2026年高考物理终极冲刺：专题13 机械波 光学（二大题型）原卷版及全解全析

1/17秘籍13振动与波光秘籍导览秘籍导览【解密高考】【秘籍特训】【解密一】波动图像与振动图像综合应用【解密二】光的折射和全反射（押题型）解密高考解密高考：2026年高考中试题大概率以图像为载体考查振动图像、波的图像、波的周期性与多解性、波的叠加与干涉。简谐运动的公式、波的形成和传播规律与波速公式的结合问题仍会是考查的重点，波的干涉、衍射、多普勒效应等机械波的特性问题也将是考查点。2026年高考主要还会考查光的折射定律和全反射的知识，因涉及光路图，需要用数学知识解答，对于光的干涉的题目出现的频次有所增加，需要考生有所重视，题目的情境从“直接给出光路特点，边角关系，向”将已知条件放在实际情境中进行过渡，更深层次考查学生的阅读能力，理解能力，从“解题”向“解决问题”进行转变。：机械波主要考查机械振动与图像、机械波及波的图像、干涉等。涉及到必备知识有振动图像和波的图像，描述振动和波形的物理量及其关系，简谐运动的规律，波的产生和传播规律、波的干涉与衍射，往往这些知识都是综合考查居多，单独考查某一知识点的情况较少。光学部分多以选择题形式出现，有时也以计算题（或实验题）的形式考查，一般每年都考，选择题主要考查学生对光学现象（光的干涉、衍射等）原理的理解，计算题主要考查用数学知识解决几何光学问题（折射、全反射等）。秘籍特训秘籍特训【解密一】波动图像与振动图像综合应用秘籍解读秘籍解读巧解振动图像与波动图像综合问题的基本方法秘籍应用秘籍应用【例1】（2026·四川遂宁·一模）一条轻长绳放置在水平桌面上，俯视图如图甲所示，用手握住长绳的一端O，从t=0时刻开始用手带动O点沿垂直绳的方向（图甲中y轴方向）在水平面内做简谐运动，0~6s内O点的振动图像如图乙所示。t=5s时轻长绳上的波形图可能正确的是（）A． B．C． D．【例2】（多选）（2026·重庆梁平·二模）图为彝族的传统乐器月琴，它是乐器领域的“明珠”之一。当演奏者轻抚月琴时，琴弦会产生简谐横波，图甲为某一琴弦在时刻的波形图，图乙为该琴弦上平衡位置在处质点的振动图像。下列说法正确的是（）A．该波的传播速度为B．经过时间，质点第二次出现在波谷C．时刻质点的振动方向沿轴正方向D．质点在内经过的路程为0.55cm【例3】（多选）（2026·山东滨州·一模）如图甲所示，两波源P、Q分别位于x=0.6m和x=0.7m处。t=0时刻，波源Q开始振动，形成沿x轴负方向传播的简谐波，t=0.2s时刻，波源P开始振动，形成沿x轴正方向传播的简谐波，两波源P、Q的振动图像如图乙所示。已知x<0区域为介质1，波长λ1=0.4m，x>0区域为介质2，波长λ2=0.2m。则（）A．波在介质1中的波速是波在介质2中的波速的2倍B．0.6s时x=0.4m处的质点在平衡位置向下振动C．在0.6s~1.4s内，x=0处的质点振动的路程为24cmD．稳定后，在0<x<0.7m的范围内有6个振动加强点【跟踪训练1】（2026·河北保定·一模）一列简谐绳波沿x轴正方向传播，绳上a、b、c三点平衡位置间的距离均小于一个波长，振动图像如图所示，某一时刻，a、b、c三点在波形图上的位置有可能的是（）A． B．C． D．【跟踪训练2】（多选）（2026·江西·模拟预测）如图甲所示为沿着x轴传播的简谐横波于t=1s时的波形图，M、Q、P三个质点的平衡位置分别在x轴的2m、3.5m、4m处，图乙为P质点的振动图像。下列说法正确的是（）A．波沿x轴负方向传播B．从图甲时刻开始计时，Q质点经过1.25s第一次到达波谷C．从t=0时刻计时，M质点的振动方程为D．