的光速为c。下列说法正确的是（ ）
A．介质对该光的折射率为2 B．介质对该光的折射率为
C．该光在介质中传播的时间为 D．该光在介质中传播的时间为
【答案】AC
【详解】AB．该光到P点的光路图如下
根据反射定律结合图可知，是等边三角形。由几何关系得
则介质对该光的折射率为
故A正确，B错误；CD．该光完整的光路图如下
由几何关系得
该光在介质中传播的时间为
故C正确，D错误。故选AC。
专题07 机械波与光学
（第1小题-第7小题为单选题，第8小题-第10小题为多选题）
1．2022年全国声学大会即将在北京召开。本次大会致力于高端前沿学习活动，打造学习示范品牌。下列关于声现象说法正确的是（ ）
A．具有主动降噪功能的耳机是利用了声波的干涉原理
B．观察者听到远去的列车发出的汽笛声，音调会变高
C．校园内喇叭播出的音乐，高音比低音更容易发生衍射现象
D．超声波被血管中的血流反射后又被探测器接收，超声波的频率不会发生变化
【答案】A
【详解】A．具有主动降噪功能的耳机是利用了声波的干涉原理，故A正确；B．根据多普勒效应，波源与观察者距离变大时，观察者接收到的频率比波源频率低，故B错误；C．高音频率高，波长短，不容易发生衍射，容易被阻拦，故C错误；D．超声波被血管中的血流反射后，由于血液流动使反射的频率发生改变，即探测器接收的超声波频率发生变化，处于多普勒效应，故D错误。故选A。
2．图（a）为一列波在时的波形图，图（b）为媒质是平衡位置在处的质点P的振动图像，下列说法正确的是（ ）
A．波沿x轴正向传播 B．波在媒介中的传播速度为2m/s
C．时，P向y轴正方向运动 D．当时，P恰好回到平衡位置
【答案】C
【详解】A．图（b）为媒质是平衡位置在处的质点P的振动图像，则在时，振动方向为y轴负方向，则图（a）中，根据质点振动方向和传播方向在图像同一侧可知波的传播方向向左，故A错误；B．图（a）可知，机械波的波长为；图（b）可知振动周期为，则波速为
故B错误；
C．图（b）可知，在时P向y轴正方向运动，故C正确；D．图（b）可知，在时，P在y轴负方向最大位置，故D错误。
故选C。
3．5G是“第五代移动通信技术”的简称，其最显著的特征之一是具有超高速的数据传输速率。5G信号一般采用3.3×109~6×109 Hz频段的无线电波，而现行第四代移动通信技术4G的频段范围是1.88×109~2.64×109 Hz，则（ ）
A．5G信号相比于4G信号更不容易绕过障碍物，所以5G通信需要搭建更密集的基站
B．5G信号比4G信号所用的无线电波在真空中传播得更快
C．空间中的5G信号和4G信号相遇会产生干涉现象
D．5G信号是横波，4G信号是纵波
【答案】A
【详解】A．5G信号的频率更高，则波长小，故5G信号更不容易发生明显的衍射现象，因此5G信号相比于4G信号更不容易绕过障碍物，所以5G通信需要搭建更密集的基站，故A正确；B．任何电磁波在真空中的传播速度均为光速，故传播速度相同，故B错误；C．5G信号和4G信号的频率不一样，不能发生干涉现象，故C错误；D．电磁波为横波，可以发生偏振现象，故D错误。故选A。
4．2018年6月，2018年亚洲消费电子展中，华为产品线总裁何刚发表了《移动影像未来》的主题演讲，演讲中提出，下一代华为手机将引入“飞秒（fs）成像技术”。飞秒成像技术是指相机发出飞秒级的激光，每1飞秒拍摄一张图片，已知1fs=10-15s，则光在1飞秒时间内传播的距离是（ ）
A．3×10-4m B．3×10-6m C．3×10-7m D．3×10-9m
【答案】C
【详解】根据公式
解得
故选C。
5．如图所示，一束白光通过三棱镜发生色散，a、b是其中的两束单色光，这两束光相比较（ ）
A．在真空中，a光的速度大
B．在真空中，a光的波长大
C．三棱镜对b光的折射率小
D．光从三棱镜中射向空气，b光的临界角大
【答案】B
【详解】A．在真空中光速都相同，都为，故A错误；
BC．由题图可看出，a光的折射角大于b光的折射角，根据折射定律有
而b光的折射角更大，因此
随着光的波长增大，同一物质对其的折射率减小，可知
故B正确，C错误；D．根据
可知
故D错误。故选B。
6．关于电磁振荡和电磁波，下列说法正确的是（ ）
A．医院放射科对病人进行胸透使用的是射线
B．LC振荡电路中的电容变大，其振荡频率也变大
C．红外传感技术的原理是所有的物体都会发射紫外线
D．周期性变化的电场与磁场可以相互激发，形成电磁波
【答案】D
【详解】A.医院放射科对病人进行胸透使用的是X射线，故A错误；B.LC振荡电路中的电容变大，其振荡频率变小，故B错误；C.红外传感技术的原理是所有的物体都会发射红外线，故C错误；D.周期性变化的电场与磁场可以相互激发，形成电磁波，故D正确。故选D。
7．某同学采用图甲所示的实验装置研究光的干涉与衍射现象，狭缝的宽度d可调，狭缝到屏的距离为L。同一单色光垂直照射狭缝，实验中分别在屏上得到了图乙，图丙所示图样。下列描述正确的是（ ）
A．图乙是光的衍射图样
B．照射两条狭缝时，增加狭缝宽度，其他条件不变，图乙中相邻暗条纹的中心间距增大
C．照射两条狭缝时，增加距离L，其他条件不变，图乙中相邻暗条纹的中心间距增大
D．照射两条狭缝时，若光从狭缝到屏上P点的路程差为半波长的奇数倍，P点处一定是明条纹
【答案】C
【详解】A．图乙中的条纹等间距，所以是双缝干涉条纹图样，A错误；BC．根据干涉公式
当增加狭缝宽度d其他不变时，干涉条纹的中心间距减小，当增加距离L其他不变时，干涉条纹的中心间距增大，B错误，C正确；D．光的路程差为半波长的奇数倍时，为相互减弱区，即暗条纹，故P点一定是暗条纹，D错误。故选C。
8．下列说法正确的是（ ）
A．麦克斯韦第一次用实验证实了电磁波的存在
B．单摆做简谐运动的周期（或频率）跟振幅及摆球质量无关
C．多普勒效应是指由于波源或观察者的运动而出现的观测频率与波源频率不同的现象
D．火车过桥要减速，是为使驱动力频率远离桥梁的固有频率，以免发生共振损坏桥梁
【答案】BCD
【详解】A．麦克斯韦预言了电磁波存在，赫兹第一次用实验证实了电磁波的存在，故A错误；
B．根据单摆周期公式，单摆做简谐运动的周期（或频率）跟振幅及摆球质量无关，故B正确；
C．多普勒效应是指由于波源或观察者的运动而出现的观测频率与波源频率不同的现象，故C正确；D．火车过桥要减速，是为使驱动力频率远离桥梁的固有频率，以免发生共振损坏桥梁，故D正确。
故选BCD。
9．2021年7月1日上午，中国共产党成立100周年庆祝大会在北京天安门隆重举行，中央广播电视总台全程直播。央视首次使用5G网络代替传统微波技术进行移动4K高清视频直播，5G技术大带宽、低时延的技术优势在直播中得以充分展现，全国人民看到了精彩的现场直播。下列说法正确的是（ ）
A．现场影像资料传输的时候利用了5G高速网络，5G网络技术使用更高频率的传输波段，单个基站覆盖范围更大，更利于信号绕过障碍传播
