周测评(28) 机械振动与机械波-【衡水真题密卷】2025年高考物理学科素养周测评（湖北专版）

2024一2025学年度学科素养周测评（二十八） 物理·机械振动与机械波 (考试时间75分掉，总分100分》 一、选择题：本题共10小题，每小题4分，共0分。在每小愿给出的图个选项中，第1一7 题只有一项符合塑日要求，第8一10题有多项符合勉日要求。每小”全部进对的得4 分，选对但不全的得2分，有选抛的得0分。 题号 1 4 5 6 7 8 9 10 答案 1,为了提高松树上松果的采摘率和果摘时的工件效率，工程技术人员利用松果的赋性发 明了两种用打击杆振动器使松果落下的装置，如图甲，乙所示。则 A打击杆对不司相帽的树干打击结束后，树干的是动鞭率相同 且随着振动特频率的增加，树干景动的概度一足增大 C稳定后，不司相细树干的据动颜率始终与影动春的最动顿率相同 D.景动器工人开诗机器后迅速远离探动器，他听到的振动器声测不变 2.某学习小组为了研究水面被的传播特点，在水面上放暂被源和浮标，两者的同距为L。 ■0时刻，波源开始从平衡位受在及直方向做篇谐运动，产生的水波沿水平方向传拐 (视为简清被)，1时刻传到浮标处使浮标开始叛动，此时度源刚好位于正向最大位移 处，被累和浮标的振动图像分别如图中的实线和度线所示，则 入水波的波长为 R波累的振功周期为子， C41时剩被源沿y销负方向运动 卫水被的传清速度大小为兴 学科素养周测评（二十八）物理第1页（共8页引 衡水真 3.一列简谐碳被治x轴正方向传播，已每平宿位置在x=0.8m处的质点振功图像知图所 班圾 示，下列这璞中可能为1山，25.时的敲形图的是 姓名 0204 得分 m 0816/ 4,如图甲所示，两列沿相反方向传暑的横波，形状是华个波长的正弦曲线，上下对称，其探幅 和使长都相等。它门在相遇的某一时刻会出现两列被清失”的残象，如图乙所示。则 A.此时质点a向右运动 R此时质点6向下运动 C,此后质点a,b最动速度相同 D,此后质点：，b素动时同相同 5.如图甲所示为都声被慧浮仅，上方醒性体发出拉声被，下方圆柱体将接收到的缸声被信 号反射问去（或者是另一个发射端》。两列超声波信号叠加后，会出现振额孔平为零的 点一节点，小泡袜继能在节点处附近保持悬浮状态，图乙为某时刻两列烟声波的被形 图，P,Q为波源，点M(一1.5,0)，点N(Q5,0)分判为同列被的被前，已知该超声被传 播的速度为340m/s。测下列说法正确的是 密在 学科素养周测浮（二十八}物理第2页共8页】 4 A.该划声技的颜率为300Hx 我小海沫球悬浮时，景小间E为a,5m C两列波充分叠加后，在两波源之间最多有8个小泡浓球可以处于悬浮民态 D经过1一1X10,点M沿x轴正方向移动发4Cm 6,假定地球为密度均匀分布的球体，球半径为R。某单摆在地而处做简谐运动的周期T 与在某军并底部敏简谐运动的圈期T,之可满足T,三√质T:(0<k<1》.氢略地球的自 轮，已知质量均匀分布的球壳对光内物体的万有引力为零，则该矿并庇幅离地面的距 离为 A.(一kR a C.AR D医R ?,近年米，中科院研发的第三代桃波远探圈成像测井仪在姐深井中实死了清南的井外地 质域像及830米保度的探测纪录，创下核类国产仪特闲皮探测纪录。图甲为一列沿￥ 轴传播的能蒂横被在？