專題05 機械振動與機械波、光學(xué)、熱學(xué)（解析版）-【好題匯編】2024年高考物理三模試題分類匯編（北京專用）

專題05機械振動與機械波、光學(xué)、熱學(xué)（解析版）一、單選題1．（2024·北京海淀·統(tǒng)考三模）一列沿x軸正方向傳播的簡諧橫波，某時刻的波形如圖甲所示，K、L、M、N為波上的四個質(zhì)點，由該時刻開始計時，某質(zhì)點的振動情況如圖乙所示，下列說法正確的是（）A．K、L、M、N四個質(zhì)點沿x軸正方向運動B．質(zhì)點K和N的運動方向始終相反C．質(zhì)點N該時刻向y軸正方向運動D．圖乙表示質(zhì)點L的振動圖像【答案】D【詳解】A．質(zhì)點不能隨波遷移，故不會沿x軸運動，故A錯誤；B．距離相差半波長奇數(shù)倍的質(zhì)點運動方向始終相反，故質(zhì)點K和N的運動方向不是始終相反，故B錯誤；C．根據(jù)同側(cè)法可知，質(zhì)點N該時刻向y軸負(fù)方向運動，故C錯誤；D．根據(jù)同側(cè)法可知，該時刻質(zhì)點L向y軸正方向運動，所以圖乙表示質(zhì)點L的振動圖像，故D正確。故選D。2．（2024·北京順義·統(tǒng)考三模）如圖甲所示，水滴滴在平靜的水面上，會形成水波向四周傳播（可視為簡諧波）。可利用兩個能夠等間隔滴水的裝置、來研究波的疊加現(xiàn)象，圖乙所示為以、為波源的兩水波在某時刻疊加的簡化示意圖，已知、的振幅均為A，該時刻它們形成的波峰和波谷分別由實線和虛線表示。則下列說法正確的是（）A．a(chǎn)處質(zhì)點做簡諧運動，振幅為0B．b處質(zhì)點此刻的位移大小為2AC．若想觀察到穩(wěn)定的干涉現(xiàn)象，可將滴水間隔調(diào)小D．只要將的滴水間隔調(diào)至和的相等，c處質(zhì)點就做振幅為2A的簡諧運動【答案】B【詳解】A．由題圖可知，a處的質(zhì)點此時刻處于兩列波的波峰與波谷相遇的點，由波的疊加知識可知，此時刻a處速度為零。在同一介質(zhì)中，不同的機械波的波速相等，根據(jù)由圖知波源的波長小，所以波源的頻率較大，即兩列波的頻率不同，兩列波無法發(fā)生穩(wěn)定的干涉現(xiàn)象，所以a處的質(zhì)點并不是一直處于靜止?fàn)顟B(tài)，即a處質(zhì)點的振幅不為零，故A項錯誤；B．由題圖可知，b處的質(zhì)點此時刻處于兩列波的波谷與波谷相遇的點，由波的疊加知識可知，此時刻該處質(zhì)點的位移大小為2A，故B項正確；C．在同一介質(zhì)中，不同的機械波的波速相等，根據(jù)由圖知波源的波長小，所以波源的頻率較大，為觀察到穩(wěn)定的干涉圖樣，可將途中的頻率調(diào)小，即將滴水間隔調(diào)大，故C項錯誤；D．將兩裝置的滴水間隔調(diào)至相等，此時兩列波的頻率相同，會產(chǎn)生穩(wěn)定的干涉現(xiàn)象，但是c出的質(zhì)點其不一定處于振動加強點，即c處的質(zhì)點不一定做振幅為2A的簡諧運動，故D項錯誤。故選B。3．（2024·北京人大附中·校考三模）如圖所示為甲、乙彈簧振子的振動圖像，下列說法正確的是（）A．兩彈簧振子的初相位不同B．甲系統(tǒng)的機械能比乙系統(tǒng)的大C．甲、乙兩個彈簧振子在前內(nèi)加速度方向相反D．時，甲具有負(fù)方向最大速度，乙具有正方向最大位移【答案】D【詳解】A．由圖可知兩彈簧振子的周期不相等，初相位相同，故A錯誤；B．