专题6 机械振动与机械波相关-【好题汇编】1年（2022-2024）高考1年模拟物理真题分类汇编（上海专用）

专题6 机械振动与机械波相关 （上海市虹口区2024届高三物理二模试卷）荡秋千是非常普遍的娱乐运动。 4．如图，荡秋千的人连同座椅可看做质点，仅在竖直面内运动，不计阻力，A、C为左右两侧的最高点。 （1）人在A处( ) A．合力不为零                             B．向心力为零    C．合力沿切线b的方向                       D．向心力沿d的方向 （2）从A荡到C点的过程中，其动能随时间的变化关系图像为( ) 5．小明同学荡秋千时，发现秋千在运动过程中具有周期性，于是他在实验室找到一些器材进行探究。 （1）为了能够满足“单摆”的模型要求，应( ) A．选用1米左右的轻质细线                B．选用质量较小的塑料球    C．将线紧密缠绕在水平横杆上              D．摆角尽可能的小 （2）测量摆长时，先用游标卡尺测量小球直径，方法正确的是 图。 （3）小明用拉力传感器替代光电门传感器，按图（丙）所示安装好。摆球在小角度摆动的过程中，启动计算机软件，得到图（丁）所示的图像。则t=1.5s时摆球在 位置，摆球的振动周期T= s。 （上海市黄浦区2024届高三物理一模试卷）7．如图(a)所示，太空舱中弹簧振子沿轴线AB自由振动，一垂直于AB的弹性长绳与振子相连，沿绳方向为x轴，沿弹簧轴线方向为y轴。 (1)弹簧振子振动后，某时刻记为t＝0时刻，振子的位移y随时间t变化的关系式为。绳上产生一列沿x轴正方向传播的简谐横波，则t=T时的波形图为（    ） A．   B．   C．   D．   (2)如图(b)所示，实线为t0时刻绳子的波形，虚线为t0＋0.2s时刻绳子的波形，P为x＝4m处的质点。绳波的传播速度可能为 m/s。在t0＋1.0s时刻，质点P所处位置的坐标为 。 （上海市金山区2024届高三物理二模试卷）电动打夯机可以用来平整地面。如图为某小型电动打夯机的结构示意图，质量为m的摆锤通过轻杆与总质量为M的底座（含电动机）上的转轴相连。电动机通过皮带传动，使摆锤绕转轴O在竖直面内匀速转动，转动半径为R。 10．摆锤转到最低点时处于（　　） A．平衡状态 B．失重状态 C．超重状态 11．调节打夯机的转速，使摆锤转到最高点时底座恰好能离开地面。 （1）摆锤转到最高点时，杆对摆锤的弹力大小为 ； （2）摆锤转到最低点时，打夯机对地面的压力大小为( ) A．mg +Mg            B．2mg +Mg            C．mg +2Mg            D．2mg +2Mg 12．（计算）电动机是将电能转化为机械能的装置。为了减少发电厂输出的电能在电路上的电能损耗，需要高压输电。若甲乙两地原来用500kV超高压输电，输电线上损耗的电功率为P，在保持输电功率和输电线电阻均不变的条件下，改用1000kV特高压输电，则输电线上损耗的电功率将变为多少？ 13．打夯机工作时会发出一定的噪音。 （1）已知空气中的声速小于水中的声速，则噪音声波由空气进入水中时波长和频率分别( ) A．变小、不变                    B．不变、变低 C．变大、不变                    D．不变、变高 （2）某工作人员向机器靠近时，人耳接收到的声波频率比噪音波源的频率( ) A．要高                B．相同                C．要低 （3）某同学给打夯机设计了如图所示的减噪装置结构，通过装置的共振可吸收声波。