从图甲时刻开始计时，再经7s，P质点的路程为2.8cm【跟踪训练3】（多选）（2026·江西·二模）如图甲所示，某均匀介质中有两个相距0.8m的波源S1、S2，M点是它们连线中垂线上的一质点。以S1、S2连线为x轴，连线中点O为原点，建立图示空间直角坐标系O-xyz，M点是y轴上一点。两波源沿z轴方向持续振动发出简谐横波，且S1比S2先起振。已知S1的振幅为2cm，两列波的波速均为0.25m/s，从S1起振开始计时，M点的振动图像如图乙所示。据此可知（）A．两列波的波长均为0.5mB．S1比S2先起振2sC．S2的振幅为1cmD．S2的起振方向沿z轴负方向【解密二】光的折射和全反射秘籍解读秘籍解读1．折射定律和折射率(1)常用的三个公式n＝eq\f(sinθ1,sinθ2)，n＝eq\f(c,v)，sinC＝eq\f(1,n).(2)折射率的理解①折射率与介质和光的频率有关，与入射角的大小无关．②光密介质指折射率较大的介质，而不是指密度大的介质．③同一种介质中，频率越高的光折射率越大，传播速度越小．2．求解光的折射、全反射问题的两个关键点秘籍应用秘籍应用【例1】（2026·江苏·模拟预测）如图，烛光（黄光）下的肥皂泡常呈现出明暗相间的条纹，是因为肥皂泡薄膜前后表面的反射光发生干涉，假设一肥皂薄膜竖直放置，在重力的作用下，薄膜呈现出“上薄下厚”的特点，竖直距离每增加，薄膜厚度增加。已知黄光波长为，则相邻明暗条纹间距的表达式为（）A． B． C． D．【例2】（2026·浙江宁波·二模）如图所示，一组合棱镜的横截面是边长为1.2L的等边三角形ABC，一细光束从AD边上的P点以角度入射，经折射到达AE边上恰好发生全反射。已知光在上面部分ADE的折射率，在下面部分DBCE的折射率，，，则（）A．光进入棱镜后频率减小 B．光在上、下介质中的波长之比为C．入射角的正弦值为 D．该细光束无法从BC边射出【例3】（2026·辽宁·模拟预测）水晶球是利用天然水晶加工成的一种透明球形摆件。某水晶球过圆心O的截面如图所示，其中AB与CD为互相垂直的两条直径。半径AO的中点P处有一个点光源，已知从D点折射出的光线的反向延长线刚好交于A点，不考虑水晶球内的反射光线。(1)求该水晶球的折射率；(2)光线从球面射出时，设折射角为α，求sinα的最大值。【例4】（2026·安徽合肥·模拟预测）一位同学对所买的“水晶手环”展开探究，其用游标卡尺分别测出手环的内径及外径，然后在白纸上用圆规以为圆心，以、为半径画出同心圆，并在外圆上标记一点，作射线。随后将白纸平铺于水平桌面，把手环贴合纸面“圆环”放置。现用一激光笔沿方向照射手环，然后保持入射点S不变，逆时针旋转激光束，当入射光线与夹角为时，折射光线恰好和手环内表面相切射到手环外圆上的点，如图所示。光在空气中的传播速度视为，下列判断正确的是（

）A．该款“水晶”的折射率为B．激光在点有可能发生全反射C．激光由点传播到点所用时间为D．该激光射入“水晶”后的频率比其在空气中的频率大【跟踪训练1】（2026·浙江金华·二模）目前，塑料光纤被广泛应用于各类装饰行业。假设塑料光纤的横截面为正方形，边长为，该塑料的折射率。如图所示，当塑料光纤受外力弯曲时，为了垂直射入截面的一束平行光能全部从截面射出，则弯曲的曲率半径的最小值为（）A． B． C． D．【跟踪训练2】（多选）（2026·浙江·高考真题）如图1所示，三块同质有机玻璃板甲、乙、丙，拼接形成两层同心圆弧空气膜。现让一束激光从P点射入，并在空气膜Q处注入一滴油，呈现图2所示的光路（其中、为相应光线的入射角）。已知空气折射率为1，光在空气中的传播速度为c。下列说法正确的是（