甲的振幅大，由于甲、乙兩彈簧振子的質(zhì)量、兩個彈簧勁度系數(shù)未知，無法判斷甲、乙兩系統(tǒng)的機械能大小，故B錯誤；C．甲、乙兩個彈簧振子在前內(nèi)加速度方向相同，沿x軸負(fù)方向，故C錯誤；D．圖像斜率的絕對值表示速度大小，t=2s時，甲圖像斜率的絕對值最大，且斜率為負(fù)，甲具有負(fù)方向最大速度，由圖可知此時乙具有正方向最大位移，故D正確。故選D。4．（2024·北京首師大附中·校考三模）一列簡諧橫波在均均介質(zhì)中沿x軸負(fù)方向傳播，已知處質(zhì)點的振動方程為，則時刻的波形圖正確的是（）A． B．C． D．【答案】C【詳解】根據(jù)題意可知，時，在處的質(zhì)點處于則此時該質(zhì)點位于平衡位置。根據(jù)質(zhì)點振動方程可知，質(zhì)點起振方向向下，t=0時其位于波峰，故時，質(zhì)點在向下振動。故選C。5．（2024·北京首師大附中·?？既＃┮涣泻喼C橫波某時刻的波形圖如圖所示。此后K質(zhì)點比L質(zhì)點先回到平衡位置。下列判斷正確的是（

）A．該簡諧橫波沿x軸負(fù)方向傳播 B．此時K質(zhì)點沿y軸正方向運動C．此時K質(zhì)點的速度比L質(zhì)點的小 D．此時K質(zhì)點的加速度比L質(zhì)點的小【答案】D【詳解】AB．由題知K質(zhì)點比L質(zhì)點先回到平衡位置，則K質(zhì)點應(yīng)向下振，再根據(jù)“上坡、下坡”法可知，該波應(yīng)沿x軸正方向傳播，A、B錯誤；C．由AB選項可知K質(zhì)點應(yīng)向下振，而L質(zhì)點在波谷處，則L質(zhì)點的速度為0，故此時K質(zhì)點的速度比L質(zhì)點的大，C錯誤；D．由于質(zhì)點在豎直方向做機械振動，根據(jù)F=-kyF=ma結(jié)合波圖像可看出yL>yK則，此時K質(zhì)點的加速度比L質(zhì)點的小，D正確。故選D。6．（2024·北京首師大附中·?？既＃┮涣泻喼C橫波某時刻波形如圖甲所示。由該時刻開始計時，質(zhì)點L的振動情況如圖乙所示。下列說法正確的是（）A．該橫波沿軸負(fù)方向傳播B．質(zhì)點N該時刻向y軸負(fù)方向運動C．質(zhì)點L經(jīng)半個周期將沿軸正方向移動D．該時刻質(zhì)點K與M的速度、加速度都相同【答案】B【詳解】AB．由圖可知乙質(zhì)點L的振動情況，該時刻質(zhì)點L向y軸正方向振動。根據(jù)上下坡法或者平移法可知，該橫波沿x軸正方向傳播，質(zhì)點N該時刻向y軸負(fù)方向運動，故A錯誤，故B正確；C．質(zhì)點L只在平衡位置附近y軸方向上下振動，波傳播時，質(zhì)點不會沿x軸正方向移動，故C錯誤；D．該時刻質(zhì)點K與M的速度為零，質(zhì)點K加速度為-y方向，質(zhì)點M加速度為+y方向，故D錯誤。故選B。7．（2024·北京九中·?？既＃┮涣泻喼C橫波沿x軸傳播，在時的波形如圖所示。已知處的質(zhì)點P的位移y隨時間t變化的關(guān)系式為。下列說法正確的是（