已知该装置的固有频率为f0=，其中m为薄板单位面积的质量，L为空气层的厚度，经测试发现它对频率为200Hz的声音减噪效果最强。若打夯机发出的声波频率为300Hz，为获得更好减噪效果，可以采取的措施有 （写出一种即可）。 14．若断开打夯机电源后，摆锤在一段时间内做最大摆角为4°的摆动，不计任何阻力。某同学在摆锤经过最低点时开始计时并计数为1，测得经过时间t，摆锤第N次经过最低点，则当地重力加速度大小为（　　） A． B． C． D． （上海市静安区2024届高三物理二模试卷）水波的运动形式比较复杂，我们可以近似看成横波。 10．某同学利用弹簧振子在竖直平面内上下振动激起水波。当弹簧振子振动加快时，水波传播的速度将（　　） A．增大 B．减小 C．不变 11．湖面有黑、白两只天鹅相距25米，一列水波从白天鹅向黑天鹅传播，黑天鹅每分钟振动30次。t=0时，白天鹅在最低点，黑天鹅在最高点，两只天鹅之间还有2个最低点。 （1）水波的频率为 Hz，水波的波长为 m。 （2）t=3s时，黑天鹅处于( ) A．超重状态                 B．失重状态                C．平衡状态 （上海市静安区2024届高三物理一模试卷）四、弹簧 在弹性限度内的弹簧能恢复原状，且弹簧的弹力大小与形变量间的关系较简洁，弹簧在人们的生产生活中应用广泛。 13．某同学做“探究弹簧弹力与形变量的关系”实验。 （1）某次测量，弹簧下端的指针在刻度尺的位置如图甲所示，指针示数为 cm。 （2）该同学将弹簧置于水平桌面测量出弹簧原长，接着竖直悬挂添加钩码进行多次实验，描绘的弹簧弹力F与弹簧形变量x的关系图线如图乙所示，图线的横截距不为零，主要原因是 。 （3）如图丙所示，该同学把两根弹簧连接起来探究。在弹性限度内，将钩码逐个挂在弹簧下端，多次实验，记录钩码总重力及相应的指针A、B的示数和，由实验数据 （选涂：A．“能”，B．“不能”）得出弹簧Ⅱ的劲度系数，理由是 。 14．劲度系数为k的轻质弹簧竖直悬挂，在其下端固定一质量为m的小球，组成弹簧振子。 （1）从弹簧原长处由静止释放小球，不计空气阻力，重力加速度大小为g ，小球做简谐运动的振幅为 ，弹簧的最大弹性势能为 。 （2）如图所示，一根足够长的轻质弹性绳一端固定，另一端与竖直悬挂的弹簧振子的小球固定连接。从弹簧原长处由静止释放小球，小球上下振动产生沿绳传播的简谐波（忽略轻绳对弹簧振子振动的影响）。 ①若稍微降低小球的释放位置，绳中简谐波的波长 （选涂：A．“增大”B．“不变” C．“减小”）。 ②如果将该装置放到稳定运行的空间站里，仍从弹簧原长处由静止释放小球，请分析说明能否产生沿绳传播的简谐波。 。 （上海市松江区2024届高三物理一模试卷）自驾游 属于自助旅游的一种类型。自驾游在选择对象、参与程序和体验自由等方面，给旅游者提供了自由自在的空间。 6．高速公路路旁有许多交通标志，图甲是限速标志，图乙是路线指示标志。80 km/h和100km分别代表的是（　　） A．平均速度、位移 B．平均速度、路程 C．瞬时速度、位移 D．瞬时速度、路程 7．如图为汽车在同一平面内的一段运动轨迹，速度大小不变，则在这段运动过程中： （1）与a点运动方向相同的点有 个（选涂：A．1  B．2  C．3）； （2）a、b两点的角速度分别为ωa、ωb，则：ωa ωb（选涂：A．大于 B．等于 C．小于）。 8．从平原到高原过程中，地球对汽车的引力F随高度h的变化关系图像可能是（　　） A．B．C．D． 9．汽车高速行驶，车上的人听到对面车道汽车的鸣笛声在靠近时逐渐变得“尖锐”，这种现象称为 效应；该声波的频率 。