2022年高考物理复习讲练测15 质量检测（解析版）

第十五章机械振动与机械波、光、电磁波【单元检测】

考试时间：60分钟试卷总分：100分

注意事项：

1.本试卷分第I卷（选择题）和第n卷（非选择题）两部分。答卷前，考生务必将自己的姓名、班级、考

场、座位号填写在答题卡上。

2.回答第I卷时，选出每小题答案后，用2B铅笔把答题卡上对应题目的答案标号框涂黑，如需改动，用

橡皮擦干净后，再选涂其他答案标号框。写在本试卷上无效。

3.答第II卷时，将答案写在答题卡上，写在本试卷上无效。

第I卷（选择题，共48分）

一、选择题：（本题共8小题，每小题6分，共48分。在每小题给出的选项中，第1〜4题只有一项符合题

目要求，第5〜8题有多项符合题目要求。全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分）。

1.（2021年上海市金山区高考物理一模试卷）某弹簧振子简谐运动图象如图所示，匕〜t2时间内振子（）

A.速度增大B,加速度增大C.回复力增大D.机械能增大

【答案】A

【解析】解：t]〜t2时间内振子是由最大位移处向平衡位置运动，故速度增大，加速度减小，回复力减小。

简谐振动没有能量损失，机械能守恒。故A正确，BCD错误。

故选：Ao

2.（2021•湖北省恩施市巴东一模）图1所示为一列简谐横波在某时刻的波动图象，图2所示为该波中41.5m

处质点P的振动图象，下列说法正确的是（）

B.该波一定沿x轴负方向传播

C.kl.Os时，质点P的加速度最小，速度最大

D.图1所对应时刻可能是/=0.5s

【答案】D

【解析】由图1可知波长％=4m,由图2知周期7=4s,可求该波的波速v=〃r=lm/s,故A错误；由于不知

是哪个时刻的波动图像，所以无法在图2中找到P点对应的时刻来判断P点的振动方向，故无法判断波的

传播方向，B错误；由图2可知，Xis时，质点P位于波峰位置，速度最小，加速度最大，所以C错误；

因为不知道波的传播方向，所以由图1中P点的位置结合图2可知，若波向右传播，由平移法可知传播距

离为户0.5+〃心对应的时刻为（0.5±4/i）s,向左传播传播距离为户1.5+成，对应的时刻为/=（1.5±4〃）s,

其中〃=0、1、2^3...,所以当波向x轴正方向传播，〃=0时，r=0.5s,故D正确.

3.（2021届辽宁省高三模拟）如图所示，双缝干涉实验装置中，屏上一点P到双缝的距离之差为2.1pim,

若用单色光A照射双缝时，发现P点正好是从屏中间。算起的第四条暗条纹，换用单色光3照射双缝时，

发现P点正好是从屏中间。算起的第三条亮条纹，则下列说法正确的是（）

A.单色光3的频率大于单色光A的频率

B.单色光3的波长小于单色光A的波长

C.单色光8的相邻亮条纹间的距离小于单色光A的相邻亮条纹间的距离

D.用单色光A和B在同一单缝衍射的装置上做实验，在缝宽不变的情况下，单色光3更容易发生明显衍

射

【答案】D

【解析】由题意可知，单色光A照射双缝时条纹间距较小，根据Ax='/1可知单色光A的波长较小，频率

d

较大，选项ABC错误；因单色光B的波长较大，则用单色光A和8在同一单缝衍射的装置上做实验，在缝

宽不变的情况下，单色光8更容易发生明显衍射，选项D正确。故选D。

4.（2021届山东省德州高三模拟）为了夜间行车安全，很多公路的护栏上都安装有反光板，反光板是由实

心透明材料做成的结构体，并不发光，如图所示为反光板的剖面图，由矩形和多个等腰直角三角形组成。

当汽车灯光垂直矩形左侧照射时，光线经右侧边缘两次全反射后会沿着相反的方向返回。反光板的折射率

至少应为（）

A.—B.V2C.述D.2V2

22

【答案】B

光线经右侧边缘两次全反射后会沿着相反的方向返回，光路图如上图所示，由几何关系可知入射角为i,反

射角为/有Ni=N7=45°则〃=—二=0,所以B正确：ACD错误：故选B,.

