專題13簡諧運(yùn)動(dòng)和機(jī)械波（分層練）-（原卷版）

專題驗(yàn)收評(píng)價(jià)專題13簡諧運(yùn)動(dòng)和機(jī)械波內(nèi)容概覽A·?？碱}不丟分命題點(diǎn)01簡諧運(yùn)動(dòng)的含義及應(yīng)用命題點(diǎn)02單擺命題點(diǎn)03受迫振動(dòng)與共振命題點(diǎn)04機(jī)械波命題點(diǎn)05振動(dòng)圖像和波的圖像綜合應(yīng)用命題點(diǎn)06波傳播的周期性與多解性問題命題點(diǎn)07波的干涉、衍射B·拓展培優(yōu)拿高分C·挑戰(zhàn)真題爭滿分【命題點(diǎn)01簡諧運(yùn)動(dòng)】(2022·遼寧丹東市期末)如圖所示，在豎直平面內(nèi)有一段光滑圓弧軌道MN，它所對(duì)的圓心角小于10°，P點(diǎn)是圓弧MN的中點(diǎn)，也是圓弧的最低點(diǎn)．在NP間的一點(diǎn)Q和P之間搭一光滑斜面，將兩個(gè)小滑塊(可視為質(zhì)點(diǎn))分別同時(shí)從Q點(diǎn)和M點(diǎn)由靜止開始釋放，則兩小滑塊相遇點(diǎn)一定在()A．斜面QP上的一點(diǎn)B．PM弧上的一點(diǎn)C．P點(diǎn)D．條件不足，無法判斷(2022·江蘇省模擬)如圖所示，木塊在水中沿豎直方向做簡諧運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)過程中相對(duì)平衡位置的位移x、運(yùn)動(dòng)的速度v隨時(shí)間t變化的關(guān)系和木塊受到的合力F、動(dòng)能Ek隨相對(duì)平衡位置的位移x變化的關(guān)系圖像可能正確的是()【命題點(diǎn)02機(jī)械振動(dòng)與單擺】(2023·江蘇南通市檢測(cè))如圖所示，小球在半徑為R的光滑球面上的A、B之間做小角度的往返運(yùn)動(dòng)，則()A．小球的質(zhì)量越大，其振動(dòng)的頻率越大B．OA、OB之間夾角越小，小球振動(dòng)的頻率越小C．球面半徑R越大，小球振動(dòng)的頻率越小D．將整個(gè)裝置移至我國空間站“天和”核心艙中，小球振動(dòng)的頻率減小（2023·河北省石家莊市高三下學(xué)期質(zhì)檢三）如圖甲所示，O點(diǎn)為單擺的固定懸點(diǎn)，在其正下方的P點(diǎn)有一個(gè)釘子，現(xiàn)將小球拉開一定的角度后開始運(yùn)動(dòng)，小球在擺動(dòng)過程中的偏角不超過。從某時(shí)刻開始計(jì)時(shí)，繩中的拉力大小F隨時(shí)間t變化的關(guān)系如圖乙所示，重力加速度g取，忽略一切阻力。下列說法正確的是（）A.時(shí)小球位于B點(diǎn) B.時(shí)小球位于C點(diǎn)C.OA之間的距離為1.5m D.OP之間的距離為1.2m【命題點(diǎn)03受迫振動(dòng)與共振】(2023·江蘇省南京師大附中模擬)如圖所示，一個(gè)豎直圓盤轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，固定在圓盤上的小圓柱帶動(dòng)一個(gè)T形支架在豎直方向振動(dòng)，T形支架下面連接一個(gè)輕彈簧和小球組成的振動(dòng)系統(tǒng)，小球浸沒在水中，當(dāng)小球振動(dòng)穩(wěn)定時(shí)()A．小球振動(dòng)的頻率與圓盤轉(zhuǎn)速無關(guān)B．小球振動(dòng)的振幅與圓盤轉(zhuǎn)速無關(guān)C．圓盤的轉(zhuǎn)速越大，小球振動(dòng)的頻率越大D．圓盤的轉(zhuǎn)速越大，小球振動(dòng)的振幅越大【命題點(diǎn)04機(jī)械波】（2023·河北省唐山市高三下學(xué)期三模）一列簡諧橫波沿x軸正方向傳播，其波速為，某時(shí)刻的波形如圖所示。