专辑18 机械振动机械波-2021年高考上海市高三下学期5月二模物理试题汇编（解析版）

2021 年高考上海市高三下学期 5 月二模物理试题汇编 专题 18 机械振动机械波 1、（2021·上海市长宁区高三下学期 5 月二模）如图所示的是一列机械波在 t=0 时刻的波形图，此时波中质 点 Q 的运动方向指向平衡位置，已知经过 2.25s 在 x=0.2m 处的质点 P 刚好第二次到达最低点．则该波（ ） A. 振幅为 4cm B. 波长为 0.6m C. 波速大于 0.2m/s D. 沿 x 轴正方向传播 【答案】C 【解析】 A．根据图像振幅为 2cm，故 A 错误； B．根据图像波长为 0.4m，故 B 错误； CD．波中质点 Q 的运动方向指向平衡位置，波向左传播，经过 2.25s 在 x=0.2m 处的质点 P 刚好第二次到达 最低点． 5 2.25s4T  所以 1.8sT  波速 0.2m/sv T   故 C 正确 D 错误。 故选 C。 2、（2021·上海市徐汇区高三下学期 5 月二模）如图（a）所示，用手握住长绳的一端，t=0 时刻在手的带 动下 A 点开始上下振动，其振动图像如图（b）所示，则下列图中能正确反映 t1 时刻绳上形成的波形的是（ ） A. B. C. D. 【答案】B 【解析】 根据 A 点振动图像可知，在 t1 时刻绳上 A 点向上运动，由振动图像可知 t1 时，波传播的周期恰好为一个周 期，传播的距离为一个波长，而 A 图中 A 点向下振动，B 图向上振动。 故选 B。 3、（2021·上海市徐汇区高三下学期 5 月二模）在光滑水平面上的 O 点系一绝缘细线，线的另一端系一带 正电的小球。当沿细线方向加上一匀强电场后，小球处于平衡状态。若给小球一垂直于细线的很小的初速 度 v0，使小球在水平上开始运动，则小球的运动情况与下列情境中小球运动情况类似的是（各情境中，小 球均由静止释放）（ ） A. B. C. D. 【答案】A 【解析】 图中小球的电场力 qE 可以等效于重力，那么其运动规律与竖直面内单摆的运动类似，由于初速度 v0 很小， 故小球摆动的幅度很小，可看作简谐运动。ABCD 四种运动中只有 A 是简谐运动。 故选 A。 4、（2021·上海市静安区高三下学期 5 月二模）简谐运动属于（ ） A. 匀速运动 B. 匀加速运动 C. 匀变速运动 D. 变加速运动 【答案】D 【解析】 简谐运动中，加速度随时间不断变化，则属于变加速运动。 故选 D。 5、（2021·上海市金山区高三下学期 5 月二模）一机械波沿 x 正方向传播。若 A、B 两质点某时刻速度相同 且位置如图所示，则 AB 之间两种可能的波形是（ ） A. B. C. D. 【答案】D 【解析】 因为波沿 x 正方向传播，且 A、B 两质点速度相同，则两质点位移大小相等，根据同侧法确定，ABC 项中 A、B 质点速度方向不同，故 ABC 错误，D 项正确； 故选 D。 6、（2021·上海市金山区高三下学期 5 月二模）若单摆的摆长变大，摆球的质量变大，摆球离开平衡位置 的最大摆角不变，则单摆振动的（ ） A. 周期不变，振幅不变 B. 周期不变，振幅变大 C. 周期变大，振幅不变 D. 周期变大，振幅变大 【答案】D 【解析】 由单摆的周期公式 2 LT g  可知，摆长变大，周期变大，由于摆球离开平衡位置的最大摆角不变，故摆球离开平衡位置的最大距离变 大，即振幅变大，D 正确。 故选 D。 7、（2021·上海市黄浦区高三下学期 5 月二模）一列沿 x 轴传播的简谐横波在 t=2s 时的波形如图 a，平衡 位置在 x=4m 的质点 a 的振动图像如图 b，则该波的传播方向和波速分别为（ ） A. 