sin45

5.（2021•湖南3月模拟）关于机械振动、机械波，下列说法正确的是（）

A.在竖直方向上做受迫振动的弹簧振子，稳定后其振动频率等于驱动力的频率

B.做简谐运动的单摆，其质量越大，振动频率越大

c.在简谐运动中，介质中的质点在1周期内的路程一定是一个振幅

D.只有频率相同的两列波在相遇区域才可能形成稳定的干涉图样

E.简谐横波在介质中的传播速度由介质本身的性质决定

【答案】ADE

【解析】在竖直方向上做受迫振动的弹簧振子，稳定后其振动频率等于驱动力的频率，与固有频率无关，

故A正确；根据/="=某片知，做简谐运动的单摆的振动频率与质量无关，故B错误；在简谐运动中，

介质中的质点在《周期内的路程不一定是一个振幅，与质点的起始位置有关，只有起点在平衡位置或最大位

移处时，质点在：周期内的路程才一定是一个振幅，故C错误；根据形成稳定干涉的条件知，只有频率相同

的两列波在相遇区域才可能形成稳定的干涉图样，故D正确；简谐横波在介质中的传播速度由介质本身的

性质决定，与波的频率无关，故E正确.

6.（2021届湖南省三湘名校联盟高三联考）A、B是一列简谐横波传播路径上的两个质点，两质点的振动图

像如图所示，A质点的振动比8质点的振动滞后7s。A、8两点间的距离为3.5m。则（）

B.简谐波的波长为4m

C.简谐波的传播速度大小为0.5m/s

D.某Is内，A、B两质点的振动方向可能相反

E.质点A的速度最大时，质点8的加速度一定最大

【答案】CDE

【解析】A.由于质点A振动比质点B滞后，因此波从B传播到A,A错误;

77

B.由题意可知，波动周期为4s,波从B传播到A所用的时间为7s,为一T,因此A、B间的距离为-

44

7

即一4=3.5m,则；l=2m,B错误；

4

2

C.波传播的速度v=-=0.5m/s,C正确；

T

D.由振动图像可知，2s~3s内，两质点的振动方向相反，D正确；

E.质点A的速度最大时，即处于平衡位置时，质点B不是在波峰就是在波谷，此时质点B的加速度最大，

E正确。

故选CDE。

7.（2021•辽宁丹东市高三下学期线上测试）下列说法正确的是（）

A.单色光从光密介质进入光疏介质时，光的波长不变

B.雨后路面上的油膜形成的彩色条纹是由光的干涉形成的

C.杨氏双缝干涉实验中，当两缝间的距离以及双缝和屏的距离一定时，红光干涉条纹的相邻条纹间距比蓝

光干涉条纹的相邻条纹间距小

D.光的偏振现象特征说明光是横波

E.玻璃中的气泡看起来特别明亮，是因为光从玻璃射向气泡时，一部分光在界面上发生了全反射的缘故

【答案】BDE

【解析】单色光从光密介质进入光疏介质时，频率不变，光速发生了变化，所以光的波长也发生变化，选

项A错误；雨后路面上的油膜形成的彩色条纹是由光的干涉形成的，选项B正确：根据光的干涉条纹间距

公式盘=夕，可知红光的波长长，则红光干涉条纹的相邻条纹间距比蓝光干涉条纹的相邻条纹间距大，选

项C错误；光的偏振现象说明光是横波，选项D正确；玻璃中的气泡看起来特别明亮，是因为光从玻璃射

向气泡时，即从光密介质射向光疏介质时，一部分光在界面上发生了全反射，选项E正确.

8.（2021届湖北省选择性考试模拟演练）如图所示，一束复色光经三棱镜后分开成。、b、c和d四种单色

光。用这四种单色光分别照射金属钾板，其中c光恰好可从金属钾板上打出光电子；也可以用这四种单色

光分别作为双缝干涉实验的光源。下列说法正确的是（）

A.d光的频率最高

B.d光在棱镜中的折射率最小

C.a光产生的干涉条纹宽度最大

D.a光打出的光电子的遏止电压最大

【答案】BD

【解析】由光路图可知，。光通过三棱镜的偏折程度最大，则折射率最大，。光的频率最大，d光的折射率

最小，则频率最低，选项A错误，B正确；因。光的频率最大，则波长最短，根据Ar=,4,可知，a光

d

产生的干涉条纹宽度最小，选项C错误；因为c光恰好可从金属钾板上打出光电子，则。光一定能发生光

电效应，因。光的频率最大，则根据相%=/n/-%出功，可知，a光打出的光电子的遏止电压最大，

选项D正确。故选BD。

第H卷（非选择题，共52分）

9.（8分）（2021•北京市门头沟区一模）在“用单摆测量重力加速度的大小”的实验中.

