专题16 机械振动机械波2023年高考物理三模试题分项汇编（全国通用）（原卷版）

专题16 振动和波

1、（2023·浙江省温州市高三下学期第三次适应性考试）消除噪声污染是当前环境保护的一个重要课题，如图所示的消声器可以用来削弱高速气流产生的噪声。波长为的声波沿水平管道自左向右传播，在声波到达a处时，分成上下两束波，这两束声波在b处相遇时可削弱噪声。已知上下两束波从a处到b处的路程分别为和，下列说法正确的是（　　）

A. 该消声器是根据波的衍射原理设计的

B. 该消声器是根据波的多普勒效应原理设计的

C. 和关系满足时，消声效果最好

D. 和关系满足时，消声效果最好

2、（2023·浙江省诸暨市高三下学期第三次适应性考试）如图甲所示，长为12m的均质轻绳一端固定于竖直墙面的Q点，手持另一端P将其水平拉直。在时刻P端开始做简谐振动，振动图像如图乙所示，在时绳波恰好传播到Q点，已知绳波被墙面反射时有半波损失（即相当于Q点为波源，起振方向为竖直向上），不考虑反射时能量损失，下列说法正确的是（　　）

A. 在时刻，P处质点运动到绳的中点处

B. 在时刻，绳中间质点的速度方向竖直向上

C. 稳定后，P、Q之间共有5个质点始终保持静止不动

D. 稳定后，绳上质点在2.0s时间内经过的最大路程为1.6m

3、（2023·四川省成都市石室中学高三下学期三诊）如图甲所示是一组同学在“战绳”练习中晃动一端使其上下振动（可视为简谐振动）形成横波的情境。图乙所示是形成的简谐横波在某一时刻的波形图，图丙所示为质点G以此时刻为计时起点的振动图像，下列说法正确的是（　　）

A. 此列波的波速为

B. 此列波向右传播

C. 经过时，质点E的加速度大于质点D的加速度

D. 经过时，质点B沿波的方向传播到了质点I的位置

E. 质点F的位移随时间的变化规律为

4、（2023·山东省齐鲁名校大联盟高三下学期三模）如图是绳波形成过程的示意图，将两根粗细相同、材料不同的长软绳Ⅰ和Ⅱ的一端连接在一起（图中O点为结点），1、2、3、4……为绳上的一系列等间距的质点，绳处于水平方向。时刻，手持结点O以一定周期在竖直方向做简谐振动，带动绳Ⅰ、绳Ⅱ上的其他质点依次上下振动，形成向左和向右传播的两列简谐波。已知时，质点14刚要开始振动且方向向上；时，质点4第一次到达最高点。下列判断正确的是（    ）

A. 波在绳Ⅰ、绳Ⅱ中传播周期相等

B. 时刻，手持结点O的运动方向竖直向下

C. 波在绳Ⅱ中的传播速度可能大于在绳Ⅰ中传播速度的2倍

D. 波在绳Ⅱ中的传播速度可能小于在绳Ⅰ中传播速度的2倍

5、（2023·山东省齐鲁名校大联盟高三下学期三模）类比法是物理学研究问题常用的方法。在历史上，库仑将图1中带电小球拉离平衡位置释放后，小球做偏角很小的振动，类比于图2所示单摆的振动，从而用实验验证了异种电荷间吸引力与电荷间距离的平方成反比关系。已知图1中带电小球与带电大球中心之间距离为r，则小球在带电大球库仑力（远大于重力）作用下微振动周期T（    ）

A. 正比于r B. 正比于 C. 正比于 D. 正比于

6、（2023·江苏省淮安市高三下学期4月三统）如图所示，甲图为波源的振动图像，乙图为该波源在某介质中产生的横波时刻的波形图像，O点是波源，则下列说法正确的是（　　）

A. 该波的传播速度为1m/s

B. 再经过0.3s，乙图中质点Q刚好开始振动，Q的起振方向沿y轴正方向

C. 当乙图中质点Q第一次到达波峰时，质点P正处于平衡位置向下振动

D. 从该时刻到质点Q开始振动，质点P运动的路程为0.3m

7、（2023·河北省唐山市高三下学期三模）一列简谐横波沿x轴正方向传播，其波速为，某时刻的波形如图所示。质点M的平衡位置处于处，在之后的内M点运动的路程为（　　）

