2017-2021年（5年）北京高考物理真題分類匯編：光學(xué)、機(jī)械振動(dòng)與機(jī)械波

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2017-2021年北京高考物理真題分類匯編之光學(xué)、機(jī)械振動(dòng)與機(jī)械波

一．選擇題（共11小題）

1．（2021?北京）一列簡(jiǎn)諧橫波某時(shí)刻的波形圖如圖所示。此后K質(zhì)點(diǎn)比L質(zhì)點(diǎn)先回到平衡位置。下列判斷正確的是（）

A．該簡(jiǎn)諧橫波沿x軸負(fù)方向傳播

B．此時(shí)K質(zhì)點(diǎn)沿y軸正方向運(yùn)動(dòng)

C．此時(shí)K質(zhì)點(diǎn)的速度比L質(zhì)點(diǎn)的小

D．此時(shí)K質(zhì)點(diǎn)的加速度比L質(zhì)點(diǎn)的小

2．（2020?北京）一列簡(jiǎn)諧橫波某時(shí)刻波形如圖甲所示。由該時(shí)刻開始計(jì)時(shí)，質(zhì)點(diǎn)L的振動(dòng)情況如圖乙所示。下列說法正確的是（）

A．該橫波沿x軸負(fù)方向傳播

B．質(zhì)點(diǎn)N該時(shí)刻向y軸負(fù)方向運(yùn)動(dòng)

C．質(zhì)點(diǎn)L經(jīng)半個(gè)周期將沿x軸正方向移動(dòng)到N點(diǎn)

D．該時(shí)刻質(zhì)點(diǎn)K與M的速度、加速度都相同

3．（2018?北京）如圖所示，一列簡(jiǎn)諧橫波向右傳播，P、Q兩質(zhì)點(diǎn)平衡位置相距0.15m。當(dāng)P運(yùn)動(dòng)到上方最大位移處時(shí)，Q剛好運(yùn)動(dòng)到下方最大位移處，則這列波的波長(zhǎng)可能是（）

A．0.60m B．0.30m C．0.20m D．0.15m

4．（2020?北京）以下現(xiàn)象不屬于干涉的是（）

A．白光經(jīng)過楊氏雙縫得到彩色圖樣

B．白光照射肥皂膜呈現(xiàn)彩色圖樣

C．白光經(jīng)過三棱鏡得到彩色圖樣

D．白光照射水面油膜呈現(xiàn)彩色圖樣

5．（2019?北京）利用圖1所示的裝置（示意圖），觀察光的干涉、衍射現(xiàn)象，在光屏上得到如圖2中甲和乙兩種圖樣。下列關(guān)于P處放置的光學(xué)元件說法正確的是（）

A．甲對(duì)應(yīng)單縫，乙對(duì)應(yīng)雙縫

B．甲對(duì)應(yīng)雙縫，乙對(duì)應(yīng)單縫

C．都是單縫，甲對(duì)應(yīng)的縫寬較大

D．都是雙縫，甲對(duì)應(yīng)的雙縫間距較大

6．（2018?北京）用雙縫干涉實(shí)驗(yàn)裝置得到白光的干涉條紋，在光源與單縫之間加上紅色濾光片后（）

A．干涉條紋消失

B．彩色條紋中的紅色條紋消失

C．中央條紋變成暗條紋

D．中央條紋變成紅色

7．（2021?北京）如圖所示的平面內(nèi)，光束a經(jīng)圓心O射入半圓形玻璃磚，出射光為b、c兩束單色光。下列說法正確的是（）

A．這是光的干涉現(xiàn)象

B．在真空中光束b的波長(zhǎng)大于光束c的波長(zhǎng)