B．在广场上两个喇叭之间行走时，听到声音忽高忽低是两个喇叭发出的声波的干涉造成的
C．现场摄影师使用的照相机镜头采用镀膜技术增加透射光，膜的厚度为入射光在真空中波长的 ，这是利用了光的薄膜干涉原理
D．当天活动结束后有演职人员发现，前方路面有水可以看到前方行车的倒影，但是走到前方发现路面无水，这是因为柏油马路温度较高，靠近地表的空气密度减少，发生了全反射
【答案】BCD
【详解】A．现场影像资料传输的时候利用了5G高速网络，5G网络技术使用更高频率的传输波段，意味着波长更短，缺点就是单个基站覆盖范围小，需要更多基站才能实现信号全覆盖，故A错误；B．广场上两个喇叭之间行走时，听到声音忽高忽低是两个喇叭发出的声波的干涉造成的，故B正确；C．现场摄影师使用的照相机镜头采用镀膜技术增加透射光，这是利用了光的薄膜干涉原理，故C正确；D．当前方路面有水可以看到前方行车的倒影，但是走到前方发现路面无水，这是因为柏油马路温度较高，靠近地表的空气密度减少，光在传播过程中发生了全反射，故D正确。故选BCD。
10．人类利用激光干涉法探测到13亿年前黑洞合并发出的传到地球的引力波，证实了爱因斯坦100多年前在广义相对论中有关引力波的预言。如图所示，引力波是一种时空涟漪，其发现的意义就像一个失聪的人突然拥有了听觉，从此获得感知世界的新能力。以下说法正确的是（ ）
A．人类可以从引力波中获得13亿年前的信息
B．具有质量的物体能产生引力波
C．干涉是波特有的性质，所以激光也是一种波
D．引力波的传播需要空气作为介质
【答案】ABC
【详解】A．波本身就携带信息，故A正确；B．具有质量的物体能产生引力波，故B正确；C．一切波都能发生干涉现象，故C正确；D．引力波可以在真空中传播，故D错误。
（第1小题-第7小题为单选题，第8小题-第10小题为多选题）
1．如图，弹簧振子在A、B间做简谐振动，O点为平衡位置。在小球动能增大的过程中（ ）
A．弹簧对小球做正功，弹簧振子机械能增大
B．弹簧对小球做负功，弹簧振子机械能增大
C．弹簧对小球做正功，弹簧振子机械能不变
D．弹簧对小球做负功，弹簧振子机械能不变
【答案】C
【详解】小球所受合外力等于弹簧弹力，小球动能增大的过程中，根据动能定理可知弹簧对小球做正功，而弹簧和小球组成的系统，即弹簧振子所受外力不做功，机械能守恒。故选C。
2．电磁波已广泛运用于很多领域。下列关于电磁波的说法符合实际的是（ ）
A．根据多普勒效应可以判断遥远天体相对于地球的运动速度
B．常用的遥控器通过发出紫外线脉冲信号来遥控电视机
C．电磁波不能产生衍射现象
D．变化的电场一定产生变化的磁场
【答案】A
【详解】A．由于波源与接受者的相对位移的改变，而导致接受频率的变化，称为开普勒效应，所以可以判断遥远天体相对于地球的运动速度。故A正确；B．常用的遥控器通过发出红外线脉冲信号来遥控电视机。故B错误；C．电磁波能产生衍射现象。故C错误；D．由麦克斯韦电磁场理论可知均匀变化的电场产生恒定的磁场。故D错误。故选A。
3．如图所示为半圆形玻璃砖，O为圆心，AB是水平直径，C为AO中点，一束单色光斜射到C点，逐渐改变入射方向，当入射光与AB面夹角为θ时，折射光线从圆弧的最高点D点射出，则玻璃砖对光的折射率为（ ）
A． B． C． D．
【答案】C
【详解】光路图如图所示
设点折射角为，由几何关系可知
根据折射定律可得
故选C。
4．完全失重时，液滴呈球形，气泡在液体中将不会上浮。2021年12月，在中国空间站“天宫课堂”的水球光学实验中，航天员向水球中注入空气形成了一个内含气泡的水球。如图所示，若气泡与水球同心，在过球心O的平面内，用单色平行光照射这一水球。下列说法正确的是（ ）
A．此单色光从空气进入水球，频率一定变大
B．此单色光从空气进入水球，频率一定变小
C．若光线1在M处发生全反射，光线2在N处一定发生全反射
D．若光线2在N处发生全反射，光线1在M处一定发生全反射
【答案】C
【详解】AB．光的频率是由光源决定的，与介质无关，频率不变，AB错误；CD．如图可看出光线1入射到水球的入射角小于光线2入射到水球的入射角，则光线1在水球外表面折射后的折射角小于光线2在水球外表面折射后的折射角，设水球半径为R、气泡半径为r、光线经过水球后的折射角为α、光线进入气泡的入射角为θ，根据几何关系有
则可得出光线2的θ大于光线1的θ，故若光线1在M处发生全反射，光线2在N处一定发生全反射，C正确、D错误。故选C。
5．某种“冷光灯”如图。其后面的反光镜表面涂有一层透明的薄膜，利用干涉原理，可将灯光中具有明显热效应的那部分电磁波叠加相消。被叠加相消的是（ ）
A．红外线 B．红光 C．紫光 D．紫外线
【答案】A
【详解】红外线具有明显热效应，被叠加相消的是红外线。故选A。
6．下列说法正确的是（ ）
A．光照射细金属丝，在其后的阴影中有亮线，这是光的干涉现象
B．通过两支夹紧的笔杆间缝隙看发白光的灯丝能观察到彩色条纹，这是光的偏振现象
C．看立体电影时需要戴特制的眼镜，这是利用了光的偏振现象
D．肥皂泡在阳光下出现彩色条纹，这是光的全反射现象
【答案】C
【详解】A．光照射细金属丝，在其后的阴影中有亮线，说明光能够绕过细金属丝，这是光的衍射现象，故A错误；B．通过两支夹紧的笔杆间缝隙看发白光的灯丝，由于此时缝隙的尺寸与光波长相近，所以能够发生衍射现象，且由于白光是复色光，其包含了不同波长的光，这些不同波长的光衍射形成的中央亮条纹宽度不一，所以会观察到彩色条纹，故B错误；C．放映立体电影时，两架放映机射出的光通过偏振片后形成偏振光，左右两架放映机前的偏振片的透振方向相互垂直，因而产生的两束偏振光的偏振方向也相互垂直，这两束偏振光投射到银幕上再反射到观众席时偏振方向不变，此时观众用通过佩戴透振方向相互垂直的偏振眼镜，使得左眼只看到左侧放映机放出的画面，右眼只看到右侧放映机放出的画面，从而产生立体感，所以这是利用了光的偏振现象，故C正确；D．通常而言，不同位置的肥皂膜，厚度不同，因此在膜上的不同位置，来自前后两个面的反射光的路程差不同，在某些位置，这两列波叠加后相互加强，出现了亮条纹，在另一些位置，叠加后相互削弱，出现了暗条纹。由于不同颜色的光波长不同，导致从肥皂膜的前后两面反射的光在不同位置相互加强，所以从肥皂膜上看到的亮条纹的位置也会不同，薄膜上不同颜色的光的条纹的明暗位置不同，相互交错，看上去呈彩色，所以这是薄膜干涉中的色散现象，故D错误。故选C。
7．物理学基于观察与实验，建构物理模型，应用数学等工具，通过科学推理和论证，形成系统的研究方法和理论体系。下列说法正确的是（ ）
A．忽略带电体的形状和大小，用“点电荷”表示带电体的方法，是运用了类比法
B．牛顿运用理想实验法发现“力不是维持物体运动的原因”
C．伽利略应用逻辑推理与实验相结合的方法得出“重物与轻物下落同样快”的结论
D．法拉第用实验证明了电磁波的存在
