专题05 机械振动与机械波、光学、热学（解析版）-【好题汇编】2024年高考物理三模试题分类汇编（北京专用）

专题05机械振动与机械波、光学、热学（解析版）一、单选题1．（2024·北京海淀·统考三模）一列沿x轴正方向传播的简谐横波，某时刻的波形如图甲所示，K、L、M、N为波上的四个质点，由该时刻开始计时，某质点的振动情况如图乙所示，下列说法正确的是（）A．K、L、M、N四个质点沿x轴正方向运动B．质点K和N的运动方向始终相反C．质点N该时刻向y轴正方向运动D．图乙表示质点L的振动图像【答案】D【详解】A．质点不能随波迁移，故不会沿x轴运动，故A错误；B．距离相差半波长奇数倍的质点运动方向始终相反，故质点K和N的运动方向不是始终相反，故B错误；C．根据同侧法可知，质点N该时刻向y轴负方向运动，故C错误；D．根据同侧法可知，该时刻质点L向y轴正方向运动，所以图乙表示质点L的振动图像，故D正确。故选D。2．（2024·北京顺义·统考三模）如图甲所示，水滴滴在平静的水面上，会形成水波向四周传播（可视为简谐波）。可利用两个能够等间隔滴水的装置、来研究波的叠加现象，图乙所示为以、为波源的两水波在某时刻叠加的简化示意图，已知、的振幅均为A，该时刻它们形成的波峰和波谷分别由实线和虚线表示。则下列说法正确的是（）A．a处质点做简谐运动，振幅为0B．b处质点此刻的位移大小为2AC．若想观察到稳定的干涉现象，可将滴水间隔调小D．只要将的滴水间隔调至和的相等，c处质点就做振幅为2A的简谐运动【答案】B【详解】A．由题图可知，a处的质点此时刻处于两列波的波峰与波谷相遇的点，由波的叠加知识可知，此时刻a处速度为零。在同一介质中，不同的机械波的波速相等，根据由图知波源的波长小，所以波源的频率较大，即两列波的频率不同，两列波无法发生稳定的干涉现象，所以a处的质点并不是一直处于静止状态，即a处质点的振幅不为零，故A项错误；B．由题图可知，b处的质点此时刻处于两列波的波谷与波谷相遇的点，由波的叠加知识可知，此时刻该处质点的位移大小为2A，故B项正确；C．在同一介质中，不同的机械波的波速相等，根据由图知波源的波长小，所以波源的频率较大，为观察到稳定的干涉图样，可将途中的频率调小，即将滴水间隔调大，故C项错误；D．将两装置的滴水间隔调至相等，此时两列波的频率相同，会产生稳定的干涉现象，但是c出的质点其不一定处于振动加强点，即c处的质点不一定做振幅为2A的简谐运动，故D项错误。故选B。3．（2024·北京人大附中·校考三模）如图所示为甲、乙弹簧振子的振动图像，下列说法正确的是（）A．两弹簧振子的初相位不同B．甲系统的机械能比乙系统的大C．甲、乙两个弹簧振子在前内加速度方向相反D．时，甲具有负方向最大速度，乙具有正方向最大位移【答案】D【详解】A．由图可知两弹簧振子的周期不相等，初相位相同，故A错误；B．甲的振幅大，由于甲、乙两弹簧振子的质量、两个弹簧劲度系数未知，无法判断甲、乙两系统的机械能大小，故B错误；C．甲、乙两个弹簧振子在前内加速度方向相同，沿x轴负方向，故C错误；D．图像斜率的绝对值表示速度大小，t=2s时，甲图像斜率的绝对值最大，且斜率为负，甲具有负方向最大速度，由图可知此时乙具有正方向最大位移，故D正确。故选D。4．（2024·北京首师大附中·校考三模）一列简谐横波在均均介质中沿x轴负方向传播，已知处质点的振动方程为，则时刻的波形图正确的是（）A． B．C． D．【答案】C【详解】根据题意可知，时，在处的质点处于则此时该质点位于平衡位置。根据质点振动方程可知，质点起振方向向下，t=0时其位于波峰，故时，质点在向下振动。故选C。5．（2024·北京首师大附中·校考三模）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【答案】D【详解】AB．由题知K质点比L质点先回到平衡位置，则K质点应向下振，再根据“上坡、下坡”法可知，该波应沿x轴正方向传播，A、B错误；C．由AB选项可知K质点应向下振，而L质点在波谷处，则L质点的速度为0，故此时K质点的速度比L质点的大，C错误；D．由于质点在竖直方向做机械振动，根据F=-kyF=ma结合波图像可看出yL>yK则，此时K质点的加速度比L质点的小，D正确。