專題13簡諧運動和機械波（分層練）-（原卷版）

專題驗收評價專題13簡諧運動和機械波內(nèi)容概覽A·常考題不丟分命題點01簡諧運動的含義及應(yīng)用命題點02單擺命題點03受迫振動與共振命題點04機械波命題點05振動圖像和波的圖像綜合應(yīng)用命題點06波傳播的周期性與多解性問題命題點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01簡諧運動】(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，它所對的圓心角小于10°，P點是圓弧MN的中點，也是圓弧的最低點．在NP間的一點Q和P之間搭一光滑斜面，將兩個小滑塊(可視為質(zhì)點)分別同時從Q點和M點由靜止開始釋放，則兩小滑塊相遇點一定在()A．斜面QP上的一點B．PM弧上的一點C．P點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動，運動過程中相對平衡位置的位移x、運動的速度v隨時間t變化的關(guān)系和木塊受到的合力F、動能Ek隨相對平衡位置的位移x變化的關(guān)系圖像可能正確的是()【命題點02機械振動與單擺】(2023·江蘇南通市檢測)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動，則()A．小球的質(zhì)量越大，其振動的頻率越大B．OA、OB之間夾角越小，小球振動的頻率越小C．球面半徑R越大，小球振動的頻率越小D．將整個裝置移至我國空間站“天和”核心艙中，小球振動的頻率減小（2023·河北省石家莊市高三下學(xué)期質(zhì)檢三）如圖甲所示，O點為單擺的固定懸點，在其正下方的P點有一個釘子，現(xiàn)將小球拉開一定的角度后開始運動，小球在擺動過程中的偏角不超過。從某時刻開始計時，繩中的拉力大小F隨時間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.時小球位于B點 B.時小球位于C點C.OA之間的距離為1.5m D.OP之間的距離為1.2m【命題點03受迫振動與共振】(2023·江蘇省南京師大附中模擬)如圖所示，一個豎直圓盤轉(zhuǎn)動時，固定在圓盤上的小圓柱帶動一個T形支架在豎直方向振動，T形支架下面連接一個輕彈簧和小球組成的振動系統(tǒng)，小球浸沒在水中，當(dāng)小球振動穩(wěn)定時()A．小球振動的頻率與圓盤轉(zhuǎn)速無關(guān)B．小球振動的振幅與圓盤轉(zhuǎn)速無關(guān)C．圓盤的轉(zhuǎn)速越大，小球振動的頻率越大D．圓盤的轉(zhuǎn)速越大，小球振動的振幅越大【命題點04機械波】（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，某時刻的波形如圖所示。質(zhì)點M的平衡位置處于處，在之后的內(nèi)M點運動的路程為（）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，形狀是半個波長的正弦曲線，上下對稱，其振幅和波長都相等。它們在相遇的某一時刻會出現(xiàn)兩列波“消失”的現(xiàn)象，如圖乙。則（）A.此時質(zhì)點a向右運動 B.此時質(zhì)點b向下運動C.此后質(zhì)點a、b振動速度相同 D.此后質(zhì)點a、b振動時間相同【命題點05簡諧運動與機械波綜合應(yīng)用】(2023·江蘇省揚州中學(xué)模擬)如圖為一簡諧橫波在t＝0.2s時刻的波形圖，P是平衡位置為x＝7m處的質(zhì)點，此刻P點振動方向沿y軸負方向，并經(jīng)過0.4s完成了一次全振動，Q是平衡位置為x＝4m處的質(zhì)點，下列判斷正確的是()A．該波沿x軸負方向傳播，波速為20m/sB．t＝0.1s時，質(zhì)點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Q沿x軸移動的距離是3mD．從t＝0.2s到t＝0.5s的時間內(nèi)，質(zhì)點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時的波形圖如圖(a)所示，P、Q是介質(zhì)中的兩個質(zhì)點．圖(b)是質(zhì)點Q的振動圖像．則()A．波速為9cm/sB．波沿x軸正方向傳播C．質(zhì)點Q的平衡位置的坐標(biāo)為9cmD．質(zhì)點P的平衡位置的坐標(biāo)為2cm【命題點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)一列簡諧橫波沿x軸傳播，如圖所示，實線為t1＝2s時的波形圖，虛線為t2＝5s時的波形圖，已知波源的振動周期大于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)點的振動方程．（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，某時刻的波形如圖所示。質(zhì)點M的平衡位置處于處，在之后的內(nèi)M點運動的路程為（）A. B. C. D.【命題點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)境保護的一個重要課題，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a處時，分成上下兩束波，這兩束聲波在b處相遇時可削弱噪聲。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)計的B.該消聲器是根據(jù)波的多普勒效應(yīng)原理設(shè)計的C.和關(guān)系滿足時，消聲效果最好D.和關(guān)系滿足時，消聲效果最好(2023·江蘇南京市第二十九中學(xué)高三檢測)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，某時刻的圖像如圖所示．此時甲波恰好傳到x＝2m處，乙波恰好傳到x＝6m處，取此時為t＝0時刻，則以下說法中正確的有()A．經(jīng)過足夠長時間后，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)點開始振動時，速度方向向上C．t＝0.5s時，平衡位置在x＝10m處的質(zhì)點加速度正在增大D．t＝2s時，平衡位置在x＝1m處的質(zhì)點的位移大小為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動，周期為T，振動過程中m、M之間無相對運動，設(shè)彈簧的勁度系數(shù)為k，物塊和木板之間的動摩擦因數(shù)為μ，則下列說法正確的是()A．若t時刻和(t＋Δt)時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時刻和(t＋Δt)時刻彈簧的長度一定相同C．研究木板的運動，彈簧彈力充當(dāng)了木板做簡諧運動的回復(fù)力D．當(dāng)整體離開平衡位置的位移為x時，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時由靜止釋放，一段時間內(nèi)小球在豎直方向做周期為T的簡諧運動．已知彈簧的勁度系數(shù)為k，重力加速度為g，則()A．小球做簡諧運動的表達式為x＝eq\f(mg,k)sin