質(zhì)點(diǎn)M的平衡位置處于處，在之后的內(nèi)M點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的路程為（）A. B. C. D.（2023·江蘇省南通市高三下學(xué)期4月第二次調(diào)研）如圖甲，兩列沿相反方向傳播的橫波，形狀是半個(gè)波長的正弦曲線，上下對(duì)稱，其振幅和波長都相等。它們?cè)谙嘤龅哪骋粫r(shí)刻會(huì)出現(xiàn)兩列波“消失”的現(xiàn)象，如圖乙。則（）A.此時(shí)質(zhì)點(diǎn)a向右運(yùn)動(dòng) B.此時(shí)質(zhì)點(diǎn)b向下運(yùn)動(dòng)C.此后質(zhì)點(diǎn)a、b振動(dòng)速度相同 D.此后質(zhì)點(diǎn)a、b振動(dòng)時(shí)間相同【命題點(diǎn)05簡諧運(yùn)動(dòng)與機(jī)械波綜合應(yīng)用】(2023·江蘇省揚(yáng)州中學(xué)模擬)如圖為一簡諧橫波在t＝0.2s時(shí)刻的波形圖，P是平衡位置為x＝7m處的質(zhì)點(diǎn)，此刻P點(diǎn)振動(dòng)方向沿y軸負(fù)方向，并經(jīng)過0.4s完成了一次全振動(dòng)，Q是平衡位置為x＝4m處的質(zhì)點(diǎn)，下列判斷正確的是()A．該波沿x軸負(fù)方向傳播，波速為20m/sB．t＝0.1s時(shí)，質(zhì)點(diǎn)Q的加速度沿y軸正方向最大，速度為0C．從t＝0.1s到t＝0.25s，質(zhì)點(diǎn)Q沿x軸移動(dòng)的距離是3mD．從t＝0.2s到t＝0.5s的時(shí)間內(nèi)，質(zhì)點(diǎn)P通過的路程為18cm(2022·遼寧錦州市一模)一列簡諧橫波在t＝eq\f(1,3)s時(shí)的波形圖如圖(a)所示，P、Q是介質(zhì)中的兩個(gè)質(zhì)點(diǎn)．圖(b)是質(zhì)點(diǎn)Q的振動(dòng)圖像．則()A．波速為9cm/sB．波沿x軸正方向傳播C．質(zhì)點(diǎn)Q的平衡位置的坐標(biāo)為9cmD．質(zhì)點(diǎn)P的平衡位置的坐標(biāo)為2cm【命題點(diǎn)06波傳播的周期性與多解性問題】(2023·江蘇常州市第一中學(xué)高三檢測(cè))一列簡諧橫波沿x軸傳播，如圖所示，實(shí)線為t1＝2s時(shí)的波形圖，虛線為t2＝5s時(shí)的波形圖，已知波源的振動(dòng)周期大于3s．求：(1)波的傳播速度；(2)若這列波沿x軸正方向傳播，求平衡位置在O處質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方程．（2023·河北省唐山市高三下學(xué)期三模）一列簡諧橫波沿x軸正方向傳播，其波速為，某時(shí)刻的波形如圖所示。質(zhì)點(diǎn)M的平衡位置處于處，在之后的內(nèi)M點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的路程為（）A. B. C. D.【命題點(diǎn)06波的干涉、衍射】（2023·浙江省溫州市高三下學(xué)期第三次適應(yīng)性考試）消除噪聲污染是當(dāng)前環(huán)境保護(hù)的一個(gè)重要課題，如圖所示的消聲器可以用來削弱高速氣流產(chǎn)生的噪聲。波長為的聲波沿水平管道自左向右傳播，在聲波到達(dá)a處時(shí)，分成上下兩束波，這兩束聲波在b處相遇時(shí)可削弱噪聲。已知上下兩束波從a處到b處的路程分別為和，下列說法正確的是（）A.該消聲器是根據(jù)波的衍射原理設(shè)計(jì)的B.該消聲器是根據(jù)波的多普勒效應(yīng)原理設(shè)計(jì)的C.