故选D。6．（2024·北京首师大附中·校考三模）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经半个周期将沿轴正方向移动D．该时刻质点K与M的速度、加速度都相同【答案】B【详解】AB．由图可知乙质点L的振动情况，该时刻质点L向y轴正方向振动。根据上下坡法或者平移法可知，该横波沿x轴正方向传播，质点N该时刻向y轴负方向运动，故A错误，故B正确；C．质点L只在平衡位置附近y轴方向上下振动，波传播时，质点不会沿x轴正方向移动，故C错误；D．该时刻质点K与M的速度为零，质点K加速度为-y方向，质点M加速度为+y方向，故D错误。故选B。7．（2024·北京九中·校考三模）一列简谐横波沿x轴传播，在时的波形如图所示。已知处的质点P的位移y随时间t变化的关系式为。下列说法正确的是（

）A．这列波的波长 B．质点P此刻速度为零C．这列波沿x轴负方向传播 D．这列波的波速为10m/s【答案】D【详解】A．由图可知这列波的波长故A错误；B．由图可知，质点P此刻处于平衡位置，速度不为零，故B错误；C．根据质点P沿y轴方向做简谐运动的表达式为，可知下一时刻，P质点将向y轴正方向振动，根据同侧法，可知该波沿x轴正方向传播，故C错误；D．这列波的波速为又联立解得故D正确。故选D。8．（2024·北京大兴精华学校·校考三模）一列沿着x轴传播的横波，在时刻的波形如图1所示，图1中Q点的振动图像如图2所示。下列说法正确的是（）A．该波的波速为4m/s B．波沿x轴负方向传播C．质点Q振幅为13cm D．质点P经过1s沿x轴正方向移动2m【答案】C【详解】A．由图甲可知，波长为，由图乙可知，周期为，则该波的波速为故A错误；B．由图乙可知，时，质点沿轴正方向振动，结合图甲，由同侧法可知，波沿x轴正方向传播，故B错误；C由图可知，质点Q振幅为，故C正确；D．质点不能随波移动，故D错误。故选C。9．（2024·北京海淀·统考三模）如图所示是光线由空气射入半圆形玻璃砖，再由玻璃砖射入空气中的光路图。O点是半圆形玻璃砖的圆心，不可能发生的是（）A． B．C． D．【答案】B【详解】AB．光线从空气进入玻璃砖，在圆心处发生折射，入射角大于折射角，从玻璃砖进入空气时，入射光线沿半径方向与界面垂直，传播方向不变。故A正确，与题意不符；B错误，与题意相符；C．光线在圆心O从空气垂直进入玻璃砖，传播方向不变，在玻璃砖中沿半径方向射向空气，传播方向也不变。故C正确，与题意不符；D．光线从空气沿半径方向进入玻璃砖，传播方向不变，在圆心O处进入空气，折射角大于入射角。故D正确，与题意不符。本题选错误的故选B。10．（2024·北京海淀·统考三模）激光陀螺仪是很多现代导航仪器中的关键部件，广泛应用于民航飞机等交通工具。激光陀螺仪的基本元件是环形激光器，其原理结构比较复杂，可简化为如图所示模型：由激光器发出的A、B两束激光，经完全对称的两个通道（图中未画出）在光电探测器处相遇，产生干涉条纹。如果整个装置本身具有绕垂直纸面的对称轴转动的角速度，那么沿两个通道的光的路程差就会发生变化，同时光电探测器能检测出干涉条纹的变化，根据此变化就可以测出整个装置的旋转角速度。某次测试，整个装置从静止开始，绕垂直纸面的对称轴，顺时针方向逐渐加速旋转，最后转速稳定，这个过程中光电探测器的中央位置C处检测光强经过了强→弱→强→弱→强的变化过程。根据上述材料，结合所学知识，判断下列说法正确的是（）A．A束激光的频率小于B束激光的频率B．整个装置加速转动过程中，B束激光到达光电探测器的路程逐渐变小C．整个装置加速转动过程中，C处始终没有出现干涉明条纹D．整个装置加速转动过程中，两束激光的路程差变化了2个波长【答案】D【详解】A．由于两束激光出现干涉现象，说明两个光束的频率相等，故A错误；B．由于整个装置顺时针方向转动，因此整个装置加速转动过程中，B束激光到达光电探测器的路程线减小在变大在变小在变大的周期变化，故B错误；C．整个装置加速转动过程中，当C处出现强光时就是干涉明条纹，故C错误；D．由于C处出现了强→弱→强→弱→强的变化，因此两束激光的路程差依次为、、、、，因此变化了2个波长，故D正确。