C．玻璃磚對(duì)光束b的折射率大于對(duì)光束c的折射率

D．在玻璃磚中光束b的傳播速度大于光束c的傳播速度

8．（2017?北京）如圖所示，一束可見光穿過平行玻璃磚后，變?yōu)閍、b兩束單色光。如果光束b是藍(lán)光，則光束a可能是（）

A．紅光 B．黃光 C．綠光 D．紫光

9．（2019?北京）一列簡(jiǎn)諧橫波某時(shí)刻的波形如圖所示，比較介質(zhì)中的三個(gè)質(zhì)點(diǎn)a、b、c，則（）

A．此刻a的加速度最小

B．此刻b的速度最小

C．若波沿x軸正方向傳播，此刻b向y軸正方向運(yùn)動(dòng)

D．若波沿x軸負(fù)方向傳播，a比c先回到平衡位置

10．（2020?北京）隨著通信技術(shù)的更新?lián)Q代，無(wú)線通信使用的電磁波頻率更高，頻率資源更豐富，在相同時(shí)間內(nèi)能夠傳輸?shù)男畔⒘扛?。?代移動(dòng)通信技術(shù)（簡(jiǎn)稱5G）意味著更快的網(wǎng)速和更大的網(wǎng)絡(luò)容載能力，“4G改變生活，5G改變社會(huì)”。與4G相比，5G使用的電磁波（）

A．光子能量更大 B．衍射更明顯

C．傳播速度更大 D．波長(zhǎng)更長(zhǎng)

11．（2017?北京）某彈簧振子沿x軸的簡(jiǎn)諧振動(dòng)圖象如圖所示，下列描述正確的是（）

A．t＝1s時(shí)，振子的速度為零，加速度為負(fù)的最大值

B．t＝2s時(shí)，振子的速度為負(fù)，加速度為正的最大值

C．t＝3s時(shí)，振子的速度為負(fù)的最大值，加速度為零

D．t＝4s時(shí)，振子的速度為正，加速度為負(fù)的最大值

2017-2021年北京高考物理真題分類匯編之光學(xué)、機(jī)械振動(dòng)與機(jī)械波

參考答案與試題解析

一．選擇題（共11小題）

1．（2021?北京）一列簡(jiǎn)諧橫波某時(shí)刻的波形圖如圖所示。此后K質(zhì)點(diǎn)比L質(zhì)點(diǎn)先回到平衡位置。下列判斷正確的是（）

A．該簡(jiǎn)諧橫波沿x軸負(fù)方向傳播

B．此時(shí)K質(zhì)點(diǎn)沿y軸正方向運(yùn)動(dòng)

C．此時(shí)K質(zhì)點(diǎn)的速度比L質(zhì)點(diǎn)的小

D．此時(shí)K質(zhì)點(diǎn)的加速度比L質(zhì)點(diǎn)的小

【考點(diǎn)】橫波的圖象．

【專題】定性思想；推理法；波的多解性；推理能力．

【分析】根據(jù)同側(cè)法判斷由質(zhì)點(diǎn)L、K的振動(dòng)方向判斷波沿x軸正方向傳播；根據(jù)L處于最大位移，由此判斷K、L的速度大?。桓鶕?jù)a＝判斷質(zhì)點(diǎn)K、L的加速度大小。

【解答】解：AB、質(zhì)點(diǎn)K比質(zhì)點(diǎn)L先回到平衡位置，而質(zhì)點(diǎn)L的運(yùn)動(dòng)方向沿y軸正方向，K沿y軸負(fù)方向運(yùn)動(dòng)，所以波沿x軸正方向傳播，故AB錯(cuò)誤；

C、L處于最大位移，所以此時(shí)質(zhì)點(diǎn)L的速度為零，而K正向下運(yùn)動(dòng)，所以K的速度大于L的速度，故C錯(cuò)誤；

D、根據(jù)a＝可知，加速度與位移成正比，L此時(shí)位移最大，則L的加速度最大，故D正確。

故選：D。

【點(diǎn)評(píng)】本題主要是考查了波的圖象；解答本題的關(guān)鍵是根據(jù)質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向判斷出波的傳播方向；一般的判斷方法是根據(jù)“平移法”或“同側(cè)法”來(lái)判斷；知道同一波峰或波谷兩側(cè)附近的各點(diǎn)振動(dòng)方向相反。