假设未来智能汽车以极高的速度通过长为L的隧道，从车上观测，隧道的长度 （后两空均选涂： A．增大  B．不变  C．减小）。 10．景区湖面有黑、白两只候鸟相距25m，一列水波正在水面上从黑候鸟向白候鸟传播，黑候鸟每分钟上下振动15次。t=0时，白候鸟在最高点，黑候鸟位于最低点，两只候鸟之间还有2个最低点，下列说法正确的是（　　） A．水波的频率为15Hz B．水波的波长为12.5m C．水波的波速为5m/s D．2s时黑候鸟位于波峰位置 ( 2 )原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$ 专题6 机械振动与机械波相关 （上海市虹口区2024届高三物理二模试卷）荡秋千是非常普遍的娱乐运动。 4．如图，荡秋千的人连同座椅可看做质点，仅在竖直面内运动，不计阻力，A、C为左右两侧的最高点。 （1）人在A处( ) A．合力不为零                             B．向心力为零    C．合力沿切线b的方向                       D．向心力沿d的方向 （2）从A荡到C点的过程中，其动能随时间的变化关系图像为( ) 5．小明同学荡秋千时，发现秋千在运动过程中具有周期性，于是他在实验室找到一些器材进行探究。 （1）为了能够满足“单摆”的模型要求，应( ) A．选用1米左右的轻质细线                B．选用质量较小的塑料球    C．将线紧密缠绕在水平横杆上              D．摆角尽可能的小 （2）测量摆长时，先用游标卡尺测量小球直径，方法正确的是 图。 （3）小明用拉力传感器替代光电门传感器，按图（丙）所示安装好。摆球在小角度摆动的过程中，启动计算机软件，得到图（丁）所示的图像。则t=1.5s时摆球在 位置，摆球的振动周期T= s。 【机械能与动量、机械振动与机械波以及实验相关】 【答案】4．ABC A 5．AD 乙 平衡（最低点） 2 【解析】4．（1）[1]BD．将人和座椅看成一个整体，设其质量为，在最高点时绳子与竖直方向的夹角为，对人和座椅在最高点A处受力分析，将人所受重力进行正交分解，如图所示 在最高点沿着绳子方向，由牛顿第二定律有 由于在最高点速度为0，则可知其向心力为零，故BD正确； AC．根据受力分析可知，沿着绳子的方向合力为零，但垂直绳子的方向所受合力为 由于可知人在最高点所受合力不为零，且其方向垂直绳子沿着切线b的方向，故AC正确。 故选ABC。 （2）[2]秋千的运动类似单摆的振动，而单摆从最大位移处开始振动，水平方向满足 则竖直方向满足 因此秋千从A荡到C点的过程中，其动能随时间的变化关系满足 式中A表示秋千能够上升的最大高度，可知动能的变化满足正弦变化。 故选A。 5．（1）[1]能够满足“单摆”的模型要求，需要1m左右的轻质细线，体积小密度大的钢球，实验过程中需要将摆线上端固定，不能出现松动，其次必须满足摆角尽可能小，小于等于5°。 故选AD。 （2）[2]用游标卡尺测量小球的直径时，应将小球卡在外爪的刀口上。 故选乙。 （3）[3]根据图丁可知，在时，拉力传感器的示数达到最大值，则可知小球正处于平衡位置（最低点）； [4]一个周期内小球经过两次最低点，根据图丁可知小球的振动周期为 （上海市黄浦区2024届高三物理一模试卷）7．如图(a)所示，太空舱中弹簧振子沿轴线AB自由振动，一垂直于AB的弹性长绳与振子相连，沿绳方向为x轴，沿弹簧轴线方向为y轴。 (1)弹簧振子振动后，某时刻记为t＝0时刻，振子的位移y随时间t变化的关系式为。绳上产生一列沿x轴正方向传播的简谐横波，则t=T时的波形图为（    ） A．   B．   C．   D．   (2)如图(b)所示，实线为t0时刻绳子的波形，虚线为t0＋0.2s时刻绳子的波形，P为x＝4m处的质点。绳波的传播速度可能为 m/s。在t0＋1.0s时刻，质点P所处位置的坐标为 。 【机械振动和机械波】 【答案】(1)A (2)（20n＋5）（）（4，-0.1） 【详解】（1）（1）CD．t=T时，绳上处的质点位移 CD图像中处质点的位移分别为正的最大位移和负的最大位移，故CD错误。 AB．由振子的位移y随时间t变化的关系式为 t=T时以后的一小段位移为负，即处质点向轴负方向运动。根据同侧法，波的传播方向沿轴正方向，A项图像处质点向轴负方向运动，B项图像处质点向轴正方向运动，故A正确、B错误。 故选A。 （2）[1]振源在坐标原点，绳子上产生的波只能向右传播，由t0到t0＋0.2s波传播的距离 （） 则波速 [2] 由题意得 0.2s=nT＋T（） 则 以t0时刻为计时起点，质点P位移y随时间t变化的关系式 在t0＋1.0s时刻，质点P位移 质点P所处位置的坐标为（4，-0.1）。 （上海市金山区2024届高三物理二模试卷）电动打夯机可以用来平整地面。如图为某小型电动打夯机的结构示意图，质量为m的摆锤通过轻杆与总质量为M的底座（含电动机）上的转轴相连。电动机通过皮带传动，使摆锤绕转轴O在竖直面内匀速转动，转动半径为R。 10．摆锤转到最低点时处于（　　） A．平衡状态 B．失重状态 C．超重状态 11．调节打夯机的转速，使摆锤转到最高点时底座恰好能离开地面。 （1）摆锤转到最高点时，杆对摆锤的弹力大小为 ； （2）摆锤转到最低点时，打夯机对地面的压力大小为( ) A．mg +Mg            B．2mg +Mg            C．mg +2Mg            D．2mg +2Mg 12．（计算）电动机是将电能转化为机械能的装置。为了减少发电厂输出的电能在电路上的电能损耗，需要高压输电。若甲乙两地原来用500kV超高压输电，输电线上损耗的电功率为P，在保持输电功率和输电线电阻均不变的条件下，改用1000kV特高压输电，则输电线上损耗的电功率将变为多少？ 13．打夯机工作时会发出一定的噪音。 （1）已知空气中的声速小于水中的声速，则噪音声波由空气进入水中时波长和频率分别( ) A．变小、不变                    B．不变、变低 C．变大、不变                    D．不变、变高 （2）某工作人员向机器靠近时，人耳接收到的声波频率比噪音波源的频率( ) A．要高                B．相同                C．要低 （3）某同学给打夯机设计了如图所示的减噪装置结构，通过装置的共振可吸收声波。已知该装置的固有频率为f0=，其中m为薄板单位面积的质量，L为空气层的厚度，经测试发现它对频率为200Hz的声音减噪效果最强。若打夯机发出的声波频率为300Hz，为获得更好减噪效果，可以采取的措施有 （写出一种即可）。 14．若断开打夯机电源后，摆锤在一段时间内做最大摆角为4°的摆动，不计任何阻力。某同学在摆锤经过最低点时开始计时并计数为1，测得经过时间t，摆锤第N次经过最低点，则当地重力加速度大小为（　　） A． B． C． D． 【牛顿定律、电路、机械振动与机械波】 【答案】10．C 11．Mg D 12． 13．C A 减小m或L 14．C 【详解】1、（1）摆锤转到最低点时处于具有竖直向上的加速度，处于超重状态。 故选C。 2、（1）因为摆锤转到最高点时底座恰好能离开地面，所以摆锤转到最高点时，杆对摆锤的弹力大小为。 （2）打夯机底座刚好不能离开地面，可得摆锤到达最高点时，杆对底座的拉力刚好为，所以此时杆对摆锤为拉力，大小等于，对摆锤有 摆锤转到最低点时，对摆锤有 摆锤转到最低点时，设打夯机对地面的压力大小为，有 联立解得 故选D。 3、输送电功率P输=UI不变，则特高压输电电流与超高压输电电流之比为 I特：I超=U超：U特=1：2 输电线上损耗的电功率 P=I2R 其中R不变，则特高压输电与超高压输电损耗功率之比为 P特：P超=I特2：I超2 因此，输电线上损耗的电功率变为 P特=P 4、（1）由公式 已知空气中的声速小于水中的声速，则噪音声波由空气进入水中时频率频率不变，所以波长变长。 故选C。 （2）由多普勒效应可知某工作人员向机器靠近时，人耳接收到的声波频率比噪音波源的频率更高。 故选A。 （3）当两机械波频率相同时有可能能发生干涉，所以要减低该装置的固有频率，根据公式 可以减小m或L。 5、摆锤做单摆周期为 由单摆周期公式 得 故选C。 （上海市静安区2024届高三物理二模试卷）水波的运动形式比较复杂，我们可以近似看成横波。 10．某同学利用弹簧振子在竖直平面内上下振动激起水波。当弹簧振子振动加快时，水波传播的速度将（　　） A．增大 B．减小 C．不变 11．湖面有黑、白两只天鹅相距25米，一列水波从白天鹅向黑天鹅传播，黑天鹅每分钟振动30次。t=0时，白天鹅在最低点，黑天鹅在最高点，两只天鹅之间还有2个最低点。 （1）水波的频率为 Hz，水波的波长为 m。 （2）t=3s时，黑天鹅处于( ) A．超重状态                 B．失重状态                C．平衡状态 【机械振动与机械波】 【答案】10．C 11．0.5 10 A 【解析】10．机械波的波速有介质决定，当弹簧振子振动加快时，水波传播的速度将不变，故选C。 11．（1）[1]水波的频率为 [2]由题意可知，两天鹅之间存在，则水波的波长为 （2）周期为 由于 则t=3s时，黑天鹅在波谷，加速度方向向上，处于超重状态。故选A。 （上海市静安区2024届高三物理一模试卷）四、弹簧 在弹性限度内的弹簧能恢复原状，且弹簧的弹力大小与形变量间的关系较简洁，弹簧在人们的生产生活中应用广泛。 13．某同学做“探究弹簧弹力与形变量的关系”实验。 （1）某次测量，弹簧下端的指针在刻度尺的位置如图甲所示，指针示数为 cm。 （2）该同学将弹簧置于水平桌面测量出弹簧原长，接着竖直悬挂添加钩码进行多次实验，描绘的弹簧弹力F与弹簧形变量x的关系图线如图乙所示，图线的横截距不为零，主要原因是 。 （3）如图丙所示，该同学把两根弹簧连接起来探究。在弹性限度内，将钩码逐个挂在弹簧下端，多次实验，记录钩码总重力及相应的指针A、B的示数和，由实验数据 （选涂：A．“能”，B．“不能”）得出弹簧Ⅱ的劲度系数，理由是 。 14．劲度系数为k的轻质弹簧竖直悬挂，在其下端固定一质量为m的小球，组成弹簧振子。 （1）从弹簧原长处由静止释放小球，不计空气阻力，重力加速度大小为g ，小球做简谐运动的振幅为 ，弹簧的最大弹性势能为 。 （2）如图所示，一根足够长的轻质弹性绳一端固定，另一端与竖直悬挂的弹簧振子的小球固定连接。从弹簧原长处由静止释放小球，小球上下振动产生沿绳传播的简谐波（忽略轻绳对弹簧振子振动的影响）。 ①若稍微降低小球的释放位置，绳中简谐波的波长 （选涂：A．“增大”B．“不变” C．“减小”）。 ②如果将该装置放到稳定运行的空间站里，仍从弹簧原长处由静止释放小球，请分析说明能否产生沿绳传播的简谐波。 。 【机械振动与机械波、机械能】 【答案】13．15.95/15.94/15.96 弹簧自身的重力使弹簧发生了伸长形变 A 见解析 14． B 见解析 【解析】13．