（1）安装好实验装置后，先用游标卡尺测量摆球直径”，测量的示数如图所示，则摆球直径“=cm,

再测量摆线长/,则单摆摆长L=（用d、I表示）；

(2)摆球摆动稳定后，当它到达(填“最低点”或“最高点”)时启动秒表开始计时，并记录此后摆球再次

经过最低点的次数"5=1、2、3…)，当”=60时刚好停表.停止计时的秒表如图所示，其读数为s,

该单摆的周期为T=s；

(3)计算重力加速度测量值的表达式为g=(用八I、d表示)，如果测量值小于真实值，可能原因是

A.将摆球经过最低点的次数w记少了

B.计时开始时，秒表启动稍晚

C.将摆线长当成了摆长

D.将摆线长和球的直径之和当成了摆长

(4)正确测量不同摆长L及相应的单摆周期7,并在坐标纸上画出7与L的关系图线，如图所示.由图线计

算出重力加速度的大小g=m/sl保留三位有效数字，计算时后取9.86)

r/s2

d

-口l-2^2l+d

【答案】(1)1.84/+2(2)最低点67.52.25(3)一"耳一AC(4)9.86

【解析】(1)该游标卡尺的主尺读数为1.8cm,观察到游标尺的第4个刻度线与上面刻度线对齐了，而游标

尺是10分度，即游标尺对应的读数为4x0.1mm=0.4mm=0.04cm,故摆球的直径d=1.8cm+0.04cm=1.84

cm；单摆的摆长为L=/+生

(2)当摆球摆动到最低点时启动秒表开始计时，因为最低点时，摆球运动的速度快，撰球在最低点停留的时

间最短，测量误差最小：秒表读数时，先看小圈，它的单位是分钟，过了刻度“1”，但未到“1.5”，计为1分

钟，再看大圈，它的单位是秒，为7.5s,故秒表的时间为f=60s+7.5s=67.5s：所以单摆的周期为T=：=

2

67.5八”

s=2.25s；

4冗21|—

(3)因为单摆的周期公式故重力加速度测量值的表达式为《=誓=下心=空浮；将摆球

经过最低点的次数〃记少了，则计算的周期7=^就变大了，会使测量值小于真实值，选项A正确；计时开

始时，秒表启动稍晚，则测量的时间/偏小，故计算的周期会偏小，则计算出的重力加速度的值会偏大，选

项B错误；将摆线长当成了摆长，则根据表达式计算出来的重力加速度值会偏小，选项C正确；将摆线长

和球的直径之和当成了摆长，则计算出的重力加速度值变大，选项D错误.

(4)根据周期公式得，户=争,所以尸与L成正比，其斜率为左=手，在户一心图线上选尽量

远的两个点，计算其斜率，则&=*三消=容解得g=7m/s2=9.86rn/sL

10.(6分)(2021•滕州一模)用圆弧状玻璃砖做测定玻璃折射率的实验时，先在白纸上放好圆弧状玻璃砖，

在玻璃砖的一侧竖直插上两枚大头针尸卜P2,然后在玻璃砖的另一侧观察，调整视线使P的像被尸2挡住,

接着在眼睛所在的一侧插两枚大头针23和「4’使23挡住Pl和2的像，匕挡住23以及P和的像，在纸

上标出大头针位置和圆弧状玻璃砖轮廓，如图甲所示，其中。为两圆弧圆心，图中已画出经过Pl、P2点的

入射光线。

S8

/66

F64

2

0.

00.20.406(18

乙

(1)在图上补画出所需的光路。

(2)为了测出玻璃的折射率，需要测量入射角和折射角，请在图中的48分界面上画出这两个角。

(3)用所测物理量计算折射率的公式为“=o

(4)为了保证在7方得到出射光线，实验过程中，光线在方的入射角应适当_______(填“小一些”“无所谓”