）A．這列波的波長 B．質(zhì)點P此刻速度為零C．這列波沿x軸負(fù)方向傳播 D．這列波的波速為10m/s【答案】D【詳解】A．由圖可知這列波的波長故A錯誤；B．由圖可知，質(zhì)點P此刻處于平衡位置，速度不為零，故B錯誤；C．根據(jù)質(zhì)點P沿y軸方向做簡諧運動的表達(dá)式為，可知下一時刻，P質(zhì)點將向y軸正方向振動，根據(jù)同側(cè)法，可知該波沿x軸正方向傳播，故C錯誤；D．這列波的波速為又聯(lián)立解得故D正確。故選D。8．（2024·北京大興精華學(xué)?！ば？既＃┮涣醒刂鴛軸傳播的橫波，在時刻的波形如圖1所示，圖1中Q點的振動圖像如圖2所示。下列說法正確的是（）A．該波的波速為4m/s B．波沿x軸負(fù)方向傳播C．質(zhì)點Q振幅為13cm D．質(zhì)點P經(jīng)過1s沿x軸正方向移動2m【答案】C【詳解】A．由圖甲可知，波長為，由圖乙可知，周期為，則該波的波速為故A錯誤；B．由圖乙可知，時，質(zhì)點沿軸正方向振動，結(jié)合圖甲，由同側(cè)法可知，波沿x軸正方向傳播，故B錯誤；C由圖可知，質(zhì)點Q振幅為，故C正確；D．質(zhì)點不能隨波移動，故D錯誤。故選C。9．（2024·北京海淀·統(tǒng)考三模）如圖所示是光線由空氣射入半圓形玻璃磚，再由玻璃磚射入空氣中的光路圖。O點是半圓形玻璃磚的圓心，不可能發(fā)生的是（）A． B．C． D．【答案】B【詳解】AB．光線從空氣進(jìn)入玻璃磚，在圓心處發(fā)生折射，入射角大于折射角，從玻璃磚進(jìn)入空氣時，入射光線沿半徑方向與界面垂直，傳播方向不變。故A正確，與題意不符；B錯誤，與題意相符；C．光線在圓心O從空氣垂直進(jìn)入玻璃磚，傳播方向不變，在玻璃磚中沿半徑方向射向空氣，傳播方向也不變。故C正確，與題意不符；D．光線從空氣沿半徑方向進(jìn)入玻璃磚，傳播方向不變，在圓心O處進(jìn)入空氣，折射角大于入射角。故D正確，與題意不符。本題選錯誤的故選B。10．（2024·北京海淀·統(tǒng)考三模）激光陀螺儀是很多現(xiàn)代導(dǎo)航儀器中的關(guān)鍵部件，廣泛應(yīng)用于民航飛機等交通工具。激光陀螺儀的基本元件是環(huán)形激光器，其原理結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，可簡化為如圖所示模型：由激光器發(fā)出的A、B兩束激光，經(jīng)完全對稱的兩個通道（圖中未畫出）在光電探測器處相遇，產(chǎn)生干涉條紋。如果整個裝置本身具有繞垂直紙面的對稱軸轉(zhuǎn)動的角速度，那么沿兩個通道的光的路程差就會發(fā)生變化，同時光電探測器能檢測出干涉條紋的變化，根據(jù)此變化就可以測出整個裝置的旋轉(zhuǎn)角速度。某次測試，整個裝置從靜止開始，繞垂直紙面的對稱軸，順時針方向逐漸加速旋轉(zhuǎn)，最后轉(zhuǎn)速穩(wěn)定，這個過程中光電探測器的中央位置C處檢測光強經(jīng)過了強→弱→強→弱→強的變化過程。根據(jù)上述材料，結(jié)合所學(xué)知識，判斷下列說法正確的是（）A．A束激光的頻率小于B束激光的頻率B．整個裝置加速轉(zhuǎn)動過程中，B束激光到達(dá)光電探測器的路程逐漸變小C．整個裝置加速轉(zhuǎn)動過程中，C處始終沒有出現(xiàn)干涉明條紋D．整個裝置加速轉(zhuǎn)動過程中，兩束激光的路程差變化了2個波長【答案】D【詳解】A．由于兩束激光出現(xiàn)干涉現(xiàn)象，說明兩個光束的頻率相等，故A錯誤；B．由于整個裝置順時針方向轉(zhuǎn)動，因此整個裝置加速轉(zhuǎn)動過程中，B束激光到達(dá)光電探測器的路程線減小在變大在變小在變大的周期變化，故B錯誤；C．