=O时刻的波形图，图乙为x一5m处质点P的速度一时间() 图像，下列说法正确的是 甲 A该浅沿x结正方向传指，泼违速为5m/, B在0,6内质点P运动的路程为3m C质点P在r-0.5s时刻的位移为5m 卫当离井权运动时，接牧到该波的颗率为业 &一个单摆在地面上敏受迫据动，其共张曲线（振幅A与缀动力须率了的关系图线》如图 所示，谢下列说法正稀的是 00250.50.750u A此单损的周有周期的为2 我此单银的摆长的为0.5m C若摆长撞大，别单园的固有颜率减小 ·,若摆长增大，则其振用战的峰将向右移动 学科素养周测评（二十八》物理第3页（共8面 衡水真 B,一个弹簧蛋子骚简皆运动，若从平面位置开始计时，经过3s时，振子第一改到达P点， 又经过25第二次经过P点，则孩弹簧影子的凝动周期可能为 A.32s B165 CB￥ 10,哔列简瑞横被的振幅都是10m,传擂速度大小相同。实线波的鞭率为2，沿x轴正 方向传插，博线能沿￥轴负方向传播。某时刻件列鐵在如图所示区域相调，用《》 A.实线被和虚线被的履率之比为2·3 且平衡位置为x一6m处的质点此刻违度方向为沿y轴正方向 C,平衡位爱为x一&.5m处的质点此刻位移y=10m Q从周示时剑起再经过0,255，平衡位置为x=5m处的质点的位移y<0 二、非这译驱：本驱共5小题，共60分， 11.(了分)某同学用单控测定当地的重力加速度：。 《1)如街甲所示，用游标卡尺测摆球直径。摆球直径d一 mm 0.2 甲 (?)实验操作步骤如下： A取一根细线，下瑞氛住一个金属小球，上端固定在铁果台上： 且用米尺（最小刻度为1mm)测得摆线长4 C在园线偏离竖直方向较小夹角的位置由静止释收小球： D用停表记米小球完成：次全振动的总时何，得到周期T一青： E改变程线长，重复B.CD的操作 该同学果用两种方法处理实赖数摆。第一种方法：根据每一组T和，利用R一 求出多组客值，然后计算g值的平均值，求得当地的重力知建皮。第二种方 蹈密在 学科煮养周测浮（二十八}物理第4西共8页】 法：根据每一组下和，在图乙中指点，然后蓬线：根据图线的斜率，求出当地的重 力加速虞g, 如果实验中测量摆线长「和单塑周期T的偶然榄差都比较小，那么，第一种方齿 求出的重力都速度（填“大于“等于”或“小于”）当地的重力加速度： k根据该同学在图乙中描出的点，请在图乙中携绘出T图线： 巴皮同学从图乙中米出图线斜率太，则重力如速度g与斜率的关系式为黑一 ,代人数据求得一 m/2结果保留三位有效数字). tF% 的国1000时m 12.9分)问学们用如图所示的杆线款”研究摆的周期与等效重力抽速度的关系，杆线摆 可以饶着立柱O了米可摆场（立柱并不转动），使摆球的运动航速被约束在一个领到的 平面内。具体操作步绿如下： (1)测量“解面”的倾角： ①将铁架台放在水平桌面上，在铁架台立柱上绑上铅垂线，测节杆线摆的线长，使 的垂线与拟杆垂直。 ②把铁架台底座的一侧垡高，使立柱缓斜。测出静止时现杆与船线的夹角为， “等面“的倾角日一 (2)根据斜面倾角，求出等效重力加速度：， (3》测量杆线拯的周期. 尽量或小摆杆与立柱之间的摩整，将积拉开一个较小的角皮，轻轻释放规球。用停 表测量园球全瑟动如次所用的时间，则单国的周期为丁= 学科素养周测评（二十八》物理第5页（共8页} 衡水真见 (4)改变铁架台的便斜程度，重复实验，将乐雷数据记录在表格中。 承号 9(y T(} ufm/s) E(m. 1 11.0 &2 L87 0.731 2 t4.5 211 2.45 039 段.0 1.3 819 数560 4 225 1.78 8.75 0516 5 285 1h经 42经 4487 6 28.0 1.50 45 4450 (5)为了直现体观周期与等效重力如速度的关系，请在坐标纸中选择合适的物理量与 单位，补全缺少的数据点并绘图。 (6)通过图线，可以计算出在摆长一定的情况下，摆的周期与等效重力加速度的关系。 若忽略球的尺寸，本实验中的摆长应为〔填积线”或数杆)的长度，烈长 为L=m(结果保霸一位有效数字). 13.(12分)坐标氟点处的波源在1=0时开始沿y灿负向振动，1=1,5s时它正好第二次 到达波谷，圳图所示为1：一1.5s时沿波的传播方向上军分置点据动的波形图， (1》求这列陵的传播速度， (?》写出波源最动的位移表达式。 密西 学科煮养周测浮（二十八}物理第6页共8页】 4 14.(14分)知图甲所示，同种均匀介质中存在能产生简横该的A,B两个被源，A,B司 15.《1B分)已知质量为网，的物体在受到F一一女x的日复力作用下，将做简谐运功，其偏 距为5m,质点P在两度源的连线上，AP一1m,两波颜的动图像在图乙中的实线和 虚线所示。已知两波源的振动传播珂P点的时问差为后， 、离平南位置的位移：与时间：的关系遵循现律工一An(十g,其中a。一，点，为 (1)求被源A形成的简谐横蓝在介质中的装长， 比制系数，A为振幅。如图所示，一竖直光游的足够长图管，内有一染度系效为业的轻 (2)写出P点的操动方程（以被颜B的根动减传播到P的时刻为计时起点）。 质弹簧，弹资下制固定于越顶上，上猿与一质量为m的风致4相连，属盒：静止时所在 位置为0.另一题量为2m的屋盒5从距0高度为1-的P点由静止开始下落， 2k 与“发生碰撞，到问粘在一起向下运动，运动的最低点为Q。两图盘厚度不计，半径相 0.1 0.2 同且略小于管半径。在运动过程中，弹簧形变始降在弹性限度内，且当形变量为x 时，弹性号能为E,一豆，重力加速度为g,忽略一切肌力，来 《1)整个运动过程系统双免的机械能。 (2》圆盘a,b碰后敏简谐运动的蛋解。 《3)从圆盘5开始下落到第一次运动至最低点Q所用的时间。 4 学科素养周测评（二十八》物理第7页（共8页引 衡水真蹈密在 学科煮养周测泽（二十八}物理第8页共8页】·物理· 解得p.=1P。 15 则有p。- , 2024一2025学年度学科素养周测评( 一、选择题 1.C【解析】打击结束后，树千做阻尼振动，阻尼振 动的频率为树干的固有频率，此时粗细不同的树 干振动频率不同，A错误；当振动频率大于树千 的固有频率时，随着振动器频率的增加，树干振 动的幅度将减小，B错误：受迫振动的频率等于周 期性外力的频率，树干在振动器的振动下做受迫 振动，则稳定后，不同粗细树干的振动频率始终 与振动器的振动频奉相同，C正确：根据多普勒效 应，振动器工人开动机器后迅速远离振动器，他 听到的振动器频率变小，声调将变低，D错误。 2.A【解析】从振动图像来看，波经过1=子T从 波源传播到浮标位置，则该过程中波传播的距离 为L=,故波长为入=L,周翔为T=号1， A正确，B错误；2，一号T,根据振动图像可知0 时刻波源是从平衡位置向下运动，故经过一个半 周期波源会回到平衡位置且向上运动，C错误；水 波的传拾速度为口=上，D错误。 Tt 3.A【解析】根据振动图像可知，t=0.25s时，平 衡位置在x=0.8m处的质点在y轴负方向且向 y轴负方向运动，C、D选项中该质点不在y轴负 方向，C、D错误：简谐横波沿x轴正方向传播，根 据同侧法可知A选项中，该质点向y轴负方向运 动，A正确；根据同侧法可知，B选项中该质点向 y轴正方向运动，B错误。 