沿 x 轴负方向，2m/s B. 沿 x 轴正方向，2m/s C. 沿 x 轴负方向，1m/s D. 沿 x 轴正方向，1m/s 【答案】A 【解析】 由振动图象可知 x=4m 的质点 a 在 t=2s 时向下振动，则波沿沿 x 轴负方向传播； 由图 a 可知 8m  ，由图 b 可知 4sT  ，则波速 2m/sv T   故选 A。 8、（2021·上海市虹口区高三下学期 5 月二模）某小组利用单摆测定当地重力加速度，最合理的装置是（ ） A. B. C. D. 【答案】D 【解析】 根据单摆理想模型可知，为减少空气阻力的影响，摆球应采用密度较大，体积较小的铁球，为使摆球摆动 时摆长不变化，摆线应用不易形变的细丝线，悬点应用铁夹来固定，故 D 正确，ABC 错误。 故选 D。 9、（2021·上海市浦东新区高三下学期 5 月二模）如图是一张蜻蜓点水的俯视照片，该照片记录了蜻蜓连 续三次点水过程中激起的水面波纹，由图可知蜻蜓（ ） A. 向右飞行，飞行速度比水波传播的速度小 B. 向左飞行，飞行速度比水波传播的速度小 C. 向右飞行，飞行速度比水波传播的速度大 D. 向左飞行，飞行速度比水波传播的速度大 【答案】C 【解析】 根据如图所示，蜻蜓连续三次点水过程中激起的波纹，则圆圈越小，则时间越短，所以飞行方向则为从大 圆到小圆，由图示可知，蜻蜓是向右飞行的；若蜻蜓飞行的速度和水波的速度相同，那么蜻蜓的每一次点 水的时候都会是在上一个水波的边线上，而第二个水波和第一个水波都在以相同的速度传播，所以每个圆 都应该是内切的。然而图中则说明蜻蜓飞行的速度比水波的速度大，故选 C。 10、（2021·上海市浦东新区高三下学期 5 月二模）用如图实验装置研究单摆的振动图像，图中的摆球是质 量分布均匀的空心球，给球中灌满墨水。摆动中，墨水可以从球体正下方小孔中缓缓流出，到墨水全部流 完，摆球的振动周期（ ） A. 逐渐变大 B. 先变大后变小 C. 逐渐变小 D. 先变小后变大 【答案】B 【解析】 根据单摆的周期公式 2 lT g  摆长为悬点到球重心的距离，摆动中，墨水可以从球体正下方小孔中缓缓流出，到墨水全部流完，球的重 心先下降后上升，则摆长先增大后减小，所以周期先变大后变小，则 B 正确；ACD 错误； 故选 B。 11、（2021·上海市宝山区高三下学期 5 月二模）一横波某时刻的波形图如图所示，此时质点 A 的运动方向 向上，且经过 2s 第一次回到平衡位置。则波的传播方向___________，波速为___________m/s。 【答案】 (1). 向左 (2). 1 【解析】 [1]质点 A 的振动方向向上，根据上下坡法知，波的传播方向向左； [2]可知波形的平衡位置传播到质点 A 平衡位置处，传播的距离为 2m，则波速 2 1m/s2 xv t    ＝ ＝ 12、（2021·上海市宝山区高三下学期 5 月二模）在上海走时准确的摆钟，随考察队带到珠穆朗玛峰的顶端， 则这个摆钟的走时会___________（选填“变慢”“变快”或“仍然准确”）；若上海地面的重力加速度为 g，珠穆 朗玛峰顶端的重力加速度为 g′，则用这个摆钟在珠穆朗玛峰顶端测得的时间是实际时间的___________倍。 【答案】 (1). 变慢 (2). g g  【解析】 [1]摆钟从上海带到珠穆朗玛峰的顶端，重力加速度 g 变小，摆长 L 不变，由周期公式 2 LT g  可知，周期变大，摆钟变慢。 [2]摆钟在上海的周期为 2 LT g  在珠穆朗玛峰的顶端的周期为 2 LT g    联立可得 gT Tg    摆钟测得的时间与摆动频率成正比，即与周期成反比，故用这个摆钟在珠穆朗玛峰的顶端测得的时间是实 际时间的 g g  。 