【答案】C
【详解】A．忽略带电体的形状和大小，用“点电荷”表示带电体的方法，是运用了理想模型法，故A错误；B．伽利略运用理想实验法发现“力不是维持物体运动的原因”，故B错误；C．伽利略应用逻辑推理与实验相结合的方法得出“重物与轻物下落同样快”的结论，故C正确；D．赫兹用实验证明了电磁波的存在，故D错误。故选C。
8．一个单摆在地面上做受迫振动，其共振曲线（振幅A与驱动力频率f的关系）如图所示，则（ ）
A．此单摆的固有周期约为2s B．此单摆的摆长约为1m
C．若摆长增大，单摆的固有频率增大 D．若摆长增大，共振曲线的峰将向左移动
【答案】ABD
【详解】当驱动力频率等于固有频率时，发生共振。由共振曲线可知，此单摆的固有频率为0.5Hz，固有周期为
T=2s
由单摆周期公式
摆长为
若摆长增大，单摆的固有周期增大，固有频率减小，则共振曲线的峰将向左移动。故选ABD。
9．如图所示为一列沿x轴正方向传播的简谐横波，实线为t=0时刻的波形图，虚线为t=0.9 s时的波形图，已知波的周期T>0.9 s，则（ ）
A．在t=0.45 s时，Q点到达平衡位置且向下运动
B．在t=0.45 s时，Q点到达平衡位置且向上运动
C．经过4.5 s，P点通过的路程为2 m
D．经过4.5 s，P点通过的路程为20 m
【答案】BC
【详解】AB．由图可知，简谐横波的波长
依题意，波的周期T>0.9 s则经，传播的距离为
可知传播的时间为
解得
可知波速为
在t=0.45 s时，该波传播的距离为
根据波形的平移法可得Q点到达平衡位置且向上运动。故A错误；B正确；CD．根据上面选项分析可得
则P点通过的路程为
故C正确；D错误。故选BC。
10．如图所示，甲、乙两块透明介质，折射率不同，截面为圆周，半径均为，对接成半圆。一光束从点垂直射入甲中，，在点恰好发生全反射，从乙介质D点（图中未画出）射出时，出射光线与BD连线间夹角为15°。已知光在真空中的速度为，则有（ ）
A．乙介质的折射率为 B．甲介质的折射率为
C．光由到传播的时间为 D．光由到传播的时间为
【答案】AC
【详解】AB．如图
由几何关系知，甲介质中，临界角为45°，有
解得
乙介质中，光束在D点发生折射，入射角，折射角，可得乙介质折射率为
故A正确；B错误；CD．光在甲介质中传播速度为
光在甲介质中传播距离为
光在甲介质中传播时间为
光在乙介质中传播速度为
光在乙介质中传播距离为
光在乙介质中传播时间为
光由到传播的时间为
故C正确D错误。故选AC。
（第1小题-第7小题为单选题，第8小题-第10小题为多选题）
1．图中O点为单摆的固定悬点，现将摆球（可视为质点）拉至A点，此时细线处于张紧状态，释放摆球，摆球将在竖直平面内的A、C之间来回摆动，摆动到A点时用激光烧断细绳，则摆球（ ）
A．加速度沿图中1所示方向
B．沿图中2所示方向做自由落体运动
C．加速度沿图中3所示方向
D．沿图中4所示方向飞出
【答案】B
【详解】摆球摆动至A点时，因为已经到达了摆动的最高点，所以瞬时速度为零；此时如果烧断细线，则拉力消失，小球将从A点开始沿着图中2所示的方向做自由落体运动。故选B。
2．某同学注意到手机摄像头附近有一个小孔，查阅手机说明后知道手机内部小孔位置处安装了降噪麦克风。进一步翻阅技术资料得知：降噪麦克风通过降噪系统产生与外界噪音相位相反的声波，与噪音叠加从而实现降噪的效果。如图是理想情况下的降噪过程，实线对应环境噪声，虚线对应降噪系统产生的等幅反相声波。则（ ）
A．降噪过程实际上是声波发生了干涉 B．降噪过程可以消除通话时的所有背景杂音
C．降噪声波与环境噪声的传播速度不相等 D．P点经过一个周期传播的距离为一个波长
【答案】A
【详解】AC．由图看出，降噪声波与环境声波波长相等，又由机械波传播的速度由介质决定可知降噪声波与环境噪声的传播速度相等，则两列波频率相同，叠加时产生干涉，由于两列声波等幅反相，所以振动减弱，起到降噪作用，A正确、C错误；B．降噪过程不能消除通话时的所有背景杂音，只能消除与降噪声波频率相同的杂音，B错误；D．P点并不随波移动，D错误。故选A。
3．某同学注意到手机摄像头附近有一个小孔，查阅手机说明后知道手机内部小孔位置处安装了降噪麦克风。进一步翻阅技术资料得知：降噪麦克风通过降噪系统产生与外界噪音相位相反的声波，与噪音叠加从而实现降噪的效果。如图是理想情况下的降噪过程，实线对应环境噪声，虚线对应降噪系统产生的等幅反相声波。则（ ）
A．降噪声波与环境噪声的频率不相等
B．降噪过程可以消除通话时的所有背景杂音
C．降噪过程实际上是声波发生了干涉
D．P点经过一个周期传播的距离为一个波长
【答案】C
【详解】AC．由图看出，降噪声波与环境声波波长相等，又由机械波传播的速度由介质决定可知降噪声波与环境噪声的传播速度相等，则两列波频率相同，叠加时产生干涉，由于两列声波等幅反相，所以振动减弱，起到降噪作用，选项A错误，C正确；B．降噪过程不能消除通话时的所有背景杂音，只能消除与降噪声波频率相同的杂音，选项B错误；D．P点并不随波移动，选项D错误。故选C。
4．如图是蓝色大闪蝶，在阳光下可以看到其翅膀灿烂闪烁。蓝色大闪蝶的翅膀表面有凸起的翅脊，这些翅脊有一串类似台阶的结构，光照射翅脊上“台阶结构”的典型光路如图所示，则（ ）
A．翅膀灿烂闪烁是光的色散现象
B．翅膀灿烂闪烁是光的全反射现象
C．光经翅脊反射后的频率变为原来的
D．光在空气中的波长约是在翅脊中波长的1.5倍
【答案】D
【详解】AB.翅膀凸起的翅脊上的“台阶结构”都隔着空气层，自然光会不断在空气层和“台阶结构”里发生反射和折射，蓝色大闪蝶无论是它的厚度、材质、还是它树状脊脉上的“台阶结构”的位置，都适合蓝色光发生相干干涉，鳞片绽放出的绚丽光彩，正是蓝光干涉的产物，故AB错误；C.光经过反射后的频率不变，故C错误；D.因为翅膀折射率为1.5，所以光在空气中的速度和翅脊中速度之比为1.5，由于频率不变，波长和波速成正比，所以光在空气中的波长约是翅脊中波长的1.5倍，故D正确。故选D。
5．某实验小组用完全相同的双缝干涉实验装置进行实验，仅换用频率不同的单色光a、b得到的干涉图样分别如图甲、乙所示，下列说法中不正确的是（ ）
A．a光子的能量大于b光子的能量
B．a光更容易发生明显的衍射现象
C．单色光a在水中的传播速度比b光快
D．从同一种介质射入空气发生全反射时，a光的临界角大于b光的临界角
【答案】A
【详解】A、根据知，在屏幕上相邻的两条亮纹间距越大，则光的波长较长，则a光波长较大，由知频率越短，则a光子的能量越小，故A错误。
B、a光波长大于b光波长，则a光比b光更容易发生明显的衍射现象，故B正确。
C、a光的波长长，则频率小，则折射率小，根据知在介质中传播速度大。故C正确。
D、从同一种介质射入空气发生全反射时，临界角，可知a光的临界角大于b光的临界角，故D正确。故选A。