故选D。11．（2024·北京海淀·统考三模）图甲、图乙分别为研究光现象的两个实验，下列说法正确的是（）A．图甲正中央的亮点是由于光通过小孔沿直线传播形成的B．图甲所示现象是光线通过一个不透光的圆盘得到的衍射图样，它与光通过圆孔得到的衍射图样是一样的C．图乙中的P、Q是偏振片，P固定不动，缓慢转动Q，只有如图中所示P、Q的“透振方向”相平行的位置时光屏才是亮的D．图乙所示现象可以表明光波是横波【答案】D【详解】A．图甲正中央的亮点是由于光通过小圆板发生光的衍射得到的，故A错误；B． 圆孔衍射，光的衍射现象的一种。光波通过细小圆孔后产生的衍射，屏上中央亮区多，暗区少，与光线通过一个不透光的圆盘得到的衍射图样不一样。故B错误；C．图乙中的P、Q是偏振片，P固定不动，缓慢转动Q，P、Q的“透振方向”相平行的位置时光屏是最亮的，P、Q的“透振方向”相垂直的位置时光屏是暗的，其他一般的夹角位置，亮度介于两者之间，故C错误；D．只有横波才能产生偏振现象，故光的偏振现象表明光是一种横波，故D正确。故选D。12．（2024·北京顺义·统考三模）如图所示，光束a射入玻璃三棱镜、出射光为b、c两束单色光。比较b、c两束光，下列说法正确的是（）A．玻璃对光束b的折射率较大B．光束b的频率更高C．光束b在玻璃中的传播速度较大D．经同一双缝干涉装置后光束b的干涉条纹间距较小【答案】C【详解】A．根据光路图可知，在入射角相同的情况下，b光的折射角大于c光的折射角，由此可知，b光的折射率小于c光的折射率，故A错误；B．折射率越大，则光的频率越大，由于光束b的折射率小于光束c的折射率，因此光束b的频率低于光束c的频率，故B错误；C．根据光在介质中的传播速度与折射率之间的关系可知，折射率越小，则光在介质中传播的速度越大，由于光束b的折射率小于光束c的折射率，因此光束b在玻璃中的传播速度大于光束c在玻璃中的传播速度，故C正确；D．由于b光的频率小于c光的频率，而根据可知，频率越小则波长越长，而根据双缝干涉的条纹间距公式可知，在经同一双缝干涉装置后，波长大的光产生的条纹间距更大，因此光束b的干涉条纹间距要大于光束c的条纹间距，故D错误。故选C。13．（2024·北京首师大附中·校考三模）下列哪种物理现象可以说明光具有粒子性（）A．薄膜干涉 B．康普顿效应 C．光的偏振 D．泊松亮斑【答案】B【详解】A．薄膜干涉原理是光的干涉，说明光具有波动性，故A错误；B．康普顿效应说明光具有粒子性，故B正确；C．光的偏振说明光具有波动性，故C错误；D．泊松亮斑即光的衍射现象，说明光具有波动性，故D错误。故选B。14．（2024·北京九中·校考三模）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【答案】C【详解】A．根据光的干涉定义可知白光经过杨氏双缝得到彩色图样是杨氏双缝干涉，故A错误；B．由于重力的作用，肥皂膜形成了上薄下厚的薄膜，光线通过薄膜时频率不变，干涉条纹的产生是由于光线在薄膜前后两表面反射形成的两列光波的叠加，白光照射肥皂膜呈现彩色图样是属于干涉现象，故B错误；C．白光经过三棱镜得到彩色图样是光在折射时产生的色散现象，故C正确；D．水面上的油膜呈现彩色是光的干涉现象，属于薄膜干涉，故D错误；故选C。15．（2024·北京首师大附中·校考三模）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【答案】C【详解】A．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，这是光的色散现象，A错误；C．由题图可知光束c的折射角大于光束b的折射角，根据折射定律可知nc<nbC正确；B．由于光的折射率越大，其频率越大，波长越短，则b光在真空中的波长较短，B错误；D．根据v=知，c光束的折射率小，则c光在棱镜中的传播速度大，D错误。故选C。16．（2024·北京大兴精华学校·校考三模）下面是四种与光有关的事实，其中体现光的波动性的是（）①用光导纤维传播信号

②用透明的标准样板和单色平行光检查平面的平整度③肥皂泡在阳光下表面呈现彩色