13、（2021·上海市虹口区高三下学期 5 月二模）一简谐横波在 t1=0 时刻的波形如图中实线所示，质点 M 正在做减速运动，则波向_________________传播。若虚线为 t2=1.5s 时刻的波形图，且周期 T >（t2-t1），则 波速为_________________m/s。 【答案】 (1). -x 方向 (2). 4 【解析】 [1]题干中的图是波形图，质点 M 做减速运动，说明 M 点向 y 轴正方向运动，波沿 x 轴负方向传播； [2]波的周期 T 大于 1.5s，由图可知，波向左传播了 3 4 个周期，即 3 1.5s4 T  2.0sT  由图可知，波长为 8m，波速为 8 m/s 4m/s2v T    14、（2021·上海市静安区高三下学期 5 月二模）一列波速为 2 m/s 的简谐横波在均匀介质中沿 x 轴正方向 传播，t=0 时刻波形如图所示。则 x=0.1 m 处的 P 质点的振动周期为________s，x=1.0 m 处的 Q 质点在 t=_______s 时第二次到达波峰。 【答案】 (1). 0.2 (2). 0.65 【解析】 [1]由波形图知道波长是 0.4m，已知条件波速是 2m/s，所以周期 0.4 s 0.2s2T v    [2]这列波刚传到 0.4m 处，再传到 Q 质点需要的时间 1.0 0.4 s 0.3s2 xt v    波此时刚传到 0.4m 处，在 0.4m 处的质点正在向下振动，所以 Q 质点起振方向也向下，所以 Q 质点第一次 到波峰需要振动 3 3 0.2s 0.15s4 4T    再经过一个周期 0.2s 第二次到波峰。所以 Q 质点第二次到波峰的时间是 0.3s 0.15s 0.2s 0.65st     15、（2021·上海市闵行区高三下学期 5 月二模）如图实线与虚线分别表示频率相同的两列机械波某时刻的 波峰和波谷。两列波的振幅分别为 5 cm 和 3 cm，则此时刻 O、M 两点偏离平衡位置的位移之差大小为 ________cm，N、P 两点偏离平衡位置的位移之差大小为________cm。 【答案】 (1). 16 (2). 4 【解析】 [1]O 点是波峰与波峰叠加，位移为 1 2 5cm 3cm 8cmOx A A     在平衡位置上方，M 点是波谷与波谷叠加，位移为 1 2 5cm 3cm 8cmMx A A        在平衡位置下方，则此时刻 O、M 两点偏离平衡位置的位移之差 8cm ( 8)cm 16cmOM O Mxx x       [2]N 是波谷和波峰叠加，位移为 1 2 5cm 3cm 2cmNx A A     在平衡位置上方，P 是波谷和波峰叠加，位移为 1 2 5cm 3cm 2cmPx A A        在平衡位置下方，N、P 两点偏离平衡位置的位移之差 2cm ( 2)cm 4cmNP N Px xx       16、（2021·上海市长宁区高三下学期 5 月二模）在“用单摆测定重力加速度”的实验中，某同学测出多组 摆长 L 与周期 T 的数据，并输入计算机生成如图所示的 T2－L 图像，计算机显示图线的斜率为 k，根据 T2 －L 图像__________（填写“能”或“不能”）求出当地的重力加速度，如填写“能”，写出重力加速度的 表达式 g=__________。 【答案】 (1). 能 (2). 24 k  【解析】 [1]由单摆的周期公式 22 dL T g    可得 2 2 2 4 4 2T L dg g    因为 2T L 图线斜率为 24k g  ，所以能求出当地的重力加速度。 [2]重力加速度的表达式 24g k 