）A．有机玻璃的折射率B．光在有机玻璃中的传播速度C．有机玻璃的折射率可能大于油的折射率D．若在R处注入同种油滴，光线不会从R处进入乙【跟踪训练3】（2026·山东青岛·一模）如图甲所示，长为L的光导纤维折射率为n，A、B为纤维的两个圆形端面，直径为d。(1)要使光从A传播到B过程纤维侧面不漏光，求光在A端面最大入射角的正弦值；(2)若将该纤维弯成半圆形，其轴线长度L不变，如图乙所示，光垂直A端面入射，仍要使纤维侧面不漏光，求纤维长度L与直径d应满足的关系。【跟踪训练4】（2026·山东·一模）由同种透明介质制作的厚度相同的光学功能器件的截面如图所示，半圆形玻璃砖PEQ的圆心为O1，半径为R，直角三棱镜的直角边AB的中点为O2，E点位于半圆弧上，F点位于三棱镜的斜边AC上，E、F、O1、O2处于同一条直线上，AB平行于直径PQ且长度相等，PQ、AB间的距离为，直角三棱镜的顶角。在截面所在平面内，单色光线从半圆弧的M点射入半圆形玻璃砖，M点与EO1的距离为，光线从半圆形玻璃砖的PQ边上的D点射出，出射光线与PQ间的夹角为30°（图中未画出），然后从直角三棱镜的直角边AB射入三棱镜，最后从三棱镜射出。已知空气中的光速为c。求：(1)介质对该单色光的折射率n；(2)该单色光从M点射入到从三棱镜射出所经历的时间t。故单色光从M点射入到从三棱镜射出所经历的时间为

秘籍13振动与波光秘籍导览秘籍导览【解密高考】【秘籍特训】【解密一】波动图像与振动图像综合应用【解密二】光的折射和全反射（押题型）解密高考解密高考：2026年高考中试题大概率以图像为载体考查振动图像、波的图像、波的周期性与多解性、波的叠加与干涉。简谐运动的公式、波的形成和传播规律与波速公式的结合问题仍会是考查的重点，波的干涉、衍射、多普勒效应等机械波的特性问题也将是考查点。2026年高考主要还会考查光的折射定律和全反射的知识，因涉及光路图，需要用数学知识解答，对于光的干涉的题目出现的频次有所增加，需要考生有所重视，题目的情境从“直接给出光路特点，边角关系，向”将已知条件放在实际情境中进行过渡，更深层次考查学生的阅读能力，理解能力，从“解题”向“解决问题”进行转变。：机械波主要考查机械振动与图像、机械波及波的图像、干涉等。涉及到必备知识有振动图像和波的图像，描述振动和波形的物理量及其关系，简谐运动的规律，波的产生和传播规律、波的干涉与衍射，往往这些知识都是综合考查居多，单独考查某一知识点的情况较少。光学部分多以选择题形式出现，有时也以计算题（或实验题）的形式考查，一般每年都考，选择题主要考查学生对光学现象（光的干涉、衍射等）原理的理解，计算题主要考查用数学知识解决几何光学问题（折射、全反射等）。秘籍特训秘籍特训【解密一】波动图像与振动图像综合应用秘籍解读秘籍解读巧解振动图像与波动图像综合问题的基本方法秘籍应用秘籍应用【例1】（2026·四川遂宁·一模）一条轻长绳放置在水平桌面上，俯视图如图甲所示，用手握住长绳的一端O，从t=0时刻开始用手带动O点沿垂直绳的方向（图甲中y轴方向）在水平面内做简谐运动，0~6s内O点的振动图像如图乙所示。t=5s时轻长绳上的波形图可能正确的是（）A． B．C． D．【答案】D【详解】BC．利用图乙可知t=4s后周期变小，波速不变，根据可知波长变短，故BC错误；AD．t=5s时O点位移为零，沿y轴负方向运动，从而得出波形图对应的质点起振方向也沿y轴负方向，根据“上下坡法”可知D正确，故A错误，D正确。故选D。【例2】（多选）（2026·重庆梁平·二模）图为彝族的传统乐器月琴，它是乐器领域的“明珠”之一。当演奏者轻抚月琴时，琴弦会产生简谐横波，图甲为某一琴弦在时刻的波形图，图乙为该琴弦上平衡位置在处质点的振动图像。下列说法正确的是（）A．该波的传播速度为B．经过时间，质点第二次出现在波谷C．时刻质点的振动方向沿轴正方向D．