（1）[1]由图甲可知，指针示数为15.95cm。 （2）[2]由乙可知，当时，形变量不为零，主要原因是弹簧自身的重力使弹簧发生了伸长形变。 （3）[3][4]能得出弹簧Ⅱ的劲度系数，根据题意可知，由可得每次实验弹簧Ⅱ的长度，减去弹簧Ⅱ的原长可得形变量，做出图像，可得劲度系数。 14．（1）[1]小球做简谐运动时，在平衡位置合力为零，则有 解得 即小球从静止开始运动到平衡位置的距离为，即振幅为。 [2]根据题意可知，小球运动到最低点时，弹性势能最大，由对称性可知，小球下落的高度为 由机械能守恒可知，此时弹性势能等于重力势能的减少，则有 （2）①[3]若稍微降低小球的释放位置，振幅减小，不影响振动频率，波传播的速度，可知绳中简谐波的波长不变。 故选B。 ②[4]因为空间站里小球处于完全失重状态，所以从弹簧原长处释放小球放手，没有力提供回复力，小球不会振动，所以不会形成简谐波。 （上海市松江区2024届高三物理一模试卷）自驾游 属于自助旅游的一种类型。自驾游在选择对象、参与程序和体验自由等方面，给旅游者提供了自由自在的空间。 6．高速公路路旁有许多交通标志，图甲是限速标志，图乙是路线指示标志。80 km/h和100km分别代表的是（　　） A．平均速度、位移 B．平均速度、路程 C．瞬时速度、位移 D．瞬时速度、路程 7．如图为汽车在同一平面内的一段运动轨迹，速度大小不变，则在这段运动过程中： （1）与a点运动方向相同的点有 个（选涂：A．1  B．2  C．3）； （2）a、b两点的角速度分别为ωa、ωb，则：ωa ωb（选涂：A．大于 B．等于 C．小于）。 8．从平原到高原过程中，地球对汽车的引力F随高度h的变化关系图像可能是（　　） A．B．C．D． 9．汽车高速行驶，车上的人听到对面车道汽车的鸣笛声在靠近时逐渐变得“尖锐”，这种现象称为 效应；该声波的频率 。假设未来智能汽车以极高的速度通过长为L的隧道，从车上观测，隧道的长度 （后两空均选涂： A．增大  B．不变  C．减小）。 10．景区湖面有黑、白两只候鸟相距25m，一列水波正在水面上从黑候鸟向白候鸟传播，黑候鸟每分钟上下振动15次。t=0时，白候鸟在最高点，黑候鸟位于最低点，两只候鸟之间还有2个最低点，下列说法正确的是（　　） A．水波的频率为15Hz B．水波的波长为12.5m C．水波的波速为5m/s D．2s时黑候鸟位于波峰位置 【直线运动、曲线运动、万有引力定律、机械振动与机械波】 【答案】6．D 7． C A 8．C 9． 多普勒 A C 10．D 【解析】6．80 km/h和100km分别代表的是瞬时速度和路程。 故选D。 7．（1）[1]由题图可知与a点运动方向相同的点有3个。 故选C。 （2）[2]圆周运动线速度角速度的关系为 汽车速度大小不变，由图像可知，故。 故选A。 8．设地球半径为R，则高度h的引力为 故选C。 9．[1] 汽车高速行驶，车上的人听到对面车道汽车的鸣笛声在靠近时逐渐变得“尖锐”，这种现象称为多普勒效应。 [2] 车上的人与对面车道汽车靠近车上的人接收的声音频率变大。 故选A。 [3]由相对论结论可知汽车以极高的速度通过长为L的隧道，从车上观测，隧道的长度将减小。 故选C。 10．A．黑候鸟每分钟上下振动15次，故振动周期为 频率为 A错误； B．t=0时，白候鸟在最高点，黑候鸟位于最低点，两只候鸟之间还有2个最低点，则有 解得 B错误； C．水波的波速为 C错误； D．t=0时，黑候鸟位于最低点，2s时经历半个周期，黑候鸟位于波峰位置，D正确。 故选D。 ( 2 )原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$