4,D【解析】由题图中看出，两列波的波峰与波谷 叠加，振动减弱，两波的振幅相等，所以如题图乙 所示的时刻两列波“消失”：根据波形平移法判断 可知，向右传播的波单独引起质点a的振动方向 ·59 参考答案及解析 有s是-6g2 -6lg2 解得n>1+1g3-5g2-64.5 故至少要抽65次气后才能打开闸门B。 二十八)物理·机械振动与机械波 向下，质点b的振动方向向上：向左传播的波单 独引起质，点a的振动方向向下，质点b的振动方 向向上，根据登加原理可知，此时质，点α的振动 方向向下，质点b的振动方向向上，A、B错误；根 据以上分析可知，4、b振动速度大小相同，方向不 同，C错误；因为两列波的波长相等，波速相同，根 据T=子可知同期相等，所以北后质点b振动 时间相同，D正确。 5.B【解析】由题图乙可知，该超声波波长为1cm, 而该超声波的传播速度为340m/s,所以超声波信 号频率为f=受0比=340m比，A错 误：由题国乙可知，两列波的振动相位差为受，则当 两波源之间的，点与两波源的距离差为波长的整数 倍时，该点为振动减弱点，即为节点，小泡沫球悬 浮，由于一4.5cm<△x<4.5cm,可知小泡沫球悬 浮对应的坐标可能为x1=一2.25cm,xg= -1.75cm,x3=-1.25cm,x4=-0.75cm,x5= -0.25cm,x6=0.25cm,x7=0.75m,x8= 1.25cm,x9=1.75cm,可知小泡沫球悬浮时，最 小间距为0.5cm,两列波充分叠加后，在两波源 之间最多有9个小泡沫球可以处于悬浮状态，B 正确，C错误；介质中的各质点在平衡位置附近报 动，而不会随波迁移，D错误。 6.A【解析】球壳部分对物体的万有引力为0，则 M 矿井内重力加滤度g=GR一d其中M=p· 专xR-ad八，则g-育G0R-d,又地面处重 力加造度8一了R,则经-只发，根据华摆 衡水真题密卷 周期公式可知T=2m√ L,T:-2xE T:=√RT2,解得d=(1一k)R,A正确。 7.C【解析】由题图乙可知，在t=0时刻P点速 度为正向最大值，即P点正在平衡位置向十y方 向振动，根据同侧法可知波沿x轴负方向传播， 由题图甲可知波长入=6m,由题图乙可知周期 T-1,2s,波速和=分=5m/s,A错误；质点P 经过06s恰好振动半个周期，运动的路程s一 2A=20cm,B错误；由题图甲可知该波幅为 0cm,t=0,5s=T,质点P的振动方程为y店 Asin祭，中y=10×n停×2r)m=5cm, C正确；该波的频率= 1=5H,根据多誉勒 示=6 效应可知，当测井仅运动时，接收到的频率可能 大于或小于号，D错视 8.AC【解析】由共振曲线知，此单摆的固有频率 为0.5Hz,固有周期为2s,A正确；由单摆的周 期公式T=2√官，可得此单摆的据长约为 1m,B错误；若摆长增大，则单摆的因有周期增 大，固有频率减小，共振曲线的峰将向左移动，C 正确，D错误。 9.BD【解析】若振子从平衡位置O点开始向右振 动，作出示意图如图1所示，由对称性可知，从P 到右侧最大位移处的时间为1s,故弹簧振子的振 动周期为T,=4×3+号）。