eq\f(2π,T)tB．小球做簡諧運動的表達式為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)的時間為eq\f(T,2)D．小球相鄰兩次加速度大小等于g的時間為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，在繩子上交替做出不同的波動，其運動狀態(tài)可視為簡諧運動．由于初練者雙手肌肉力量不一致，左手每秒抖動3下，右手每秒抖動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某時刻的情況，實線表示波峰，虛線表示波谷。則兩列波相遇的過程中（）A.P點相對平衡位置的位移始終最大B.P點相對平衡位置的位移可能小于N點相對平衡位置的位移C.P點和Q點的振動步調(diào)可能相同D.P點和Q點連線上的某點可能與N點的振幅相同(2023·北京海淀區(qū)模擬)如圖所示，兩個擺長均為L的單擺，擺球A、B質(zhì)量分別為m1、m2，懸點均為O.在O點正下方0.19L處固定一小釘．初始時刻B靜止于最低點，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)，在最低點與B發(fā)生彈性正碰．兩擺在整個運動過程中均滿足簡諧運動條件，擺線始終保持繃緊狀態(tài)且長度不變，擺球可視為質(zhì)點，不計碰撞時間及空氣阻力，重力加速度為g.下列選項正確的是()A．若m1＝m2，則A、B在擺動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))時間A回到最高點C．若m1>m2，則A與B第二次碰撞不在最低點D．若m1<m2，則A與B第二次碰撞必在最低點(2022·山東泰安市期末)如圖，x＝12m處有一質(zhì)點做簡諧運動，其運動方程為y＝3eq\r(2)sin(eq\f(π,2)t)cm.某時刻在介質(zhì)中形成波形如圖所示，振動剛好傳播到x＝4m處．則從該時刻起，x＝0處質(zhì)點第一次到達y＝－3cm處需要的時間為()A．2.5sB．4.5sC．3sD．5s(2023·江蘇海安市立發(fā)中學(xué)檢測)圖甲為一列簡諧橫波在t＝0.1s時刻的波形圖，P是平衡位置在x＝1m處的質(zhì)點，Q是平衡位置在x＝4m處的質(zhì)點，圖乙為質(zhì)點Q的振動圖像．下列說法中正確的是()A．在t＝0.1s時，質(zhì)點Q向y軸正方向運動B．在t＝0.25s時，質(zhì)點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P通過的路程為30cmD．質(zhì)點Q簡諧運動的表達式為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，如圖甲、乙分別是A、B兩質(zhì)點的振動圖像．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，將物塊由靜止開始釋放，在物塊運動過程中，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，沿斜面向下為正方向建立坐標(biāo)軸，用x表示物塊相對于平衡位置的位移，證明小物塊的運動是簡諧運動；（2）求物塊運動到最高點時，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的簡諧運動；與此同時，木棒在水平方向上隨河水做勻速直線運動，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，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動的振幅為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點附近來回振動；圖乙中被細繩拴著的小球由靜止釋放后可繞固定點來回擺動。若將上述裝置安裝在太空中的我國空間站內(nèi)進行同樣操作，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C．乙圖中的小球仍將來回擺動D．乙圖中的小球?qū)⒆鰟蛩賵A周運動(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，圖中小黑點代表繩上的質(zhì)點，相鄰質(zhì)點的間距為a.t＝0時，x＝0處的質(zhì)點P0開始沿y軸做周期為T、振幅為A的簡諧運動．t＝eq\f(3,4)T時的波形如圖所示．下列說法正確的是()A．t＝0時，質(zhì)點P0沿y軸負方向運動B．t＝eq\f(3,4)T時，質(zhì)點P4的速度最大C．t＝eq\f(3,4)T時，質(zhì)點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時的波形如圖所示．t＝eq\f(T,4)時()A．質(zhì)點a速度方向沿y軸負方向B．質(zhì)點b沿x軸正方向遷移了1mC．質(zhì)點c的加速度為零D．質(zhì)點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，某時刻的波形如圖所示，關(guān)于質(zhì)點P的說法正確的是()A．該時刻速度沿y軸正方向B．該時刻加速度沿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)一列簡諧橫波某時刻波形如圖甲所示．由該時刻開始計時，質(zhì)點L的振動情況如圖乙所示．下列說法正確的是()A．該橫波沿x軸負方向傳播B．質(zhì)點N該時刻向y軸負方向運動C．質(zhì)點L經(jīng)半個周期將沿x軸正方向移動到N點D．該時刻質(zhì)點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軸負方向傳播，已知x＝eq\f(5,4)λ處質(zhì)點的振動方程為y＝Acos(eq\f(2π,T)t)，則t＝eq\f(3,4)T時刻的波形圖正確的是()(2021·遼寧卷·7)一列沿x軸負方向傳播的簡諧橫波，t＝2s時的波形如圖(a)所示，x＝2m處質(zhì)點的振動圖像如圖(b)所示，則波速可能是()A.eq\f(1,5)m/s B