A.  B.  C.  D.

8、（2023·河北省石家庄市高三下学期质检三）如图甲所示，O点为单摆的固定悬点，在其正下方的P点有一个钉子，现将小球拉开一定的角度后开始运动，小球在摆动过程中的偏角不超过。从某时刻开始计时，绳中的拉力大小F随时间t变化的关系如图乙所示，重力加速度g取，忽略一切阻力。下列说法正确的是（　　）

A. 时小球位于B点 B. 时小球位于C点

C. OA之间的距离为1.5m D. OP之间的距离为1.2m

9、（2023·湖南省平江县高三下学期第三次质检）有一列简谐横波的波源在处，某时刻沿轴正方向传播的振动形式传到处，此时轴上处的质点已振动，质点离处，如图所示，取该时刻为，下列说法正确的是（　　）

A. 质点开始振动时的速度方向沿轴正方向

B. 波的传播速度为

C. 经过，质点第一次到达波峰

D. 在时间内，处的质点振动的速度逐渐增大

10、（2023·湖南省益阳市一中高三下学期5月三模）一列简谐横波，在时的波动图象如图甲所示，介质中处的质点A的振动图象如图乙所示，下列说法正确的是（　　）

A. 这列波的波速大小是

B. 这列波频率为

C. 这列波沿x轴正方向传播

D. 内，图甲中质点P的平均速率大于质点Q的平均速率

11、（2023·湖南省岳阳县一中高三下学期三模）下列说法正确的是（　　）

A. 人耳听到的声波比超声波更容易发生明显衍射现象

B. 在双缝干涉实验中，光的频率越高，光屏上出现的条纹越宽

C. 梳头发时梳子带了电荷，来回抖动梳子时会向外发射电磁波

D. 狭义相对论认为，在惯性系中，光速与光源、观察者间的相对运动无关

E. 火车鸣笛向我们驶来，我们听到的声音频率比声源振动的频率低

12、（2023·湖南省益阳市一中高三下学期5月三模）一列简谐横波沿x轴正方向传播，O为波源且t=0时刻开始沿y轴负方向起振。如图所示为t=0.2s时x=0至x=4m范围内的波形图，虚线右侧的波形未画出。已知图示时刻x=2m处的质点第一次到达波峰，则下列判断中正确的是（　　）

A. 这列波的周期为0.4s

B. t=0.7s末，x=10m处质点的位置坐标为（10m，-10cm）

C. t=0.7s末，x=12m处的质点正经过平衡位置向上运动

D. t=0.3s末，x=24m处的质点加速度最大且沿y轴正方向

13、（2023·湖南省邵阳市高三下学期第三次联考）B超成像的基本原理是探头向人体发射一组超声波，遇到人体组织会产生不同程度的反射，探头接收到的超声波信号形成B超图像。如图为血管探头沿x轴正方向发送的简谐超声波图像，时刻波恰好传到质点M处。已知此超声波的频率为，下列说法正确的是（　　）

A. 内质点M运动的路程为2mm

B. 超声波在血管中传播速度为

C. 时，质点N恰好处于波峰

D. 质点N起振时运动方向沿y轴负方向

14、（2023·湖北省高三下学期三模）一列简谐横波在介质中沿x轴正方向传播，波源位于坐标原点O，t=0时波源开始振动，t=4s时波源停止振动，如图为t=5s时靠近波源的部分波形图，其中质点a的平衡位置离原点O的距离为x=1.8m。下列说法中正确的是（    ）

A. 波的传播速度为1m/s

B. 波源起振方向沿y轴正方向

C. 在时，质点a运动方向沿y轴负方向

D. 从波源起振开始计时，s内质点a运动的总路程为2.2m

15、（2023·福建省莆田市高三下学期第四次质检）如图所示，质量为的小球（视为质点）在B、C两点间做简谐运动，O点是它振动的平衡位置。若从小球经过O点开始计时，在时刻小球第一次经过O、B两点间的M点（图中未画出），在时刻小球第二次经过M点，已知弹簧振子的周期，其中m为小球的质量，k为弹簧的劲度系数，取，则下列说法正确的是（  ）