2．（2020?北京）一列簡(jiǎn)諧橫波某時(shí)刻波形如圖甲所示。由該時(shí)刻開始計(jì)時(shí)，質(zhì)點(diǎn)L的振動(dòng)情況如圖乙所示。下列說法正確的是（）

A．該橫波沿x軸負(fù)方向傳播

B．質(zhì)點(diǎn)N該時(shí)刻向y軸負(fù)方向運(yùn)動(dòng)

C．質(zhì)點(diǎn)L經(jīng)半個(gè)周期將沿x軸正方向移動(dòng)到N點(diǎn)

D．該時(shí)刻質(zhì)點(diǎn)K與M的速度、加速度都相同

【考點(diǎn)】橫波的圖象．

【專題】定性思想；推理法；振動(dòng)圖象與波動(dòng)圖象專題；推理能力．

【分析】根據(jù)質(zhì)點(diǎn)L的振動(dòng)圖象，從而判定波的傳播方向，再依據(jù)波的微平移法，則可確定質(zhì)點(diǎn)N點(diǎn)的振動(dòng)方向，依據(jù)波在傳播過程中，質(zhì)點(diǎn)不隨波遷移；最后結(jié)合速度與加速度是矢量，是否相等要從大小與方向兩角度考慮。

【解答】解：A．由圖乙可知，質(zhì)點(diǎn)L在該時(shí)刻，向y軸正方向振動(dòng)，依據(jù)微平移法，可知，該橫波沿x軸正方向傳播，故A錯(cuò)誤；

B．由上分析，結(jié)合微平移法，可知，質(zhì)點(diǎn)N該時(shí)刻向y軸負(fù)方向運(yùn)動(dòng)，故B正確；

C．依據(jù)機(jī)械波在傳播過程中質(zhì)點(diǎn)并不隨波一起遷移，因此質(zhì)點(diǎn)L經(jīng)半個(gè)周期不會(huì)沿x軸正方向移動(dòng)到N點(diǎn)，故C錯(cuò)誤；

D．因K、M之間間隔半個(gè)波長(zhǎng)，K、M的步調(diào)始終相反，因此該時(shí)刻質(zhì)點(diǎn)K與M的速度、加速度大小都相同，但它們的方向不同，故D錯(cuò)誤；

故選：B。

【點(diǎn)評(píng)】掌握用微平移法判斷質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向和波的傳播方向，知道質(zhì)點(diǎn)不會(huì)隨波遷移，理解波動(dòng)圖象與振動(dòng)圖象的區(qū)別，注意速度與加速度是矢量，是否相同還要考慮其方向。

3．（2018?北京）如圖所示，一列簡(jiǎn)諧橫波向右傳播，P、Q兩質(zhì)點(diǎn)平衡位置相距0.15m。當(dāng)P運(yùn)動(dòng)到上方最大位移處時(shí)，Q剛好運(yùn)動(dòng)到下方最大位移處，則這列波的波長(zhǎng)可能是（）

A．0.60m B．0.30m C．0.20m D．0.15m

【考點(diǎn)】波長(zhǎng)、頻率和波速的關(guān)系；橫波的圖象．

【專題】應(yīng)用題；定量思想；方程法；振動(dòng)圖象與波動(dòng)圖象專題．

【分析】根據(jù)題中條件得到波長(zhǎng)的一般表達(dá)式，然后根據(jù)n的取值求解波長(zhǎng)的可能值。

【解答】解：P、Q兩質(zhì)點(diǎn)平衡位置相距0.15m。當(dāng)P運(yùn)動(dòng)到上方最大位移處時(shí)，Q剛好運(yùn)動(dòng)到下方最大位移處，則有：