或“大一些”)。

(5)多次改变入射角，测得几组入射角和折射角，根据测得的入射角和折射角的正弦值，画出了如图乙所示

的图象，由图象可知该玻璃的折射率〃=。

【答案】(1)见解析图(2)见解析图(3)需(4)小一些(5)1.5

【解析】(1)连接乃、巴与8交于一点，此交点即为光线从玻璃砖中射出的位置，由于外、2的连线与AB

的交点即为光线进入玻璃砖的位置，连接两交点即可作出玻璃砖中的光路，如图所示。

（2）连接。点与光线在上的入射点即为法线，作出入射角和折射角如图中i、r所示。

（3）由折射定律可得"=罂

（4）为了保证能在W万上有出射光线，实验过程中，光线在其上的入射角应适当小一些，才不会使光线在

W5■上发生全反射。

（5）图象的斜率*=黑=〃，由题图乙可知斜率为1.5,即该玻璃的折射率为1.5。

11.（4分）（2021贵州铜仁模拟）一列简谐横波沿x轴传播，/=0时刻波形如图所示，此时质点尸沿y轴

负方向运动，且经过0.1S第一次到达平衡位置，则该波的传播方向为沿x轴（“正”或“负”）方向，传

播波速为m/s,P点的振动方程为«

【解析】11］由同侧法可知，质点尸沿y轴负方向运动，该列波沿x轴负方向传播。

⑵尸沿y轴负方向运动，且经过0.1S第一次到达平衡位置，由题图可知37=0.卜，故T=L2s,由图可知

2=12m,故该列波的波速v=4=10m/s。

T

2万5

［3］坐标原点处质点的振动方程为y=Asin«yf=Asin—f=2sin§%f（cm）,P点与。点相位差

,故P点的振动方程为y=2sin（当r+?g］（cm）。

T126V367

12.（2分）（2021•贵州遵义模拟）在“用双缝干涉测光的波长”实验中，（1）将测量头的分划板中心刻线

与某亮纹中心对齐，将该亮纹定为第1条亮纹，此时手轮上的示数如图甲所示。然后同方向转动测量头，

使分划板中心刻线与第6条亮纹中心对齐，记下此时图乙中手轮上的示数mm,求得相邻亮纹的

⑵已知双缝间距d为2.OXICT"m,测得双缝到屏的距离1为0.700m,由计算公式A=,求

得所测红光波长为mm。

【答案】（1）13.8702.310（2）%x6.6X104

13870—2320

【解析】（1）题图甲的读数为2.320mm,题图乙的读数为13.870mm,△x=',「「inni-2.310mm

6—I

⑵由AX--.A可得A--Ax,可求出X2.310mm=6.6X101mm。

a10.700

13.（8分）（2021•贵州贵阳市3月调研）如图（a）,一列简谐横波沿x轴传播，实线和虚线分别为4=0时刻和

会时刻的波形图，P、。分别是平衡位置为笛=1m和M=4m的两质点.图（b）为质点。的振动图象，求：

（1）波的传播速度和f2的大小；

（2）质点P的位移随时间变化的关系式.

【答案】（l）40m/s（0.2"+0.05）s（〃=0、I、2、3...）（2）y=10sin（10m+竽）cm

【解析】（1）由题图可知波长：4=8m,周期：7=0.2s,

传播速度丫=彳=40m/s,结合题图可知，横波沿x正方向传播，

故从0到会时刻有：加+2m=W2，解得f2=（0.2〃+0.05）s（〃=0、1、2、3…）.

（2）质点尸做简谐振动的位移表达式：y=Asin僧+，，

由题图可知A=10cm,f=0时y=5/cm且向一y方向运动，

解得y—lOsinf10"+誓）cm.

14.（8分）（2021•辽宁省沈阳市一模）如图所示是一个水平横截面为圆形的平底玻璃缸，玻璃缸深度为2/人

缸底面圆心处有一单色点光源S,缸中装有某种液体，深度为〃，。点为液面的圆心，QS垂直于水平面。

用面积为乃川的黑纸片覆盖在液面上，则液面上方恰好无光线射出。若在上述黑纸片上，以。为圆心剪出

1

一个面积为一万小?的圆孔，把余下的黑纸环仍放置在液面上原来的位置，使所有出射光线都从缸口射出，则

3

缸口的最小面积为多少？

s

【答案】4t2二不力2

3

【解析】用面积为，=7川的黑纸片覆盖在液面上，液面上方恰好无光线射出，则从点光源S发出的光线

射到黑纸片的边缘处恰发生全反射，临界角为C,光路图如图甲所示。

四甲

5=孙2=》『由几何关系得tanC=2由全反射知识有sinC=!解得〃=J5

hn

剪出一个面积为其二工乃川圆孔后，设透光部分的半彳仝为为，射出光线的最大入射角为i，对应的折射角为

。，光路图如图乙所示。

S

图乙

1尸sin白

5,=万片=上万川由几何关系得tani=?根据折射定律有〃=出?

3hsinz

缸口的最小半径为4=2+/?tan。缸口的最小面积为S3=万片解得§3=告且加/

15.（8分）（2021•陕西榆林市线上模拟）如图所示，直角三角形A8C为某种透明介质的横截面，ZB=30°,

BC=30cm,A8面涂有反光材料.某单色光从8c上的。点垂直BC射入介质，经4B面反射后从AC面上

射出，射出方向与A