质点在内经过的路程为0.55cm【答案】AB【详解】A．由甲图（波形图）得波长，振幅，由乙图（P点振动图像）得周期波速，故A正确；B．时刻P点在平衡位置，沿轴正方向运动；第一次到达波谷的时间为第二次波谷为第一次波谷再经过一个周期，故B正确；C．，由乙图可知，此时P点在平衡位置，下一时刻位移为负，因此振动方向沿轴负方向，故C错误；D．，一个周期路程为剩余的路程计算：P从平衡位置开始向上运动，内先到波峰（路程），再往回走实际总路程约为，故D错误。故选AB。【例3】（多选）（2026·山东滨州·一模）如图甲所示，两波源P、Q分别位于x=0.6m和x=0.7m处。t=0时刻，波源Q开始振动，形成沿x轴负方向传播的简谐波，t=0.2s时刻，波源P开始振动，形成沿x轴正方向传播的简谐波，两波源P、Q的振动图像如图乙所示。已知x<0区域为介质1，波长λ1=0.4m，x>0区域为介质2，波长λ2=0.2m。则（）A．波在介质1中的波速是波在介质2中的波速的2倍B．0.6s时x=0.4m处的质点在平衡位置向下振动C．在0.6s~1.4s内，x=0处的质点振动的路程为24cmD．稳定后，在0<x<0.7m的范围内有6个振动加强点【答案】AC【详解】A．由振动图像可知两波周期频率波源起振方向均向下，比晚振动，相位差为由可知介质1中波速为介质2中波速为可得，故A正确；B．在介质1中，波传播到这里需要故该点仅存在波，到距离波传播时间为在开始振动，故波传到的时刻为到振动了起振方向向下，经过后质点回到平衡位置，速度方向向上，故B错误；C．的波传到的时刻为的波传到的时刻为故，未振动，路程为；共振动振幅为，总路程为，故C正确；D．把P点的波源平移到0位置当成新波源P，稳定后两波步调相同，介质2中波长为质点到Q点和等效波源之间的波程差为可知则振动加强点满足（为整数）解得所以稳定后，在0<x<0.7m的范围内有7个振动加强点，故D错误。故选AC。【跟踪训练1】（2026·河北保定·一模）一列简谐绳波沿x轴正方向传播，绳上a、b、c三点平衡位置间的距离均小于一个波长，振动图像如图所示，某一时刻，a、b、c三点在波形图上的位置有可能的是（）A． B．C． D．【答案】A【详解】由图可知，时刻，a点位于平衡位置且正在向正方向运动，b点位于y轴负半轴且正在向正方向运动，c点位于y轴负半轴且正在向负方向运动。有三种情况：第一种，a点的振动最超前，c点最落后，由于波沿x轴正方向传播，则a点平衡位置在最左侧，c点平衡位置在最右侧，b点的振动比a点落后的时间小于，c点的振动比a点落后的时间大于，小于，由于绳上a、b、c三点平衡位置间的距离均小于一个波长，所以a、b两点的平衡位置间的距离小于，a、c两点的平衡位置间的距离大于，小于；第二种，c点的振动最超前，b点最落后，由于波沿x轴正方向传播，则c点平衡位置在最左侧，b点在最右侧，a点的振动比c点落后的时间大于，小于，b点的振动比c点落后的时间大于，小于，由于绳上a、b、c三点平衡位置间的距离均小于一个波长，所以a、c两点的平衡位置间的距离大于，小于，b、c两点的平衡位置间的距离大于，小于；第三种，b点的振动最超前，a点最落后，由于波沿x轴正方向传播，则b点平衡位置在最左侧，a点在最右侧，c点的振动比b点落后的时间小于，a点的振动比b点落后的时间大于，小于，由于绳上a、b、c三点平衡位置间的距离均小于一个波长，所以b、c两点的平衡位置间的距离小于，a、b两点的平衡位置间的距离大于，小于。故选A。【跟踪训练2】（多选）（2026·江西·模拟预测）如图甲所示为沿着x轴传播的简谐横波于t=1s时的波形图，M、Q、P三个质点的平衡位置分别在x轴的2m、3.5m、4m处，图乙为P质点的振动图像。