A. 弹簧振子的周期为

B. 弹簧的劲度系数为

C. 在时刻，小球第四次经过M点

D. O、M两点间的距离为

16、（2023·河南省开封市高三下学期三模）下列说法正确的是（　　）

A. 简谐运动的质点经过平衡位置时所受合外力不一定为0

B. 当驱动力的频率越接近物体的固有频率时，物体受迫振动的振幅越大

C. 只有超声波才能发生多普勒效应

D. 光导纤维的内芯的折射率大于外套的折射率

E. 利用激光测量地球到月亮距离，准确度可以达到厘米级别，说明激光具有高度的相干性的特点

17、（2023·福建省南平市高三下学期第三次质检）如图，飞力士棒是一种物理康复器材，其整体结构是一根两端带有配重的弹性杆。用户在健身训练时，使杆体发生振动，从而使杆体带动手臂肌肉运动，改变配重可以改变杆体振动快慢，以达到最佳锻炼效果。若杆体振动越快，则（　　）

A. 手臂肌肉的振动快慢程度保持不变

B. 手臂肌肉的振动一定越快

C. 手臂肌肉的振动幅度一定越大

D. 手臂肌肉的振动幅度不一定越大

18、（2023·福建省福州市高三下学期5月质检）如图，一根粗细均匀的绳子，右侧固定在墙上，A是绳子上的一个质点。一位同学握住绳子左侧的S点，让其上下振动，某时刻波形如图。下列关于该机械波的说法正确的是（    ）

A. 波速不变 B. 频率不变

C. 此时质点A的速度方向向下 D. 此时质点A的加速度方向向上

19、（2023·安徽省蚌埠市高三下学期第三次质检） 一列简谐横波沿x轴传播，图甲是时刻的波形图，图乙为介质中某一质点的振动图像，则（    ）

A. 平衡位置位于的质点经过，通过的路程为

B. 平衡位置位于的质点经过，沿x轴移动了

C. 若该质点的平衡位置位于处，则波沿x轴正方向传播

D. 若该质点的平衡位置位于处，则波沿x轴正方向传播

20、（2023·四川省绵阳市高三下学期三诊）某简谐横波在均匀介质中沿着x轴方向传播，如图甲所示，实线是时的波形图，虚线为传播后的波形图；图乙是处质点p的振动图像。该简谐波传播的方向是沿x轴________（选填“正”或“负”）方向，振幅是________；的最小取值是________s。

21、（2023·四川省成都市七中高三下学期三诊）如图所示，把一个有孔的小球A装在轻质弹簧的一端，弹簧的另一端固定，小球套在水平光滑杆上，以O为平衡位置振动。另一小球B在竖直平面内以O′为圆心、ω为角速度沿顺时针方向做半径为R的匀速圆周运动（O与O′在同一竖直线上）。用竖直向下的平行光照射小球B，可以观察到，小球B在水平杆上的“影子”和小球A在任何瞬间都重合。取水平向右为正方向，O点为坐标原点，小球B经最高点时为计时零点，那么小球A的振动周期为__________，小球A的位移与时间得关系为____________，小球A的最大速度大小为__________。

22、（2023·安徽省黄山市高三下学期三模）如图所示，质量为M，倾角为的斜面体（斜面光滑且足够长）静止在粗糙的水平面上，斜面顶端与劲度系数为k的轻质弹簧相连，弹簧的另一端连接着质量为m的物块。现按住物块使弹簧的长度为原长时，将物块由静止开始释放，在物块运动过程中，斜面体一直保持静止，重力加速度为g，忽略空气阻力的影响。则：

（1）选物块的平衡位置O为坐标原点，沿斜面向下为正方向建立坐标轴，用x表示物块相对于平衡位置的位移，证明小物块的运动是简谐运动；

（2）求物块运动到最高点时，斜面体受到的静摩擦力。

23、（2023·江苏省南京市高三下学期三模）图甲为一列简谐横波在时的波形图，Q是平衡位置为的质点，图乙为质点Q的振动图像。求：

（1）波的传播速度及方向；

（2）质点Q在内通过的路程。

24、（2023·四川省成都市树德中学高三下学期三诊）如图（a），在平面内有两个沿方向做简谐振动的点波源和。两波源的振动图线分别如图（b）和图（c）所示．两列波的波速均为，两列波从波源传播到点的路程差为___，两列波引起的点处质点的振动相互______（填“加强”或“减弱”），点处质点的振动相互____（填“加强”或“减弱”）。

25、（2023·浙江省温州市高三下学期第三次适应性考试）小王同学在“用单摆测量重力加速度实验”时，用游标卡尺测得小铁球的直径为___________cm（如图所示）。他计算得出的重力加速度比实际测量的重力加速度要大，其原因可能是___________

A．摆球太重 B．摆角太小 C．计时开始时停表按下过迟 D．实验中全振动次数记少了