和關(guān)系滿足時(shí)，消聲效果最好D.和關(guān)系滿足時(shí)，消聲效果最好(2023·江蘇南京市第二十九中學(xué)高三檢測(cè))如圖所示甲、乙兩列簡諧橫波在同一介質(zhì)中分別從波源M、N兩點(diǎn)沿x軸持續(xù)相向傳播，振幅都為A，乙波頻率為eq\f(1,3)Hz，某時(shí)刻的圖像如圖所示．此時(shí)甲波恰好傳到x＝2m處，乙波恰好傳到x＝6m處，取此時(shí)為t＝0時(shí)刻，則以下說法中正確的有()A．經(jīng)過足夠長時(shí)間后，甲、乙兩波能形成穩(wěn)定的干涉圖樣B．平衡位置在x＝3m的質(zhì)點(diǎn)開始振動(dòng)時(shí)，速度方向向上C．t＝0.5s時(shí)，平衡位置在x＝10m處的質(zhì)點(diǎn)加速度正在增大D．t＝2s時(shí)，平衡位置在x＝1m處的質(zhì)點(diǎn)的位移大小為A如圖所示，質(zhì)量為m的物塊放置在質(zhì)量為M的木板上，木板與彈簧相連，它們一起在光滑水平面上做簡諧運(yùn)動(dòng)，周期為T，振動(dòng)過程中m、M之間無相對(duì)運(yùn)動(dòng)，設(shè)彈簧的勁度系數(shù)為k，物塊和木板之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ，則下列說法正確的是()A．若t時(shí)刻和(t＋Δt)時(shí)刻物塊受到的摩擦力大小相等，方向相反，則Δt一定等于eq\f(T,2)的整數(shù)倍B．若Δt＝eq\f(T,2)，則在t時(shí)刻和(t＋Δt)時(shí)刻彈簧的長度一定相同C．研究木板的運(yùn)動(dòng)，彈簧彈力充當(dāng)了木板做簡諧運(yùn)動(dòng)的回復(fù)力D．當(dāng)整體離開平衡位置的位移為x時(shí)，物塊與木板間的摩擦力大小等于eq\f(m,m＋M)kx(2023·江蘇省吳江中學(xué)模擬)如圖所示，輕質(zhì)彈簧的上端固定，下端連接一質(zhì)量為m的金屬小球，托住小球使彈簧處于原長，在t＝0時(shí)由靜止釋放，一段時(shí)間內(nèi)小球在豎直方向做周期為T的簡諧運(yùn)動(dòng)．已知彈簧的勁度系數(shù)為k，重力加速度為g，則()A．小球做簡諧運(yùn)動(dòng)的表達(dá)式為x＝eq\f(mg,k)sin

eq\f(2π,T)tB．小球做簡諧運(yùn)動(dòng)的表達(dá)式為x＝eq\f(mg,k)sin(eq\f(2π,T)t－π)C．小球相鄰兩次加速度大小等于eq\f(g,2)的時(shí)間為eq\f(T,2)D．小球相鄰兩次加速度大小等于g的時(shí)間為eq\f(T,2)(2022·江蘇省模擬)戰(zhàn)繩訓(xùn)練被稱為身體訓(xùn)練的“綜合訓(xùn)練神器”，如圖所示，訓(xùn)練者跨步蹲，雙手各正握同一材質(zhì)的兩繩一端，在豎直方向上下甩動(dòng)，在繩子上交替做出不同的波動(dòng)，其運(yùn)動(dòng)狀態(tài)可視為簡諧運(yùn)動(dòng)．由于初練者雙手肌肉力量不一致，左手每秒抖動(dòng)3下，右手每秒抖動(dòng)4下，則在左、右兩繩上傳播的波()A．周期之比為3∶4 B．速度之比為4∶3C．波長之比為4∶3 D．振幅之比為3∶4（2023·江蘇省基地高三下學(xué)期第五次大聯(lián)考）如圖所示，是兩列頻率相同的橫波相遇時(shí)某時(shí)刻的情況，實(shí)線表示波峰，虛線表示波谷。則兩列波相遇的過程中（）A.P點(diǎn)相對(duì)平衡位置的位移始終最大B.P點(diǎn)相對(duì)平衡位置的位移可能小于N點(diǎn)相對(duì)平衡位置的位移C.P點(diǎn)和Q點(diǎn)的振動(dòng)步調(diào)可能相同D.P點(diǎn)和Q點(diǎn)連線上的某點(diǎn)可能與N點(diǎn)的振幅相同(2023·北京海淀區(qū)模擬)如圖所示，兩個(gè)擺長均為L的單擺，擺球A、B質(zhì)量分別為m1、m2，懸點(diǎn)均為O.