（n+）λ＝0.15

解得：（n＝0、1、2、3…）

當(dāng)n＝0時(shí)，λ＝0.30m，

當(dāng)n＝1時(shí)，λ＝0.10m，故B正確、ACD錯(cuò)誤。

故選：B。

【點(diǎn)評(píng)】本題主要是考查波長(zhǎng)的計(jì)算，解答本題要能夠根據(jù)題中條件得到波長(zhǎng)的一般表達(dá)式，然后進(jìn)行分析。

4．（2020?北京）以下現(xiàn)象不屬于干涉的是（）

A．白光經(jīng)過楊氏雙縫得到彩色圖樣

B．白光照射肥皂膜呈現(xiàn)彩色圖樣

C．白光經(jīng)過三棱鏡得到彩色圖樣

D．白光照射水面油膜呈現(xiàn)彩色圖樣

【考點(diǎn)】光的干涉．

【專題】定性思想；推理法；光的干涉專題；分析綜合能力．

【分析】白光過楊氏雙縫形成彩色圖樣屬于干涉現(xiàn)象；

白光照射肥皂泡和水面油膜屬于薄膜干涉；

白光過三棱鏡得到彩色圖樣屬于光的色散；

【解答】解：A、用白光做光源，根據(jù)雙縫干涉條紋的間距公式△x＝λ知，不同波長(zhǎng)的，條紋寬度不一，則得到彩色的干涉條紋，

B、肥皂液是無(wú)色的，吹出的肥皂泡卻是彩色的，是由于光線在肥皂膜的表面發(fā)生干涉造成的，

C、陽(yáng)光通過三棱鏡形成彩色光帶，是光的色散現(xiàn)象，不屬于干涉現(xiàn)象，

D、水面上的油膜呈現(xiàn)彩色是光的干涉現(xiàn)象，屬于薄膜干涉，

本題選現(xiàn)象不屬于干涉的，故選：C。

【點(diǎn)評(píng)】考查光的干涉、光的色散現(xiàn)象，理解它們的原理與區(qū)別，注意色散與干涉的區(qū)別。

5．（2019?北京）利用圖1所示的裝置（示意圖），觀察光的干涉、衍射現(xiàn)象，在光屏上得到如圖2中甲和乙兩種圖樣。下列關(guān)于P處放置的光學(xué)元件說法正確的是（）