=16s1若振子从平 衡位置O,点开始向左振动，作出示意图如图2所 示，设从P到0的时同为，则有号s十1 3号，解得：=君 8,则周期为Tz=4X (传+1)小9BD正痛 0 P最大位移 0P最大位移 图1 图2 10,BD【解析】根据f=只可知实线波和虚线波 的频率之比为3：2，A错误；根据上下坡法可 6 学科素养周测评 知，实线波平衡位置为x=6m处的质点沿y轴 正方向运动，虚线波平衡位置为x=6m处的质 点沿y轴正方向运动，可知平衡位置为x=6m 处的质点此刻速度方向为沿y轴正方向，B正确； 实线波平衡位置为x=8.5m处的质点的位移为 52cm,虚线波平衡位置为x-8.5m处的质点 的位移为5m,根据位移的叠加可知平衡位置为 x=8.5m处的质点此刻位移大于10cm,C错 误：实线波的频率为2Hz,周期为0.5s,虚线波的 周期为0.758，从图示时刻起再经过0.258，实线 波平衡位置为x=5m处的质，点位于波谷，虚线 波平衡位置为x=5m处的质点位于y轴上方， 不在波峰，根据位移的叠加可知平衡位置为x=5 m处的质点的位移y<0,D正确。 二、非选择题 1山.Q)16.50(2)a小于b.见解析图c4灯 9.73(9.68一9.78均可) 【解析】(1)根据游标卡尺的读数规则，该读数 为16mm+0.05×10mm=16.50mm。 (2)a单摆的摆长应为摆线长与摆球半径之和， 第一种方法根据尽=架家重力加选度时的L 为摆线长，该长度小于摆长，因此第一种方法求 出的重力加速度小于当地的重力加速度：b.舍 弃偏差较大的第二个点迹，用一条直线将其他 点迹连接起来，尽量使点迹均匀分布在直线两 侧，作出图像，如图所示：C令摆球直径为d,根据 + T= ,则有=L+2x4,根据圈 g g 像有k一行解得8一凭，根指因像有及一 g g 5.50-4.00 (135-98)×10s/m,解得g≈9.73m/g. ↑Ts 6.0 5.5 5.0 4.5 4.0 3.5 010010120130140em 0 ·物理· 12.4@90°-月3)0 (5)见解析图 (6)摆杆0.3 【解析】(1)②摆杆与铅垂线的夹角为B,日为摆 杆与水平方向的夹角，根据几何关系可知0= 90°-B。 (3)根据摆球全振动的次数和所用时间，周期 T-片-0 (5)根据题图可知等效重力加速度为a=gsin0, 根据单摆周期公式有T=2√gn0 L 2r√T· 1 ,在图中以周期T为纵坐标 Vgsin 0 轴、以 为横坐标轴建立坐标系，根据表 gsin6 格中相应的各组数据在坐标系中描点、作图如 图所示。 ↑T/s 0.10.20.30.40.50.60.70.8 √g sin 0 /m2·s (6)本实验的摆长为摆杆的长度；由上述图像可 1 得T- 图线的斜率= 2.5-0 √gsin0 074-0m2≈ 3.4m2,结合T- 1 图像西数可知k= Vgsin 0 k23.42 2xE,解得L-7X3.1m≈0.3m 13.(1)0.5 m/s (2)z-5sin()cm( -5sin受cm） 【解析】(1)由题意可知 -+r 且△1=1.5s,解得T=1.2s 由v一下 6 参考答案及解析 由图像知波长入=0.6m,解得v=0.5m/s (2)根据x=Asin(al十p) 结合图像可知A=5cm 2x5 w=T=3 9=π 可得波源振动的位移表达式为x=5sin(受+ 5元 x)cm或x=-5sin3tcm。 14.2m(2)z=0.1sin(受+jm 【解析】(1)根据题意可得PB=4m △x=PB-AB=3m 根据一岩 结合入=vT 解得λ=2m。 (2②振搭。