在O點(diǎn)正下方0.19L處固定一小釘．初始時(shí)刻B靜止于最低點(diǎn)，其擺線緊貼小釘右側(cè)，從圖示位置由靜止釋放A(θ足夠小)，在最低點(diǎn)與B發(fā)生彈性正碰．兩擺在整個(gè)運(yùn)動(dòng)過程中均滿足簡諧運(yùn)動(dòng)條件，擺線始終保持繃緊狀態(tài)且長度不變，擺球可視為質(zhì)點(diǎn)，不計(jì)碰撞時(shí)間及空氣阻力，重力加速度為g.下列選項(xiàng)正確的是()A．若m1＝m2，則A、B在擺動(dòng)過程中最大振幅之比為9∶10B．若m1＝m2，則每經(jīng)過1.9πeq\r(\f(L,g))時(shí)間A回到最高點(diǎn)C．若m1>m2，則A與B第二次碰撞不在最低點(diǎn)D．若m1<m2，則A與B第二次碰撞必在最低點(diǎn)(2022·山東泰安市期末)如圖，x＝12m處有一質(zhì)點(diǎn)做簡諧運(yùn)動(dòng)，其運(yùn)動(dòng)方程為y＝3eq\r(2)sin(eq\f(π,2)t)cm.某時(shí)刻在介質(zhì)中形成波形如圖所示，振動(dòng)剛好傳播到x＝4m處．則從該時(shí)刻起，x＝0處質(zhì)點(diǎn)第一次到達(dá)y＝－3cm處需要的時(shí)間為()A．2.5sB．4.5sC．3sD．5s(2023·江蘇海安市立發(fā)中學(xué)檢測(cè))圖甲為一列簡諧橫波在t＝0.1s時(shí)刻的波形圖，P是平衡位置在x＝1m處的質(zhì)點(diǎn)，Q是平衡位置在x＝4m處的質(zhì)點(diǎn)，圖乙為質(zhì)點(diǎn)Q的振動(dòng)圖像．下列說法中正確的是()A．在t＝0.1s時(shí)，質(zhì)點(diǎn)Q向y軸正方向運(yùn)動(dòng)B．在t＝0.25s時(shí)，質(zhì)點(diǎn)P的加速度方向與y軸正方向相同C．從t＝0.1s到t＝0.25s，質(zhì)點(diǎn)P通過的路程為30cmD．質(zhì)點(diǎn)Q簡諧運(yùn)動(dòng)的表達(dá)式為y＝10sin(10πt)m在一列沿水平直線傳播的簡諧橫波上有相距4m的A、B兩點(diǎn)，如圖甲、乙分別是A、B兩質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)圖像．已知該波波長大于2m，求這列波可能的波速．（2023·安徽省黃山市高三下學(xué)期三模）如圖所示，質(zhì)量為M，傾角為的斜面體（斜面光滑且足夠長）靜止在粗糙的水平面上，斜面頂端與勁度系數(shù)為k的輕質(zhì)彈簧相連，彈簧的另一端連接著質(zhì)量為m的物塊?，F(xiàn)按住物塊使彈簧的長度為原長時(shí)，將物塊由靜止開始釋放，在物塊運(yùn)動(dòng)過程中，斜面體一直保持靜止，重力加速度為g，忽略空氣阻力的影響。則：（1）選物塊的平衡位置O為坐標(biāo)原點(diǎn)，沿斜面向下為正方向建立坐標(biāo)軸，用x表示物塊相對(duì)于平衡位置的位移，證明小物塊的運(yùn)動(dòng)是簡諧運(yùn)動(dòng)；（2）求物塊運(yùn)動(dòng)到最高點(diǎn)時(shí)，斜面體受到的靜摩擦力。(2022·湖南卷·16(1))下端附著重物的粗細(xì)均勻木棒，豎直浮在河面，在重力和浮力作用下，沿豎直方向做頻率為1Hz的簡諧運(yùn)動(dòng)；與此同時(shí)，木棒在水平方向上隨河水做勻速直線運(yùn)動(dòng)，如圖(a)所示．以木棒所受浮力F為縱軸，木棒水平位移x為橫軸建立直角坐標(biāo)系，浮力F隨水平位移x的變化如圖(b)所示．