A．甲對(duì)應(yīng)單縫，乙對(duì)應(yīng)雙縫

B．甲對(duì)應(yīng)雙縫，乙對(duì)應(yīng)單縫

C．都是單縫，甲對(duì)應(yīng)的縫寬較大

D．都是雙縫，甲對(duì)應(yīng)的雙縫間距較大

【考點(diǎn)】光的干涉；光的衍射．

【專題】定性思想；推理法；光的干涉專題；實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Γ?/p>

【分析】根據(jù)干涉條紋與衍射條紋的區(qū)別：干涉條紋在光屏上觀察到的圖案是間距相等的條紋圖象，而衍射條紋中，中間的亮紋的寬度最大。

【解答】解：干涉條紋在光屏上觀察到的圖案是間距相等的條紋圖象，而衍射條紋中，中間的亮紋的寬度最大，向兩邊漸漸減小，

因此甲對(duì)應(yīng)單縫，乙對(duì)應(yīng)雙縫，故A正確，BCD錯(cuò)誤。

故選：A。

【點(diǎn)評(píng)】考查干涉與衍射條紋的應(yīng)用，掌握兩者的區(qū)別與聯(lián)系，理解干涉的條件，與明顯的衍射的條件。

6．（2018?北京）用雙縫干涉實(shí)驗(yàn)裝置得到白光的干涉條紋，在光源與單縫之間加上紅色濾光片后（）

A．干涉條紋消失

B．彩色條紋中的紅色條紋消失

C．中央條紋變成暗條紋

D．中央條紋變成紅色

【考點(diǎn)】光的干涉．

【專題】定性思想；推理法；光的干涉專題；推理能力．

【分析】發(fā)生干涉的條件是兩列光的頻率相同。白光通過紅色濾光片剩下紅光，仍滿足干涉條件，即能發(fā)生干涉現(xiàn)象。

【解答】解：A、在雙縫中，仍是頻率相同的紅光，因此能發(fā)生干涉現(xiàn)象，故A錯(cuò)誤；

B、由于只有紅光干涉條紋，因此不會(huì)出現(xiàn)彩色條紋，也沒有彩色條紋中的紅色條紋消失現(xiàn)象，故B錯(cuò)誤；

C、在中央條紋，滿足光程差為零，則是明條紋，并不變成暗條紋，故C錯(cuò)誤；

D、得到白光的干涉條紋后，在光源與單縫之間加上紅色濾光片，在雙縫中的，由于紅光的頻率相同，則能發(fā)生干涉，但不是彩色條紋，而是明暗相間的紅色條紋，故D正確。

故選：D。

【點(diǎn)評(píng)】解決本題的關(guān)鍵知道光發(fā)生干涉的條件：兩列光的頻率必須相同。

7．（2021?北京）如圖所示的平面內(nèi)，光束a經(jīng)圓心O射入半圓形玻璃磚，出射光為b、c兩束單色光。下列說法正確的是（）

A．這是光的干涉現(xiàn)象

B．在真空中光束b的波長(zhǎng)大于光束c的波長(zhǎng)

C．玻璃磚對(duì)光束b的折射率大于對(duì)光束c的折射率

D．在玻璃磚中光束b的傳播速度大于光束c的傳播速度

【考點(diǎn)】光的折射定律．

【專題】定性思想；推理法；光的折射專題；推理能力．

【分析】根據(jù)光路圖，判斷出玻璃磚對(duì)兩束光的折射率大小，從而知道兩束光的波長(zhǎng)大小，根據(jù)v＝判斷光出在玻璃磚中的速度大小。

【解答】解：A、這是光的折射現(xiàn)象，故A錯(cuò)誤；

BC、由題圖可知，玻璃磚對(duì)b光的折射程度大，則nb＞na，故b光的頻率較大，根據(jù)λ＝可知b光波長(zhǎng)較小，故B錯(cuò)誤，C正確；

D、由v＝知，在玻璃磚中，nb＞na，所以vb＜va，故D錯(cuò)誤

故選：C。

【點(diǎn)評(píng)】解答此類問題的思路是：由光線的偏折程度判斷折射率的關(guān)系，或由折射定律可得出兩光的折射率；再由光的性質(zhì)可知光的傳播速度、波長(zhǎng)的關(guān)系。

8．（2017?北京）如圖所示，一束可見光穿過平行玻璃磚后，變?yōu)閍、b兩束單色光。如果光束b是藍(lán)光，則光束a可能是（）

A．紅光 B．黃光 C．綠光 D．紫光

【考點(diǎn)】光的折射定律．

【專題】定性思想；推理法；光的折射專題．

【分析】根據(jù)兩光對(duì)應(yīng)的折射角可確定折射率大小，進(jìn)而確定頻率關(guān)系確定光束的性質(zhì)。

【解答】解：光從空氣斜射到玻璃，因?yàn)椴Ａ舷卤砻嫫叫?，?dāng)?shù)诙握凵鋾r(shí)折射光線與第一次折射入射光線平行。由于折射率不同，a光偏折較大，b光偏折較小。所以此玻璃對(duì)a光的折射率大于對(duì)b光的折射率，所以a的頻率大于b的頻率，給出的各色光中頻率大于藍(lán)光的只有紫光，故D正確，ABC錯(cuò)誤。

故選：D。

【點(diǎn)評(píng)】本題主要考查了折射定律的直接應(yīng)用，要求同學(xué)們能根據(jù)偏折角的關(guān)系判斷折射率及頻率的關(guān)系；同時(shí)還要熟記可見光中各種顏色的單色光的頻率大小關(guān)系。

9．（2019?北京）一列簡(jiǎn)諧橫波某時(shí)刻的波形如圖所示，比較介質(zhì)中的三個(gè)質(zhì)點(diǎn)a、b、c，則（）

A．此刻a的加速度最小

B．此刻b的速度最小

C．若波沿x軸正方向傳播，此刻b向y軸正方向運(yùn)動(dòng)