6．各种电磁波的应用下列说法中正确的是（ ）
①夏天太阳光把地面晒得发热是因为可见光的热效应在各种电磁波中是最强的
②医院里用射线进行人体透视，是因为它是各种电磁波中穿透本领最大的
③验钞机验钞票真伪体现了紫外线的荧光效应
④在热学中所说的热辐射就是红外线辐射
A．①② B．①③ C．②④ D．③④
【答案】D
【详解】热效应最强的是红外线，热辐射即红外线辐射，①错误，④正确；穿透本领最强的是射线，②错误；验钞机验钞票真伪体现了紫外线的荧光效应，③正确。故选D。
7．一弹簧振子作简谐振动，周期为。下列说法正确的是（ ）
A．若，则在时刻和时刻弹簧的长度相等
B．若，则在时刻和时刻振子运动加速度相等
C．若时刻和时刻振子运动位移的大小相等、方向相同，则等于的整数倍
D．若时刻和时刻振子运动速度的大小相等、方向相反，则等于的奇数倍
【答案】B
【详解】A．一弹簧振子做简谐运动，周期为T，若，则在t时刻和（）时刻振子的位移相反，在t时刻和（）时刻弹簧长度可能不相等，故A错误；B．一弹簧振子做简谐运动，周期为T，若，则在t时刻和（）时刻振子的位移相同，t时刻和（）时刻振子运动的加速度一定相等，故B正确；C．一弹簧振子做简谐运动，周期为T，若t和（）时刻振子运动位移大小相等，方向相同，表示质点经过同一位置，则不一定等于T的整数倍，故C错误；D．一弹簧振子做简谐运动，周期为T，若t和（）时刻振子运动速度大小相等，方向相反，振子可能经过与平衡位置对称的位置，则有可能不等于的整数倍，也可能振子以相反的速度方向经过同一个点，故D错误。故选B。
8．关于机械波的概念和现象，下列说法正确的是（ ）
A．质点振动的方向总是垂直于波传播的方向
B．任一振动质点每经过一个周期沿着波的传播方向移动一个波长
C．相隔一个周期的两时刻，机械波的图像相同
D．当两列机械波相遇时，在相遇区域，任一点的总位移等于两列波分别引起的位移的矢量和
【答案】CD
【详解】A．横波中质点的振动方向总是垂直于波的传播方向，纵波中质点的振动方向总是平行于波的传播方向，故A错误；B．任一振动质点只是在其平衡位置附近做往复运动，并不会随着波的传播方向移动，故B错误；C．相隔一个周期的两个时刻，质点通过一个周期的运动后回到了原位置，所以机械波的图像相同，故C正确；D．当两列机械波相遇时，在相遇区域，任一点的总位移等于两列波分别引起的位移的矢量和，故D正确。故选CD。
9．下列说法正确的是（ ）
A．如图甲肥皂膜上出现的干涉条纹是灯焰直接发出的光与肥皂膜上的反射光产生干涉的结果
B．如图乙为了拍出更清晰的汽车内景照片，可在相机镜头上加偏振片以减弱汽车挡风玻璃表面反射光的影响
C．如图丙是电子束穿过铝箔后的衍射图样，说明实物粒子具有波动性
D．如图丁是紫外线消毒灯，紫外线灯消毒的工作原理利用了光电效应
【答案】BC
【详解】A．肥皂膜上出现的干涉条纹的产生是由于光线在膜前后表面反射形成的两列光波的叠加形成的，故A错误；B．可在相机镜头上加偏振片可以减弱汽车挡风玻璃表面反射光的影响，故B正确；C．衍射是波特有的现象，电子束穿过铝箔后的衍射图样，说明实物粒子具有波动性，故C正确；D．紫外线消毒是利用了紫外线可以杀菌的特性，故D错误。故选BC。
10．如图所示，两细束不同颜色的平行光a、b射向矩形玻璃砖（置于空气中）的下表面，设玻璃砖足够长，发现玻璃砖的上表面只有一束光线射出，则下列说法中正确的是（ ）
A．在玻璃砖中a光的传播速度大于b光的传播速度
B．若从同一介质射入真空，发生全反射时a光的临界角比b光的小
C．通过同一双缝于涉装置产生的干涉条纹间距
D．发生光电效应时，同种金属对于a、b两束光，相应的遏止电压分别为Ua和Ub，则
【答案】AC
【详解】根据题意，画出光路图，如图所示
由折射定律可知，光的折射率大于光的折射率
A．由公式可知，由于光的折射率大于光的折射率，则在玻璃砖中a光的传播速度大于b光的传播速度，故A正确；B．由公式可知，由于光的折射率大于光的折射率，若从同一介质射入真空，发生全反射时a光的临界角比b光的大，故B错误；CD．由于光的折射率大于光的折射率，则光的频率大于光的频率，光的波长小于光的波长，由公式可得，通过同一双缝于涉装置产生的干涉条纹间距
由公式可得，发生光电效应时，同种金属对于a、b两束光，相应的遏止电压分别为Ua和Ub，则
故D错误，C正确。故选AC。
（第1小题-第7小题为单选题，第8小题-第10小题为多选题）
1．如图甲所示，一单摆做小角度摆动，从某次摆球由左向右通过平衡位置开始计时，摆球相对平衡位置的位移x随时间t变化的图像如图乙所示。不计空气阻力，取重力加速度g=10m/s2。对于这个单摆的振动过程，下列说法正确的是（ ）
A．单摆的摆长约为1.0m
B．单摆的位移随时间变化的关系式为x=16sinπt（cm）
C．从t=0.5s到t=1.0s的过程中，摆球的重力势能逐渐增大
D．从t=1.0s到t=1.5s的过程中，摆球所受回复力逐渐减小
【答案】A
【详解】A．由题图乙可知单摆的周期
T=2s
振幅
A=8 cm
由单摆的周期公式
代入数据可得
L≈1m
故A正确；B．由
可得
ω=π rad/s
则单摆的位移x随时间t变化的关系式为
x=Asin ωt=8sin πt cm
故B错误；C．从t=0.5s到t=1.0s的过程中，摆球从最高点运动到最低点，重力势能减小，故C错误；D．从t=1.0s到t=1.5s的过程中，摆球的位移增大，回复力增大，故D错误。故选A。
2．一洗衣机在正常工作时非常平稳，当切断电源后，发现洗衣机先是振动越来越剧烈，然后振动再逐渐减弱，对这一现象，下列说法正确的是（ ）
A．正常工作时，洗衣机波轮的运转频率比洗衣机的固有频率小
B．正常工作时，洗衣机波轮的运转频率等于洗衣机的固有频率
C．当洗衣机振动最剧烈时，波轮的运转频率恰好等于洗衣机的固有频率
D．切断电源后，发现洗衣机原来一定是没有放平稳
【答案】C
【详解】洗衣机切断电源，波轮的转动逐渐慢下来，在某一小段时间内洗衣机发生了强烈的振动，说明此时波轮的频率与洗衣机固有频率相同，发生了共振。此后波轮转速减慢，则驱动力频率小于固有频率，所以共振现象消失，洗衣机的振动随之减弱，所以正常工作时，洗衣机波轮的运转频率比洗衣机的固有频率大。故选C。
3．如图所示，在同一种介质中两列简谐横波甲、乙沿x轴方向相向传播．甲向左传播，乙向右传播．时刻，甲、乙两列波的波形前端刚好分别传到和处的两点，已知乙波的波速，下列说法中错误的是（ ）
A．时，处的质点P沿y轴正方向运动
B．甲、乙振动周期不相等
C．P、Q两质点振动方向始终相反
D．处的质点在时的位移为
【答案】C
【详解】A．时，处的质点P仅在甲波形上，甲波沿x轴负方向传播，P由其右端邻近质点带动，下一时刻位置要升高，所以此刻P沿x轴正方向运动，故A不符合题意；C．甲、乙在同一介质中传播，波速相同，都为，由图知甲波长为，则甲波波源的振动频率为