④光电效应现象A．①② B．②③ C．①④ D．③④【答案】B【详解】①用光导纤维传播信号是光的全反射应用，不能说明光的波动性；②用透明的标准样板和单色平行光检查平面的平整度利用了光的干涉，能说明光的波动性；③肥皂泡在阳光下表面呈现彩色是薄膜干涉，能说明光的波动性；④光电效应现象说明了光的粒子性；故选B。17．（2024·北京海淀·统考三模）如图所示，一定质量的理想气体从状态a开始，先经等压变化到达状态b，再经等容变化到达状态c。下列判断正确的是（）A．从a到b，气体温度不变 B．从a到b，气体从外界吸热C．从b到c，气体内能不变 D．从b到c，气体对外界做功【答案】B【详解】A．从a到b，气体压强不变，体积增大，温度升高，故A错误；B．从a到b，气体体积增大，气体对外做功，温度升高，内能增加，根据热力学第一定律可得，气体从外界吸热，故B正确；C．从b到c，气体体积不变，压强减小，温度降低，气体内能减小，故C错误；D．从b到c，气体体积不变，则气体不对外界做功，故D错误。故选B。18．（2024·北京顺义·统考三模）“拔火罐”是我国传统医学的一种治疗手段。操作时，医生用点燃的酒精棉球加热一个小罐内的空气，随后迅速把小罐倒扣在需要治疗的部位，冷却后小罐便紧贴在皮肤上，如图所示。小罐倒扣在身体上后，在罐中气体逐渐冷却的过程中，罐中气体质量和体积均可视为不变。若罐中气体可视为理想气体，下列说法正确的是（）A．罐中气体的压强不变B．罐中气体的内能不变C．罐中气体分子的平均动能不变D．罐中单位体积内气体分子数不变【答案】D【详解】罐中气体质量和体积均可视为不变，根据可知，气体逐渐冷却的过程中，压强逐渐减小，内能降低，平均动能减小，由于气体质量和体积均可视为不变，则罐中单位体积内气体分子数不变。故选D。19．（2024·北京顺义·统考三模）如图是一定质量的理想气体由状态A经过状态B变为状态C的图像。已知气体在状态A时的压强是。下列说法正确的是（）A．气体在状态A的温度为200KB．气体在状态C的压强为C．从状态A到状态B的过程中，气体的压强越来越大D．从状态B到状态C的过程中，气体的内能保持不变【答案】A【详解】AC．从A到B过程中，气体的体积与热力学温度成正比，所以气体发生等压变化，压强保持不变，即根据盖-吕萨克定律代入数据解得故A正确，C错误；B．从B到C过程中，气体发生等容变化，根据查理定律代入数据解得故B错误；D．从状态B到状态C的过程中，气体温度升高，内能增加，故D错误。故选A。20．（2024·北京人大附中·校考三模）如图所示是一种儿童玩具“吡叭筒”，由竹筒和木棍组成，在竹筒的前后两端分别装上“叭子”（树果子或打湿的小纸团）。叭子密封竹筒里面的空气，迅速推动木棍，前端的叭子便会从筒口射出。则迅速推动木棍过程中（叭子尚未射出），竹筒中被密封的气体（）A．压强增大 B．温度不变C．内能不变 D．每个分子的动能都变大【答案】A【详解】迅速推动木棍过程中，竹筒中被密封的气体体积减小，则压强变大，外界对气体做正功，，由于“迅速”过程气体与外界无热交换，则，根据热力学第一定律可知，气体内能增加，，温度升高，分子平均动能增加，但不是每个分子的动能都增加。故选A。21．（2024·北京首师大附中·校考三模）下列说法正确的是（）A．流散到周围环境中的内能可以自动聚集起来，并被加以利用B．只要对内燃机不断进行革新，总有一天它可以把气体的内能全部转化为机械能C．第二类永动机不违反热力学第一定律，只违反热力学第二定律D．热量不可能由低温物体传给高温物体【答案】C【详解】A．根据热力学第二定律可知：热传递具有方向性，不可以将流散到周围环境中的内能重新收集起来加以利用而不引起其他变化，故A错误；B．热机是把内能转化为机械能的装置，过程中一定有部分热量排放给低温物体（冷凝器或大气），即有能量耗损。所以不可能把气体的内能全部转化为机械能，故B错误；C．第二类永动机不违反热力学第一定律，只违反热力学第二定律，故C正确；D．热量是不可能自发地从低温物体传递给高温物体的，但在其他因素影响下可以由低温物体传向高温物体，故D错误。故选C。22．（2024·北京首师大附中·校考三模）如图所示，一