整個裝置加速轉(zhuǎn)動過程中，當(dāng)C處出現(xiàn)強光時就是干涉明條紋，故C錯誤；D．由于C處出現(xiàn)了強→弱→強→弱→強的變化，因此兩束激光的路程差依次為、、、、，因此變化了2個波長，故D正確。故選D。11．（2024·北京海淀·統(tǒng)考三模）圖甲、圖乙分別為研究光現(xiàn)象的兩個實驗，下列說法正確的是（）A．圖甲正中央的亮點是由于光通過小孔沿直線傳播形成的B．圖甲所示現(xiàn)象是光線通過一個不透光的圓盤得到的衍射圖樣，它與光通過圓孔得到的衍射圖樣是一樣的C．圖乙中的P、Q是偏振片，P固定不動，緩慢轉(zhuǎn)動Q，只有如圖中所示P、Q的“透振方向”相平行的位置時光屏才是亮的D．圖乙所示現(xiàn)象可以表明光波是橫波【答案】D【詳解】A．圖甲正中央的亮點是由于光通過小圓板發(fā)生光的衍射得到的，故A錯誤；B． 圓孔衍射，光的衍射現(xiàn)象的一種。光波通過細(xì)小圓孔后產(chǎn)生的衍射，屏上中央亮區(qū)多，暗區(qū)少，與光線通過一個不透光的圓盤得到的衍射圖樣不一樣。故B錯誤；C．圖乙中的P、Q是偏振片，P固定不動，緩慢轉(zhuǎn)動Q，P、Q的“透振方向”相平行的位置時光屏是最亮的，P、Q的“透振方向”相垂直的位置時光屏是暗的，其他一般的夾角位置，亮度介于兩者之間，故C錯誤；D．只有橫波才能產(chǎn)生偏振現(xiàn)象，故光的偏振現(xiàn)象表明光是一種橫波，故D正確。故選D。12．（2024·北京順義·統(tǒng)考三模）如圖所示，光束a射入玻璃三棱鏡、出射光為b、c兩束單色光。比較b、c兩束光，下列說法正確的是（）A．玻璃對光束b的折射率較大B．光束b的頻率更高C．光束b在玻璃中的傳播速度較大D．經(jīng)同一雙縫干涉裝置后光束b的干涉條紋間距較小【答案】C【詳解】A．根據(jù)光路圖可知，在入射角相同的情況下，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錯誤；B．折射率越大，則光的頻率越大，由于光束b的折射率小于光束c的折射率，因此光束b的頻率低于光束c的頻率，故B錯誤；C．根據(jù)光在介質(zhì)中的傳播速度與折射率之間的關(guān)系可知，折射率越小，則光在介質(zhì)中傳播的速度越大，由于光束b的折射率小于光束c的折射率，因此光束b在玻璃中的傳播速度大于光束c在玻璃中的傳播速度，故C正確；D．由于b光的頻率小于c光的頻率，而根據(jù)可知，頻率越小則波長越長，而根據(jù)雙縫干涉的條紋間距公式可知，在經(jīng)同一雙縫干涉裝置后，波長大的光產(chǎn)生的條紋間距更大，因此光束b的干涉條紋間距要大于光束c的條紋間距，故D錯誤。故選C。13．（2024·北京首師大附中·?？既＃┫铝心姆N物理現(xiàn)象可以說明光具有粒子性（）A．薄膜干涉 B．康普頓效應(yīng) C．光的偏振 D．泊松亮斑【答案】B【詳解】A．薄膜干涉原理是光的干涉，說明光具有波動性，故A錯誤；B．康普頓效應(yīng)說明光具有粒子性，故B正確；C．光的偏振說明光具有波動性，故C錯誤；D．泊松亮斑即光的衍射現(xiàn)象，說明光具有波動性，故D錯誤。故選B。14．（2024·北京九中·?？既＃┮韵卢F(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【答案】C【詳解】A．根據(jù)光的干涉定義可知白光經(jīng)過楊氏雙縫得到彩色圖樣是楊氏雙縫干涉，故A錯誤；B．