下列说法正确的是（）A．波沿x轴负方向传播B．从图甲时刻开始计时，Q质点经过1.25s第一次到达波谷C．从t=0时刻计时，M质点的振动方程为D．从图甲时刻开始计时，再经7s，P质点的路程为2.8cm【答案】BD【详解】A．由图乙可知，t=1s时质点P沿y轴正方向振动，根据“上下坡”法可知，简谐波沿x轴正方向传播，故A错误；B．由图甲和图乙可知波长和周期分别为，则波速从图甲时刻开始计时，Q点第一次到达波谷所用时间，故B正确；C．由图甲可知，t=1s时M点位于平衡位置且正在向y轴负方向振动，可知t=0时M点位于平衡位置且正在向y轴正方向振动，则初相由图乙可知，振幅角频率因此M质点的振动方程为，故C错误；D．因为故从t=1s计时，再经7s，P质点的路程为，故D正确。故选BD。【跟踪训练3】（多选）（2026·江西·二模）如图甲所示，某均匀介质中有两个相距0.8m的波源S1、S2，M点是它们连线中垂线上的一质点。以S1、S2连线为x轴，连线中点O为原点，建立图示空间直角坐标系O-xyz，M点是y轴上一点。两波源沿z轴方向持续振动发出简谐横波，且S1比S2先起振。已知S1的振幅为2cm，两列波的波速均为0.25m/s，从S1起振开始计时，M点的振动图像如图乙所示。据此可知（）A．两列波的波长均为0.5mB．S1比S2先起振2sC．S2的振幅为1cmD．S2的起振方向沿z轴负方向【答案】AC【详解】A．从图乙M点的振动图像可得，振动周期，已知波速，由波长公式。两列波在同一介质中，波速、频率均相同，因此波长均为0.5m，A正确；B．M在、连线中垂线上，因此，两波波速相等，故两列波从波源传播到M的时间相等。由图乙可知：时M开始振动，说明的波传到M用时；后M振幅改变，说明此时的波传到M。设比先起振，则，得，B错误；C．两列波到M的路程差为0，比先起振，相位差由起振方向决定；最终M合振幅为，且振动反向（合振幅为差），由，已知，得，C正确；D．M点被的波带动，开始振动时沿轴正方向运动，因此起振方向沿轴正方向；叠加后t=5s时，M向z负方向运动，振幅1cm，说明S2波在M点的起振方向为z正方向，D错误。故选AC。【解密二】光的折射和全反射秘籍解读秘籍解读1．折射定律和折射率(1)常用的三个公式n＝eq\f(sinθ1,sinθ2)，n＝eq\f(c,v)，sinC＝eq\f(1,n).(2)折射率的理解①折射率与介质和光的频率有关，与入射角的大小无关．②光密介质指折射率较大的介质，而不是指密度大的介质．③同一种介质中，频率越高的光折射率越大，传播速度越小．2．求解光的折射、全反射问题的两个关键点秘籍应用秘籍应用【例1】（2026·江苏·模拟预测）如图，烛光（黄光）下的肥皂泡常呈现出明暗相间的条纹，是因为肥皂泡薄膜前后表面的反射光发生干涉，假设一肥皂薄膜竖直放置，在重力的作用下，薄膜呈现出“上薄下厚”的特点，竖直距离每增加，薄膜厚度增加。已知黄光波长为，则相邻明暗条纹间距的表达式为（）A． B． C． D．【答案】B【详解】肥皂薄膜的干涉是前后表面反射光的叠加，光在薄膜中往返，因此两束反射光的光程差为薄膜厚度的2倍，相邻亮条纹（或暗条纹）的光程差相差一个波长，即满足得相邻条纹对应的薄膜厚度差根据题意，薄膜厚度随竖直距离的变化率为，设相邻条纹间距（竖直方向）为，则有代入，得解得故选B。【例2】（2026·浙江宁波·二模）如图所示，一组合棱镜的横截面是边长为1.2L的等边三角形ABC，一细光束从AD边上的P点以角度入射，经折射到达AE边上恰好发生全反射。已知光在上面部分ADE的折射率，在下面部分DBCE的折射率，，，则（）A．光进入棱镜后频率减小 B．光在上、下介质中的波长之比为C．入射角的正弦值为 D．该细光束无法从BC边射出【答案】C【详解】A．光的频率由光源决定，与介质无关，则光进入棱镜后频率不变，A错误；B．根据可知，光在上、下介质中的波长之比为，B错误；C．光在AE边上恰好发生全反射，则在P点时解得入射角的正弦值为，C正确；