乙的波长为，则乙波波源的振动频率为
由于两列波波长不同，频率不同，在两列波共同传播区域无法形成稳定的振动加强区域和减弱区域，所以P、Q两质点不可能振动方向始终相反，故C符合题意；BD．甲和乙的周期分别为
由于，所以时处的质点处于甲的波峰位置，位移为；经过，乙波向右移动
则处的质点也处于乙的波峰位置，位移也为，根据波的叠加原理，此刻处的质点为，故BD不符合题意。故选C。
4．材质不同的两根细绳在O点连接，拉直后静置于光滑水平地板上，在水平面内沿着绳子和垂直于绳子建立如图所示的直角坐标系。两位同学分别在绳的两端A、B以相同频率同时振动，绳上形成甲、乙两列相向传播的绳波，经过一个周期后，各点坐标如图所示。已知在波传播的过程中各点的平衡位置保持不变，则下列说法正确的是（ ）
A．A、B两点振动方向始终相同 B．机械波在左右两根细绳上的传播速度之比为3:2
C．两列波形成的第一个波峰可能在O点相遇 D．振动稳定后，O点的振幅为15cm
【答案】D
【详解】A．由图可知，A的起振方向向下，B的起振方向向上，而A、B同时起振，故A、B两点的振动方向始终相反，故A错误；B．左绳上传播的波长为
右绳上传播的波长为
而两机械波的周期相同，根据
可知
故B错误；C．左绳上的机械波，第一个波峰到达O点所需时间为
右绳上的机械波，第一个波峰到达O点所需时间为
所以不可能同时到达，即两列波形成的第一个波峰不可能在O点相遇，故C错误；D．O点到A点的距离满足
O点到B点的距离满足
但是由于B点的起振方向和A点相反，因此左右两列波在O点的振动相互减弱，即O点振幅满足
故D正确。故选D。
5．如图所示，甲、乙、丙、丁四幅图摘自课本，下列说法正确的是（ ）
A．图甲单色光通过狭缝形成条纹是光的偏振现象
B．图乙灯焰在肥皂膜上形成条纹是光的衍射现象
C．图丙相机拍摄时减弱了玻璃表面的反射光是应用了干涉原理
D．图丁水黾能停在水面是由于液体表面张力作用
【答案】D
【详解】A．图甲单色光通过狭缝形成条纹是光的衍射现象，故A错误；B．图乙灯焰在肥皂膜上形成条纹是光的干涉现象，故B错误；C．图丙用相机拍摄玻璃后的景物时，往往在镜头前加装一个偏振片以减弱反射光的强度，使照片清晰，应用光的偏振现象，故C错误；D．图丁水黾能停在水面是由于液体表面张力作用，故D正确。故选D。
6．如图所示为长方体均匀玻璃砖的截面。现有、两种单色光组成的复合光，从点射入玻璃砖，其折射光线分别沿、方向。下列说法正确的是（ ）
A．玻璃对、的折射率关系为
B．、在玻璃中的传播速度关系为
C．、两种光单个光子的能量关系为
D．若、都在玻璃中发生全反射，的临界角大于的临界角
【答案】C
【详解】A．由图中可知，光的偏折程度更大，所有，故A错误；B．由光在介质中的传播速度可知，，故B错误；C．光的折射率越大，光子的频率越大，由光子的能量可知，，故C正确；D．由全反射的临界角可知，的临界角小于的临界角，故D错误。故选C
7．如图所示，、为两束颜色不同的单色光，它们以不同的入射角射入等腰梯形玻璃棱镜，两条射出光能合为一束，下列说法正确的是（ ）
A．在同种介质中，光的波长比光的波长短
B．光在真空中的光速比光大
C．若两束光通过同一双缝装置且都能形成干涉图样，则光条纹间距较大
D．若光能使某种金属发生光电效应，光也能使该金属发生光电效应
【答案】D
【详解】A．根据题意画出光路图，如图所示
两光束射出棱镜时，折射角相同，光的入射角小，光的入射角大，可知光的折射率大，光的折射率小，故在同种介质中，光的波长大于光的波长，A错误；
B．不同颜色的光在真空中的传播速度相同，B错误；C．根据公式
由于光的波长大于光的波长，可知若两束光通过同一双缝装置且都能形成干涉图样，则光条纹间距较大，C错误；D．由于光的波长大于光的波长，可知光的频率小于光的频率，即光的光子能量小于光的光子能量，若光能使某种金属发生光电效应，光也能使该金属发生光电效应，D正确。
故选D。
8．受迫振动和共振的理解某振动系统的固有频率为，在周期性驱动力的作用下做受迫振动，驱动力的频率为。若驱动力的振幅保持不变，则下列说法正确的是（ ）
A．当时，该振动系统的振幅随增大而减小
B．当时，该振动系统的振幅随减小而增大
C．该振动系统的振动稳定后，振动的频率等于
D．当时，该振动系统一定发生共振
【答案】BD
【详解】AB．振动系统做受迫振动的振幅随驱动力的频率变化的规律如图所示，则当时，该振动系统的振幅随增大而增大，当时，该振动系统的振幅随减小而增大，选项A错误，B正确；
C．稳定时系统的频率等于驱动力的频率，选项C错误；
D．根据共振产生的条件可知，当时，该振动系统一定发生共振，选项D正确。
故选BD。
9．如图，甲为一列沿轴传播的简谐波在时刻的波形。图乙表示该波传播的介质中处的质点从时起的振动图象，则（ ）
A．波传播的速度为
B．波沿轴正方向传播
C．，质点的位移沿轴正方向
D．，处的质点的加速度沿轴负方向
【答案】AD
【详解】AB．由乙图知，t=1s时刻，质点a向上运动，在甲图上，由波形的平移可知，该波沿x轴负方向传播；由乙图知，质点的振动周期为T=0.2s,由甲图知，波长λ=4m,则波速为
故A正确B错误；
C．根据图乙可知，，质点在负向最大位移处，位移沿轴负方向，故C错误；D．，图甲再传播，处的质点到达波峰位置，加速度沿轴负方向，故D正确。
故选AD。
10．把一个平行玻璃板压在另一个平行玻璃板上，一端用薄片垫起，构成空气劈尖，让单色光从上方射入（如图），这时可以看到明暗相间的条纹。下面关于条纹的说法中正确的是（ ）
A．将薄片向着劈尖移动使劈角变大时，条纹变疏
B．将薄片远离劈尖移动使劈角变小时，条纹变疏
C．将薄片向着劈尖移动使劈角变大时，条纹变密
D．将薄片向着劈尖移动使劈角变大时，条纹不变
【答案】BC
【详解】由于薄膜干涉中相邻亮条纹对应的薄膜厚度差恒定，将薄片向着劈尖移动使劈角变大时，相邻亮条纹间距变小，所以干涉条纹会变密；将薄片远离劈尖移动使劈角变小时，相邻亮条纹间距变大，所以干涉条纹会变疏；故AD错误，BC正确。故选BC。
（第1小题-第7小题为单选题，第8小题-第10小题为多选题）
1．一个有固定转动轴的竖直圆盘如图甲所示，圆盘转动时，固定在圆盘上的小圆柱带动一个T形支架在竖直方向振动，T形支架的下面系着一个由弹簧和小球组成的振动系统，小球做受迫振动，圆盘静止时，让小球做简谐运动，其振动图像如图乙所示（以竖直向上为正方向），下列说法正确的是（ ）
A．t=1s到t=2s小球所受的回复力增加，且方向为x轴正向
B．t=2s到t=3s弹簧弹性势能一定减小
C．若圆盘以30r/min匀速转动，小球振动达到稳定时其振动的周期为2s
D．若圆盘正以30r/min匀速转动，欲使小球振幅增加则可使圆盘转速适当增大
【答案】C
【详解】A．以竖直向上为正方向，到小球从最低点向平衡位置振动，偏离平衡位置位移方向为负，大小正在减小，由