由于重力的作用，肥皂膜形成了上薄下厚的薄膜，光線通過薄膜時頻率不變，干涉條紋的產(chǎn)生是由于光線在薄膜前后兩表面反射形成的兩列光波的疊加，白光照射肥皂膜呈現(xiàn)彩色圖樣是屬于干涉現(xiàn)象，故B錯誤；C．白光經(jīng)過三棱鏡得到彩色圖樣是光在折射時產(chǎn)生的色散現(xiàn)象，故C正確；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，故D錯誤；故選C。15．（2024·北京首師大附中·?？既＃┤鐖D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的波長大于光束c的波長C．玻璃磚對光束b的折射率大于對光束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【答案】C【詳解】A．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，這是光的色散現(xiàn)象，A錯誤；C．由題圖可知光束c的折射角大于光束b的折射角，根據(jù)折射定律可知nc<nbC正確；B．由于光的折射率越大，其頻率越大，波長越短，則b光在真空中的波長較短，B錯誤；D．根據(jù)v=知，c光束的折射率小，則c光在棱鏡中的傳播速度大，D錯誤。故選C。16．（2024·北京大興精華學(xué)校·?？既＃┫旅媸撬姆N與光有關(guān)的事實，其中體現(xiàn)光的波動性的是（）①用光導(dǎo)纖維傳播信號

②用透明的標(biāo)準(zhǔn)樣板和單色平行光檢查平面的平整度③肥皂泡在陽光下表面呈現(xiàn)彩色

④光電效應(yīng)現(xiàn)象A．①② B．②③ C．①④ D．③④【答案】B【詳解】①用光導(dǎo)纖維傳播信號是光的全反射應(yīng)用，不能說明光的波動性；②用透明的標(biāo)準(zhǔn)樣板和單色平行光檢查平面的平整度利用了光的干涉，能說明光的波動性；③肥皂泡在陽光下表面呈現(xiàn)彩色是薄膜干涉，能說明光的波動性；④光電效應(yīng)現(xiàn)象說明了光的粒子性；故選B。17．（2024·北京海淀·統(tǒng)考三模）如圖所示，一定質(zhì)量的理想氣體從狀態(tài)a開始，先經(jīng)等壓變化到達(dá)狀態(tài)b，再經(jīng)等容變化到達(dá)狀態(tài)c。下列判斷正確的是（）A．從a到b，氣體溫度不變 B．從a到b，氣體從外界吸熱C．從b到c，氣體內(nèi)能不變 D．從b到c，氣體對外界做功【答案】B【詳解】A．從a到b，氣體壓強不變，體積增大，溫度升高，故A錯誤；B．從a到b，氣體體積增大，氣體對外做功，溫度升高，內(nèi)能增加，根據(jù)熱力學(xué)第一定律可得，氣體從外界吸熱，故B正確；C．從b到c，氣體體積不變，壓強減小，溫度降低，氣體內(nèi)能減小，故C錯誤；D．從b到c，氣體體積不變，則氣體不對外界做功，故D錯誤。故選B。18．（2024·北京順義·統(tǒng)考三模）“拔火罐”是我國傳統(tǒng)醫(yī)學(xué)的一種治療手段。操作時，醫(yī)生用點燃的酒精棉球加熱一個小罐內(nèi)的空氣，隨后迅速把小罐倒扣在需要治療的部位，冷卻后小罐便緊貼在皮膚上，如圖所示。小罐倒扣在身體上后，在罐中氣體逐漸冷卻的過程中，罐中氣體質(zhì)量和體積均可視為不變。