已知河水密度為ρ，木棒橫截面積為S，重力加速度大小為g.下列說法不正確的是()A．x從0.05m到0.15m的過程中，木棒的動(dòng)能先增大后減小B．x從0.21m到0.25m的過程中，木棒加速度方向豎直向下，大小逐漸變小C．x＝0.35m和x＝0.45m時(shí)，木棒的速度大小相等，方向相反D．木棒在豎直方向做簡諧運(yùn)動(dòng)的振幅為eq\f(F1－F2,2ρSg)(2022·浙江·統(tǒng)考高考真題)圖甲中的裝置水平放置，將小球從平衡位置O拉到A后釋放，小球在O點(diǎn)附近來回振動(dòng)；圖乙中被細(xì)繩拴著的小球由靜止釋放后可繞固定點(diǎn)來回?cái)[動(dòng)。若將上述裝置安裝在太空中的我國空間站內(nèi)進(jìn)行同樣操作，下列說法正確的是()A．甲圖中的小球?qū)⒈３朱o止B．甲圖中的小球仍將來回振動(dòng)C．乙圖中的小球仍將來回?cái)[動(dòng)D．乙圖中的小球?qū)⒆鰟蛩賵A周運(yùn)動(dòng)(2022·北京卷·6)在如圖所示的xOy坐標(biāo)系中，一條彈性繩沿x軸放置，圖中小黑點(diǎn)代表繩上的質(zhì)點(diǎn)，相鄰質(zhì)點(diǎn)的間距為a.t＝0時(shí)，x＝0處的質(zhì)點(diǎn)P0開始沿y軸做周期為T、振幅為A的簡諧運(yùn)動(dòng)．t＝eq\f(3,4)T時(shí)的波形如圖所示．下列說法正確的是()A．t＝0時(shí)，質(zhì)點(diǎn)P0沿y軸負(fù)方向運(yùn)動(dòng)B．t＝eq\f(3,4)T時(shí)，質(zhì)點(diǎn)P4的速度最大C．t＝eq\f(3,4)T時(shí)，質(zhì)點(diǎn)P3和P5相位相同D．該列繩波的波速為eq\f(8a,T)(2020·天津卷·4)一列簡諧橫波沿x軸正方向傳播，周期為T，t＝0時(shí)的波形如圖所示．t＝eq\f(T,4)時(shí)()A．質(zhì)點(diǎn)a速度方向沿y軸負(fù)方向B．質(zhì)點(diǎn)b沿x軸正方向遷移了1mC．質(zhì)點(diǎn)c的加速度為零D．質(zhì)點(diǎn)d的位移為－5cm(2022·遼寧卷·3)一列簡諧橫波沿x軸正方向傳播，某時(shí)刻的波形如圖所示，關(guān)于質(zhì)點(diǎn)P的說法正確的是()A．該時(shí)刻速度沿y軸正方向B．該時(shí)刻加速度沿y軸正方向C．此后eq\f(1,4)周期內(nèi)通過的路程為AD．此后eq\f(1,2)周期內(nèi)沿x軸正方向遷移為eq\f(1,2)λ(2020·北京卷·6)一列簡諧橫波某時(shí)刻波形如圖甲所示．由該時(shí)刻開始計(jì)時(shí)，質(zhì)點(diǎn)L的振動(dòng)情況如圖乙所示．下列說法正確的是()A．該橫波沿x軸負(fù)方向傳播B．質(zhì)點(diǎn)N該時(shí)刻向y軸負(fù)方向運(yùn)動(dòng)C．質(zhì)點(diǎn)L經(jīng)半個(gè)周期將沿x軸正方向移動(dòng)到N點(diǎn)D．該時(shí)刻質(zhì)點(diǎn)K與M的速度、加速度都相同(2020·山東卷·4)一列簡諧橫波在均勻介質(zhì)中沿x軸負(fù)方向傳播，已知x＝eq\f(5,4)λ處質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方程為y＝Acos(eq\f(2π,T)t)，則t＝eq\f(3,4)T時(shí)刻的波形圖正確的是()(2021·遼寧卷·7)一列沿x軸負(fù)方向傳播的簡諧橫波，t＝2s時(shí)的波形如圖(a)所示，x＝2m處質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)圖像如圖(b)所示，則波速可能是()A.eq\f(1,5)m/s B