可知所受的回复力减小，方向为x轴正向，故A错误；
B．到小球从平衡位置向最高点振动，小球可能会经过弹簧的原长，则弹簧弹性势能可能先减小后增大，故B错误；C．若圆盘以匀速转动，其周期为
小球振动达到稳定时其振动的周期等于驱动的周期为，故C正确；
D．由图乙可知，小球振动的固有周期为
若圆盘正以匀速转动时，有
欲使小球振幅增加则要增大驱动力的周期，可使圆盘转速适当减小，故D错误。故选C。
2．两列简谐横波在同一介质中沿直线相向传播。M点在之间，到的距离，到的距离，如图甲所示。时刻，向右传的波恰好传到点。图乙为此后两列波分别在M点引起的振动图像，其中实线为向右传播的波经过M点时，M点的振动图像，虚线为向左传播的波经过M点时，M点的振动图像。则（ ）
A．时，M点在平衡位置下方且向平衡位置运动
B．两列波的波长均为
C．稳定后点为振动减弱点
D．在内M点的路程为
【答案】C
【详解】A．时，M参与两列波振动位置，在虚线数值大，叠加后位于平衡位置下方且远离平衡位置，A错误；
B．由图可知，向右传的波速为
两列波的周期都是2s，故
B错误；
C．由题可知，到M之间的距离刚好两个波长，故稳定后和M两点的振动情况相同，稳定后M点为振动减弱点，那么稳定后点也是振动减弱点，C正确；D．在内做了两次全振动，M点没振动，M点振幅3cm，路程12cm，M点振幅为1cm，路程为4cm，故内M点的路程为16cm，D错误。故选C。
3．分析下列所描述的四个物理现象：①听到迎面而来越来越尖锐的汽笛声；②夏天里一次闪电过后，有时会雷声轰鸣不绝；③水塘中的水波能绕过障碍物继续传播；④围绕振动的音叉转一圈会听到忽强忽弱的声音。这些现象分别是波的（ ）
A．多普勒效应、衍射现象、反射现象、干涉现象
B．干涉现象、衍射现象、多普勒效应、折射现象
C．多普勒效应、反射现象、衍射现象、干涉现象
D．多普勒效应、反射现象、干涉现象、衍射现象
【答案】C
【详解】①听到迎面而来的尖锐汽笛声，即汽车靠近时感觉音调升高，这是多普勒效应造成的； ②夏天里一次闪电过后，有时会雷声轰鸣不绝，是因为声音在云层之间来回反射造成的； ③水塘中的水波能绕过障碍物继续传播，这是水波的衍射现象； ④围绕振动的音叉转一圈会听到忽强忽弱的声音，是音叉发出两个频率相同的声波相互叠加，出现加强区和减弱区，这是干涉现象，故C正确，ABD错误。故选C。
4．如图所示，ABC为全反射棱镜，它的主截面是等腰直角三角形，甲、乙两束单色光组成的光束垂直入射到AC面上，在AB面上发生了全反射。若保持入射点O的位置不变，使光线绕O点顺时针转动时，甲光先从AB面上射出，则关于甲、乙两束光的说法正确的是（ ）。
A．在相同条件下做单缝衍射实验，甲光的中央条纹宽度大
B．真空中甲光的传播速度比乙光大
C．乙光的波动性比甲光的显著
D．甲、乙光分别照射同一光电管，都产生了光电效应，甲光的遏止电压大
【答案】A
【详解】A．若保持入射点O的位置不变，使光线绕O点顺时针转动时，光线射到AB面上的入射角减小，甲光先从AB面上射出，说明甲光的临界角较大，根据
甲光的折射率较小，甲光频率较小，波长较长，则在相同条件下做单缝衍射实验，甲光的衍射现象更加明显，即中央条纹宽度大，选项A正确；B．各种色光在真空中的传播速度相等，选项B错误；C．甲光的频率较小，则甲光的波动性比乙光的显著，选项C错误；D．甲、乙光分别照射同一光电管，都产生了光电效应，根据
甲光的频率较小，则遏止电压较小，选项D错误。故选A。
5．如图，一种透明柱状材料的横截面是由一个等腰直角三角形OAB和一个半圆组成的，圆的半径，一束单色光从直角三角形斜边上的D点进入材料内部后沿直线到达圆周上的C点，入射角，，，已知光在真空中的传播速度为c，则光在材料内传播的时间为（ ）
A． B． C． D．
【答案】D
【详解】由题意可知，光线在D点折射角
折射率
由几何关系可知
设发生全反射的临界角为C
因为
所以光线在C点发生全反射并到达半圆最低点E点，此时入射角
再次发生全反射到达F点，在F点发生全反射后垂直射出，如图所示
光线在半圆区域内的路程
光线在介质中的传播速度
所以光线在介质中的传播时间
故选D。
6．以下说法中正确的是（ ）
A．图甲可知，驱动力频率越大，能量越大，振动幅度越大
B．图乙是双缝干涉示意图，若只将光源由蓝色光改为绿色光，两相邻亮条纹间距离减小
C．图丙是用干涉法检测工件表面平整程度时得到的干涉图样，若将薄片向右移动，条纹间距将变小
D．图丁中的M、N是偏振片，P是光屏，当M固定不动，绕水平轴在竖直面内顺时针缓慢转动N时，从图示位置开始转动90度的过程中，光屏P上的光亮度保持不变
【答案】C
【详解】A．图甲为共振曲线，当驱动力频率等于振动系统固有频率时，振幅最大，故A错误；B．乙图中，根据
若只将光源由蓝色光改为绿色光，波长增大，两相邻亮条纹间距离将增大，故B错误；C．当将薄片向右移动时，即增大空气薄层的厚度，导致同级的光程差的间距变小，则干涉条纹间距会变小，故C正确；D．当M固定不动，缓慢转动N时，从图示位置开始转动90°的过程时，则M、N的振动方向垂直，此时光屏P上的光亮度最暗，故D错误。故选C。
7．彩虹的形成是雨后太阳光射入空气中的水滴先折射，然后在水滴的背面发生反射，最后离开水滴时再次折射就形成了彩虹。如图所示，一束太阳光从左侧射入球形水滴，a、b是其中的两条出射光线，一条是红光，另一条是紫光。则下列说法正确的是（ ）
A．a光是红光，b光是紫光
B．若用同一双缝干涉仪做光的双缝干涉实验，a光条纹间距小于b光条纹间距
C．若遇到相同的障碍物，a光比b光更容易发生明显衍射
D．在水滴中传播时，a光的速度大于b光的速度
【答案】B
【详解】A．a、b两条出射光线均在水滴表面发生折射现象，入射角相同，a光的折射角小于b光的折射角，根据折射定律，入射角和折射角的正弦值之比为常数，可知
折射率大则频率高，则a光是紫光，b光是红光，A错误；BC．由A可知
根据
可知，用同一双缝干涉仪做光的双缝干涉实验，a光条纹间距小于b光条纹间距。遇到相同的障碍物，b光更容易发生明显衍射，B正确，C错误；D．由
得
D错误。故选B。
8．如图所示，一细束阳光从墙壁上开的小孔射入房间，在室内放一满盆清水，然后将一块薄平面镜以适当倾斜角斜放在盆内，阳光经水面折射到平面镜上，反射后再经水面折射而投影到白色的墙壁上，就可以在墙壁上看到阳光色散后的完整彩色光带。则下列说法中正确的是（ ）
A．彩色光带是不同色光之间相互干涉的结果
B．彩色光带最上面是红色的，最下面是紫色的
C．若平面镜绕着下端顺时针缓慢旋转，彩色光带将沿着墙壁逐渐向下移动直到完全消失，而光带中紫光将最先消失
D．若平面镜的倾斜角改小一些，可能会出现阳光经水面折射后垂直射到平面镜上，反射光将沿入射光方向原路返回，最终折射出水面的光束将仍然是一束白光
【答案】BC