若罐中氣體可視為理想氣體，下列說法正確的是（）A．罐中氣體的壓強不變B．罐中氣體的內(nèi)能不變C．罐中氣體分子的平均動能不變D．罐中單位體積內(nèi)氣體分子數(shù)不變【答案】D【詳解】罐中氣體質(zhì)量和體積均可視為不變，根據(jù)可知，氣體逐漸冷卻的過程中，壓強逐漸減小，內(nèi)能降低，平均動能減小，由于氣體質(zhì)量和體積均可視為不變，則罐中單位體積內(nèi)氣體分子數(shù)不變。故選D。19．（2024·北京順義·統(tǒng)考三模）如圖是一定質(zhì)量的理想氣體由狀態(tài)A經(jīng)過狀態(tài)B變?yōu)闋顟B(tài)C的圖像。已知氣體在狀態(tài)A時的壓強是。下列說法正確的是（）A．氣體在狀態(tài)A的溫度為200KB．氣體在狀態(tài)C的壓強為C．從狀態(tài)A到狀態(tài)B的過程中，氣體的壓強越來越大D．從狀態(tài)B到狀態(tài)C的過程中，氣體的內(nèi)能保持不變【答案】A【詳解】AC．從A到B過程中，氣體的體積與熱力學(xué)溫度成正比，所以氣體發(fā)生等壓變化，壓強保持不變，即根據(jù)蓋-呂薩克定律代入數(shù)據(jù)解得故A正確，C錯誤；B．從B到C過程中，氣體發(fā)生等容變化，根據(jù)查理定律代入數(shù)據(jù)解得故B錯誤；D．從狀態(tài)B到狀態(tài)C的過程中，氣體溫度升高，內(nèi)能增加，故D錯誤。故選A。20．（2024·北京人大附中·?？既＃┤鐖D所示是一種兒童玩具“吡叭筒”，由竹筒和木棍組成，在竹筒的前后兩端分別裝上“叭子”（樹果子或打濕的小紙團(tuán)）。叭子密封竹筒里面的空氣，迅速推動木棍，前端的叭子便會從筒口射出。則迅速推動木棍過程中（叭子尚未射出），竹筒中被密封的氣體（）A．壓強增大 B．溫度不變C．內(nèi)能不變 D．每個分子的動能都變大【答案】A【詳解】迅速推動木棍過程中，竹筒中被密封的氣體體積減小，則壓強變大，外界對氣體做正功，，由于“迅速”過程氣體與外界無熱交換，則，根據(jù)熱力學(xué)第一定律可知，氣體內(nèi)能增加，，溫度升高，分子平均動能增加，但不是每個分子的動能都增加。故選A。21．（2024·北京首師大附中·?？既＃┫铝姓f法正確的是（）A．流散到周圍環(huán)境中的內(nèi)能可以自動聚集起來，并被加以利用B．只要對內(nèi)燃機不斷進(jìn)行革新，總有一天它可以把氣體的內(nèi)能全部轉(zhuǎn)化為機械能C．第二類永動機不違反熱力學(xué)第一定律，只違反熱力學(xué)第二定律D．熱量不可能由低溫物體傳給高溫物體【答案】C【詳解】A．根據(jù)熱力學(xué)第二定律可知：熱傳遞具有方向性，不可以將流散到周圍環(huán)境中的內(nèi)能重新收集起來加以利用而不引起其他變化，故A錯誤；B．熱機是把內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機械能的裝置，過程中一定有部分熱量排放給低溫物體（冷凝器或大氣），即有能量耗損。所以不可能把氣體的內(nèi)能全部轉(zhuǎn)化為機械能，故B錯誤；C．第二類永動機不違反熱力學(xué)第一定律，只違反熱力學(xué)第二定律，故C正確；D．熱量是不可能自發(fā)地從低溫物體傳遞給高溫物體的，但在其他因素影響下可以由低溫物體傳向高溫物體，故D錯誤。故選C。22．（2024·北京首師大附中·?？既＃┤鐖D所示，一