D．如图，该光束从Q点发生全反射后射到DE边上的M点，此时光线在M点的入射角等于在P点的折射角，即为，则在M点的折射角满足解得因光线从BC边射出时的临界角为，即，可知该细光束可从BC边射出，D错误。故选C。【例3】（2026·辽宁·模拟预测）水晶球是利用天然水晶加工成的一种透明球形摆件。某水晶球过圆心O的截面如图所示，其中AB与CD为互相垂直的两条直径。半径AO的中点P处有一个点光源，已知从D点折射出的光线的反向延长线刚好交于A点，不考虑水晶球内的反射光线。(1)求该水晶球的折射率；(2)光线从球面射出时，设折射角为α，求sinα的最大值。【答案】(1)(2)【详解】（1）作出光路图如图所示可知该水晶球的折射率为由几何关系可知，解得（2）在圆弧面上任取一点E，连接PE和OE，由正弦定理可知整理得E点在ADB上移动时，最大值取1，则光线射出光学元件时的临界角由于，所以光线在ADE面上不会发生全反射由折射定律可知解得【例4】（2026·安徽合肥·模拟预测）一位同学对所买的“水晶手环”展开探究，其用游标卡尺分别测出手环的内径及外径，然后在白纸上用圆规以为圆心，以、为半径画出同心圆，并在外圆上标记一点，作射线。随后将白纸平铺于水平桌面，把手环贴合纸面“圆环”放置。现用一激光笔沿方向照射手环，然后保持入射点S不变，逆时针旋转激光束，当入射光线与夹角为时，折射光线恰好和手环内表面相切射到手环外圆上的点，如图所示。光在空气中的传播速度视为，下列判断正确的是（

）A．该款“水晶”的折射率为B．激光在点有可能发生全反射C．激光由点传播到点所用时间为D．该激光射入“水晶”后的频率比其在空气中的频率大【答案】A【详解】A．由折射率的定义并结合光路分析可得，“水晶”的折射率为，A项正确；B．激光传至点时，入射角，由对称性可知不会发生全反射，B项错误；C．由光路图易知而激光在“水晶”中的传播速度为所以激光由传播至点所用时间为，C项错误；D．光在不同介质中传播时，频率不发生改变，D项错误。故选A。【跟踪训练1】（2026·浙江金华·二模）目前，塑料光纤被广泛应用于各类装饰行业。假设塑料光纤的横截面为正方形，边长为，该塑料的折射率。如图所示，当塑料光纤受外力弯曲时，为了垂直射入截面的一束平行光能全部从截面射出，则弯曲的曲率半径的最小值为（）A． B． C． D．【答案】C【详解】要使垂直射入截面的平行光全部从截面射出，需满足所有光线在光纤内表面发生全反射，不发生折射。根据全反射条件，光线入射角需大于或等于临界角，临界角满足，设光纤横截面正方形边长为，弯曲曲率半径为。截面最内侧光线的入射点到曲率中心的距离为，该光线在光纤内表面的入射点到曲率中心的距离为，根据几何关系可知代入数据解得。故选C。【跟踪训练2】（多选）（2026·浙江·高考真题）如图1所示，三块同质有机玻璃板甲、乙、丙，拼接形成两层同心圆弧空气膜。现让一束激光从P点射入，并在空气膜Q处注入一滴油，呈现图2所示的光路（其中、为相应光线的入射角）。已知空气折射率为1，光在空气中的传播速度为c。下列说法正确的是（

）A．有机玻璃的折射率B．光在有机玻璃中的传播速度C．有机玻璃的折射率可能大于油的折射率D．若在R处注入同种油滴，光线不会从R处进入乙【答案】AC【详解】A．光线在外层空气膜发生全反射，则，即有机玻璃的折射率，A正确；B．光线在内层空气膜发生全反射，则，，可得光在有机玻璃中的传播速度，B错误；CD．在空气膜Q处注入一滴油