【详解】A．本实验的原理是折射色散,即水对不同色光的折射率不同，故A错误；B．水对太阳光中的紫光的折射率最大，对红光的折射率最小，故红光的折射光路弯折最小，紫光的折射光路弯折最大，即墙壁上的彩色光谱中最上端是红光，最下端是紫光，故B正确；C．当光从水中折射出水面时，入射角超过临界角，就会发生全反射而无法射出水面，太阳光中紫光的折射率最大，临界角最小，故紫光最先消失，故C正确；D．第一次折射后，由于折射色散，只可能是一种色光垂直射到平面镜上，因此不可能出现所有色光光路重合的情况，故D错误。故选BC。
9．如图所示，2020年11月13日，万米深潜器“奋斗者号”再次深潜至地球的最深处——马里亚纳海沟。借助无线电波、激光等传输信号，实现深潜器舱内和海底作业的电视直播。下列选项正确的是（ ）
A．在海水中，无线电波无法传播，所以要借助激光传输信号
B．无线电波、激光都是横波
C．信号传输到电视台实现直播的过程中无时间延迟
D．麦克斯韦通过实验证实了电磁波的存在，带来了通信技术的快速发展
【答案】AB
【详解】A．奋斗者号上的舱内摄像头拍摄的数值画面编码后经激光中的蓝色激光产生闪烁的信号传送信息，沧海号上接收到闪烁信号后，经调制转换成数字画面，再由光纤微缆传送给海面的探索2号，再经卫星天线传送到通信卫星，再到电视台转播，A正确；
B．无线电波和激光都是电磁波，电磁波是横波，B正确；C．信号传输是由经通信卫星传到电视台实现直播的，信号都有一定的传输速度，所以传输中有时间延迟，C错误；D．麦克斯韦预言电磁波的存在，而赫兹由电火花实验证实了电磁波的存在，D错误。故选AB。
10．如图所示，在倾角为的斜面顶端固定一摆长为L的单摆，单摆在斜面上做小角度摆动，摆球经过平衡位置时的速度为v，则以下判断正确的是（ ）
A．单摆在斜面上摆动的周期为
B．摆球经过平衡位置时的合外力
C．若小球带正电，并加一沿斜面向下的匀强电场，则单摆的振动周期将增大
D．若斜面的倾角增大，则单摆的振动周期将减小
【答案】BD
【详解】AD．单摆在斜面上摆动时等效重力加速度为
所以单摆在斜面上摆动的周期为
可得当倾角增大，则单摆的振动周期将减小，A错误，D正确；
B．摆球经过平衡位置时的回复力等于零，合外力提供向心力，所以有
B正确；C．若小球带正电，并加一沿斜面向下的匀强电场，可得此时单摆在斜面上摆动等效重力加速度为
所以振动周期将减小，C错误。故选BD。
（第1小题-第7小题为单选题，第8小题-第10小题为多选题）
1．要有效地发射电磁波，振荡电路首先要有足够高的振荡频率，下列选项正确的是（ ）
A．若要提高振荡频率，可增大自感线圈的自感系数
B．无线电波比红外线更容易发生衍射
C．机械波的频率、波长和波速三者满足的关系，对电磁波不适用
D．在真空中电磁波的传播速度小于光速
【答案】B
【详解】A．根据LC振荡电路的频率公式f=可知，若要提高振荡频率，可减小自感线圈的自感系数或者电容器的电容，故A错误；
B．无线电波比红外线的波长更长，根据发生明显衍射现象的条件，可知前者比后者更容易发生衍射，故B正确；C．机械波的频率、波长和波速三者满足的关系，对电磁波同样适用，故C错误；D．在真空中电磁波的传播速度等于光速，为3.0×108 m/s，故D错误。故选B。
2．如图甲所示为研究光的干涉与衍射现象的实验装置，狭缝S1、S2的宽度可调，狭缝到屏的距离为L。同一单色光垂直照射在狭缝上，实验中分别在屏上得到了图乙、图丙所示图样（图中阴影部分表示暗条纹）。下列说法正确的是（ ）
A．图乙是光的双缝干涉图样，图丙是光的衍射图样
B．遮住一条狭缝，仅减小另一狭缝的宽度，图丙中亮条纹宽度将减小
C．照射双缝时，仅增加L，图乙中相邻亮条纹的中心间距减小
D．照射双缝时，若S1、S2到屏上P点的距离差为半波长的奇数倍，P点处是亮条纹
【答案】A
【详解】A．双缝干涉图样的相邻亮或暗条纹的间距不变，故乙为双缝干涉图样，而衍射图样为中间宽两侧窄的特点，故图丙为光的衍射图样，故A正确；B．狭缝越小，衍射的范围越大，衍射条纹越宽，遮住一条狭缝，另一狭缝宽度减小，其他条件不变，则衍射现象增强，图丙中亮条纹宽度将增大，故B错误；C．根据双缝干涉公式
可知当仅增加L时，图乙中相邻亮条纹的中心间距增大，故C错误；D．照射双缝时，若S1、S2到屏上P点的距离差为半波长的奇数倍，则两束光波发生相互削弱，即为暗条纹，故D错误。故选A。
3．如图是在高山湖泊边拍摄的一张风景照片，湖水清澈见底，近处湖面水下的景物（石块、砂砾等）都看得很清楚，而远处则只看到对岸山峰和天空彩虹的倒影，水面下的景物则根本看不到。下列说法中正确的是（ ）
A．远处山峰的倒影非常清晰，是因为山峰的光线在水面上发生了全反射
B．远处水面下景物的光线射到水面处，入射角很大，可能发生了全反射，所以看不见
C．近处水面下景物的光线射到水面处，入射角较小，反射光强而折射光弱，因此有较多的能量射出水面而进入人眼睛中
D．光线由水射入空气，光的波速变大，波长变小
【答案】B
【详解】A．远处山峰的倒影非常清晰，是因为山峰发出的光线在水面上发生了反射，但不是全反射，因为全反射只有光从光密介质射入光疏介质时才可能发生，故A错误；B．远处水面下景物的光线射到水面处，入射角很大，若入射角大于或等于全反射临界角时，则将发生全反射，光线不能射出水面，因而看不见，故B正确；C．近处水面下景物的光线射到水面处，入射角越小，反射光越弱而折射光越强，射出水面而进入人眼睛中的能量越多，故C错误；
D．光线由水射入空气，根据可知光的波速变大，但光的频率不变，根据可知波长变大，故D错误。故选B。
4．如图所示，真空环境下某光纤弯曲部分两侧面圆弧的半径分别为R和2R，圆心为O，光纤的笔直部分的长度为L，现两束光线a、b垂直于端面AB入射，光线a的入射点距O点为R，光线b的入射点距O点为R，光纤对两光线的折射率均为，光速为c，则（ ）
A．光线a、b均能在该光纤内全反射传播
B．光线a、b在光纤内的传播速度为
C．光线a第一次在圆弧面射出的折射角为
D．光线b在光纤内传播时间后从CD面射出
【答案】D
【详解】A．两束光全反射的临界角度为
而a、b两束光线第一次到达圆弧外侧的入射角分别满足
因此可知
所以a并不会发生全反射，故A错误；B．根据
可得
故B错误；C．根据折射定律可得
解得
故C错误；D．光线b的光路图如下所示
则b光传播的距离为
因此传播时间为
故D正确。故选D。
5．如图甲所示，一列简谐横波沿x轴正方向传播，在传播方向上有P、Q两个质点，两质点置坐标分别为xP＝0.6m、xQ＝1.5m，某时刻简谐波刚好传到Q点，而此刻质点P恰好位于波峰，并且P、Q之间只有一个波谷。此后质点Q的振动图像如图乙所示。下列说法正确的是（ ）
A．该简谐波的传播速度为0.3m/s
B．该简谐波的波长为3.6m
C．经t＝6s，质点P沿传播方向运动了30cm
D．一观察者沿x轴靠近波源运动时，其观测到该波的频率将小于0.25Hz
【答案】A