D．若波沿x軸負(fù)方向傳播，a比c先回到平衡位置

【考點(diǎn)】波長(zhǎng)、頻率和波速的關(guān)系．

【專題】學(xué)科綜合題；定性思想；推理法；振動(dòng)圖象與波動(dòng)圖象專題；理解能力．

【分析】先比較質(zhì)點(diǎn)的位移大小關(guān)系，從而可比較質(zhì)點(diǎn)的加速度、速度大小關(guān)系；由波的傳播方向根據(jù)同側(cè)法判斷質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向，結(jié)合位移大小關(guān)系可判斷那個(gè)質(zhì)點(diǎn)先回到平衡。

【解答】解：AB．由圖可知，質(zhì)點(diǎn)a的位移大小最大，等于振幅，質(zhì)點(diǎn)b在平衡位置，位移最小為0，則可知質(zhì)點(diǎn)a的加速度最大，速度最小，質(zhì)點(diǎn)b的加速度最小，速度最大；故AB錯(cuò)誤；

C．若波沿x軸正方向傳播，根據(jù)同側(cè)法可知質(zhì)點(diǎn)b向y軸正方向振動(dòng)，故C正確；

D．若波沿x軸負(fù)方向傳播，此時(shí)質(zhì)點(diǎn)c向上振動(dòng)，偏離平衡位置的位移小于振幅，則可知質(zhì)點(diǎn)c回到平衡位置的時(shí)間小于四分之一個(gè)周期，而質(zhì)點(diǎn)a要回到平衡位置的時(shí)間需要四分之一個(gè)周期，故質(zhì)點(diǎn)c比質(zhì)點(diǎn)a先回到平衡位置，故D錯(cuò)誤。

故選：C。

【點(diǎn)評(píng)】對(duì)于質(zhì)點(diǎn)在振動(dòng)過程中，位移越大，速度越小，加速度越大；波的傳播方向與質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向存在對(duì)應(yīng)關(guān)系，可用同側(cè)法、微平移法等進(jìn)行分析判斷。

10．（2020?北京）隨著通信技術(shù)的更新?lián)Q代，無(wú)線通信使用的電磁波頻率更高，頻率資源更豐富，在相同時(shí)間內(nèi)能夠傳輸?shù)男畔⒘扛?。?代移動(dòng)通信技術(shù)（簡(jiǎn)稱5G）意味著更快的網(wǎng)速和更大的網(wǎng)絡(luò)容載能力，“4G改變生活，5G改變社會(huì)”。與4G相比，5G使用的電磁波（）

A．光子能量更大 B．衍射更明顯

C．傳播速度更大 D．波長(zhǎng)更長(zhǎng)

【考點(diǎn)】電磁波在日常生活和生產(chǎn)中的廣泛應(yīng)用．

【專題】定性思想；推理法；電磁場(chǎng)理論和電磁波；理解能力．

【分析】5G使用的電磁波頻率比4G高，由光子能量表達(dá)式E＝hv可知，頻率越大，光子的能量越大；頻率越大，波長(zhǎng)越短，衍射更不明顯；光在真空中的傳播速度都是相同的，在介質(zhì)中要看折射率。

【解答】解：A．因?yàn)?G使用的電磁波頻率比4G高，根據(jù)E＝hv可知，5G使用的電磁波比4G光子能量更大，故A正確；

B．發(fā)生明顯衍射的條件是障礙物（或孔）的尺寸可以跟波長(zhǎng)相比，甚至比波長(zhǎng)還小；因5G使用的電磁波頻率更高，即波長(zhǎng)更短，故5G越不容易發(fā)生明顯衍射，故B錯(cuò)誤；

C．光在真空中的傳播速度都是相同的；光在介質(zhì)中的傳播速度為v＝，5G的頻率比4G高，而頻率越大折射率越