罕 因为△虹-含×3 可知P点为振动减弱点，即A=A1一A2 由分析知，初相位为，则x=0,1sn(受+m 1ameg833层+2x 【解析】(1)b从P点到O点，由动能定理得 2mgH=2·2mw6 碰撞过程由动量守恒，得2m℃。=3m四 损失的机核能△E=名·2md-弓·3m 1 可得△E=3mg k (2)圆盘a处于O点时，弹簧压缩了lo,由胡克 定律得mg=klo 碰后a,b一起运动了L1到达最低点Q,由能量 守恒定律得 合：3md2+3ma4=2u+16)-2 解得-贸 a、b处于平衡位置M时，弹簧压缩了12，由胡克 定律得3mg=kl2 衡水真题密卷 所以振幅A=L十l。-2=4ng (3)开始国盘b做自由落体运动，有 -3层 t=Ng 由题意可知，a、b一起做简谐运动的周期T= 2=2 3m 2024一2025学年度学科素养周测评（二十九 一、选择题 1.A【解析】双缝千涉条纹的特征是等宽、等亮 度，单缝衍射条纹的特征是中央条纹最宽，向两 侧越来越窄，中央条纹最亮，向两侧越来越暗，所 以该图片是单缝衍射实验的条纹，又因为单缝越 窄条纹越宽，所以甲图中单缝的宽度小，A正确， B错误：波长越大，中央亮纹越宽，所以用和甲图 相同的装置做实脸，仅将红光改为绿光，波长变 小，中夹亮纹宽度更小，C错误；用和甲图相同的 装置做实验，仅将红光改为白光，屏上出现彩色 条纹，D错误。 2.B【解析】毫米波是由LC振荡电路产生的电磁 波，A错误；毫米波由空气进入水时传播速度会 变小，B正确：毫米波的波长远小于车的大小，所 以遇到前车时不会发生明显衍射现象，C错误：偏 振是横波特有的现象，毫米波是横波，能发生偏 振现象，D错误。 3.C【解析】地球表面大气对光的折射率随高度的 增加逐渐减小，太阳光从大气层中某点射入，则 光从光疏介质射向光密介质，折射角小于入射 角，光线逐渐向法线偏折，C正确。 4.B【解析】当两列光的路程差为波长的整数倍时 出现亮条纹，即Y2一Y1=以，P1处的亮纹恰好是 8号亮纹，故n=8,B正确。 5.C【解析】若A板带正电，则电容器在充电，振 荡电流正在减小，电容器上的电荷量正在增加， 由U-是知A,B两板间的电压在增加，A,B错 误，C正确；根据T=2π√LC可知，若只减小电容 4 ·62 学科素养周测评 O.M距离为12一6-2，为振幅的一丰，由简 谐运动时间关系可知，从O到M的时间t= ,从M到最低点Q的时间=T 所以感时间1=十，十，-3受+2x m 物理·光相对论电磁振荡与电磁波 C,则振荡电流周期变小，D错误。 6.C【解析】如图所示，当折射光线恰好和内圆相 切时，光恰好不会通过内圆，根据几何关系得 血=京·咖r=录根搭折射年公式n 册解得工=厄R,因光当x>厄R时无不会 经过内圆，A错误；由A项分析得i=45°，r= 30°，由几何分析可知，光线从外圆射出的方向与 图中入射光线的夹角为30°，B错误；光线在玻璃 砖中通过的路程为23R,则传播时间：=工= 2,W6R,C正确：此状态下的太空水球处于完全失 重状态，受重力即万有引力，D错误。 7.C【解析】光线从弧面上方恰好消失，则∠OBA 恰好为全反射的临界角C,由几何关系易知siC= 1 1 ,可得折射率n一snC-2,A错误：澈光从A 点垂直入射时，在B点恰好发生全反射，根据几 何关系，刚好到达直径左端点M,光线在半國柱 体内传福的路程5=R+5R=35R,传福建 2 2 度知=后-分传格时间1=言-3 ,B错误：