【详解】AB．某时刻简谐波刚好传到Q点，而此刻质点P恰好位于波峰，并且P、Q之间只有一个波谷,可知
得
由乙图可知
该简谐波的传播速度为
A正确；B错误；C．质点P不会沿波的传播方向运动，只在其平衡位置附近往复运动。C错误；D．波源的频率
一观察者沿x轴靠近波源运动时，其观测到该波的频率将大于0.25Hz。D错误。故选A。
6．如图所示，一根固定在墙上的水平光滑直杆，两端分别固定着相同的轻弹簧，两弹簧自由端相距x。套在杆上的小球从中点以初速度v向右运动，小球将做周期为T的往复运动，则（ ）
A．小球做简谐运动 B．小球动量的变化周期为
C．两根弹簧的总弹性势能的变化周期为 D．小球的初速度为时，其运动周期为2T
【答案】C
【详解】A．物体做简谐运动的条件是回复力与位移成正比且指向平衡位置，中点到接触弹簧合力为0，故小球不做简谐运动，故A错误；
B．设从压缩至最右端、中点、最左端分别为A、O、B，运动过程为，根据对称性可知，，动量变化量方向相反，因此，动量变化周期为，故B错误；C．根据对称性可知，，势能变化相同，故周期为，故C正确；D．小球的初速度为时，其匀速阶段时间变为原来2倍，接触弹簧后，根据
可知，时间与速度无关，故周期小于2T，故D错误。故选C。
7．如图所示，长为L的轻绳一端系于O点，另一端系一小球，在O点正下方P点有一钉子。现将小球拉至A点由静止释放，小球摆至最低点B后继续向右摆至最高点C。整个过程中，小球摆角始终小于5°。下列说法不正确的是（ ）
A．小球在C点时回复力最大
B．小球从A摆至B点时合力突然变大
C．小球在B点时合力为零
D．若将钉子的位置上移，则小球从A点摆至C点的时间变长
【答案】C
【详解】AC．小球受重力和绳子拉力，所受合力沿切线方向提供回复力，在A、C两点合力最大，回复力最大。在B点回复力为零，但沿半径方向的力提供向心力，故合力不为零，A说法正确，不符合题意，C说法错误，符合题意。
B．经过B点时，速度不变，圆周运动半径变小，根据
可知，合力变大，B说法正确，不符合题意；D．根据
若将钉子的位置上移，摆长变大，周期变大，则小球从A点摆至C点的时间变长，D说法正确，不符合题意。故选C。
8．如图所示，固定光滑绝缘的直杆上套有一个质量为m、带电量为的小球和两根原长均为L的轻弹簧，两根轻弹簧的一端与小球绝缘相连，另一端分别固定在杆上相距为的A、B两点，空间存在方向竖直向下的匀强电场。已知直杆与水平面的夹角为，两弹簧的劲度系数均为，小球在距B点的P点处于静止状态，Q点距A点，小球在Q点由静止释放，重力加速度为g。则（ ）
A．匀强电场的电场强度大小为
B．小球在Q点的加速度大小为
C．小球运动的最大动能为
D．小球运动到最低点的位置离B点的距离为
【答案】BD
【详解】A．由题可知，小球在距B点的P点处于静止状态，小球受到两根弹簧的弹力合力大小为
对小球由共点力平衡可得
解得
故A错误；B．根据对称性，可知小球在Q点的受两弹簧弹力合力情况与P点大小相等，方向相反，根据牛顿第二定律，有
解得
故B正确；C．小球从Q点由静止下滑时，运动到P点时受力平衡，加速度为0，速度最大，动能最大，从Q到P过程中，弹簧弹力总功为零，根据动能定理可得
由几何关系可求得
解得
故C错误；
D．由题可知，小球从Q点静止运动到最低点时，小球做简谐振动，P点为平衡位置，根据简谐运动的对称性可知，小球运动最低点到P点距离为，所以小球运动到最低点的位置离B点距离为
故D正确。故选BD。
9．将一带正电的小球用同一根绝缘细线先后悬挂于匀强电场和匀强磁场中，如图所示，电场的方向竖直向下，磁场的方向垂直纸面向外。小球偏离竖直方向相同角度由静止释放，均能在竖直面内来回摆动（绳子始终处于张紧状态），下列关于小球在摆动过程中的说法正确的是（ ）
A．小球在电场中的摆动周期小于在磁场中的摆动周期
B．小球在电场中的最大速度值大于在磁场中的最大速度值
C．无论在电场还是磁场中，小球位置越低细线上张力越大
D．无论在电场还是磁场中，小球在摆动过程中机械能守恒
【答案】AB
【详解】A．小球在电场中所受电场力和重力都竖直向下，可将二者合成为“等效重力”，则等效的重力加速度为
设绳子长度为，小球运动的周期为
由左手定则可知，小球在磁场中所受洛伦兹力的方向始终沿着细线的方向，洛伦兹力不提供单摆的回复力，小球运动周期为
由可知，小球在电场中的周期小于在磁场中的周期，选项A正确；B．在电场中，仅有“等效重力”做功，当小球从最高点释放到达最低点的过程，小球下降的高度最大，做功最多，由动能定理可知，小球到达最低点时动能最大，即小球在最低点时速度最大，则有
解得
在磁场中，洛伦兹力对小球不做功，仅有重力做功，当小球从最高点释放到达最低点的过程，小球下降的高度最大，做功最多，由动能定理可知，小球到达最低点时动能最大，即小球在最低点时速度最大，则有
解得
因，故，即小球在电场中的最大速度大于在磁场中的最大速度，选项B正确；C．在电场中的任意位置，设绳子与竖直方向的夹角为，小球所需向心力是由绳子张力和“等效重力”沿绳子方向的分力提供，即
可得绳子张力大小
由此式可知，在小球下摆的过程，小球位置越低，即越小、越大，由上式可知，绳子张力越来越大；小球在最低点时且速度最大，此时绳子张力达到最大值。在磁场中，假设小球在位置1、2高度相同，如图所示：
小球摆动过程中洛伦兹力始终不做功，根据机械能守恒定律可知小球在1、2位置速度大小相同。由左手定则可知小球在位置1所受洛伦兹力方向与细线张力方向相反，在位置2所受洛伦兹力方向与细线张力相同，由牛顿第二定律有
对比上述两式可知
小球从位置2向最低点运动过程中，选取一个略低于位置2的位置，定为位置3，则小球在位置3时细线张力与接近，仍然可能存在关系，由此可知，在磁场中，小球位置越低细线上张力不一定越大，选项C错误；
D．在电场中，小球从最高点向最低点摆动过程中，电场力做正功，小球机械能增大，从最低点向最高点摆动过程中，电场力做负功，小球机械能减小，由机械能守恒的条件可知，小球的机械能不守恒；在磁场中，细线张力不做功，洛伦兹力也不做功，小球在摆动过程中机械能守恒，选项D错误。故选AB。
10．如图所示，直角三角形ABD为某种透明介质的横截面，，P为BD边上的一点，。某单色光从P点垂直BD射入介质，在AB边恰好发生全反射，且回到P点。真空中的光速为c。下列说法正确的是（ ）
A．介质对该光的折射率为2 B．介质对该光的折射率为
C．该光在介质中传播的时间为 D．该光在介质中传播的时间为
【答案】AC
【详解】AB．该光到P点的光路图如下
根据反射定律结合图可知，是等边三角形。由几何关系得
则介质对该光的折射率为
故A正确，B错误；CD．该光完整的光路图如下
由几何关系得
该光在介质中传播的时间为
故C正确，D错误。故选AC。
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