第二章 振动图像与波形图像 讲义-2025-2026学年高二上学期物理人教版选择性必修第一册

该高中物理单元复习讲义通过对比表格系统梳理振动图像与波形图像知识，从研究对象、物理意义、图像信息等维度对比两者差异，用“录像带与集体照片”的形象比喻建立联系，清晰呈现知识脉络与内在逻辑。 讲义亮点在于“一分、一看、二找”解题方法指导，结合16道典型习题（如声呐探测、地震预警等情境），培养科学思维中的模型建构与科学推理能力。题型涵盖选择与计算，答案解析详细，基础学生可掌握方法，优秀学生能深化理解，助力教师实施精准分层教学。

· 振动图像与波形图像 图像类型 振动图像 波的图像 研究对象 一个质点 波传播方向上的所有质点 研究内容 某质点位移随时间的变化规律 某时刻所有质点在空间分布的规律 图示 横坐标 表示时间 表示各质点的平衡位置 物理意义 某质点在各时刻的位移 某时刻各质点的位移 图像信息 质点振动周期。 质点振幅。 各时刻质点位移。 各时刻速度、加速度方向。 波长、振幅 任一质点在该时刻的位移 任一质点在该时刻的加速度方向 传播方向、振动方向的互判 振动方向的判断 (看下一时刻的位移) (同侧法) Δt后的图形 随时间推移，图像延伸，但已有形状不变。 随时间推移，图像沿波的传播方向平移，原有波形做周期性变化。 形象比喻 记录着一个人一段时间内活动的录像带。 记录着许多人某时刻动作、表情的集体照片。 联系 纵坐标均表示质点的位移。 纵坐标的最大值均表示振幅。 波在传播过程中，各质点都在各自的平衡位置附近振动。 【注意】“一分、一看、二找”巧解波的图象与振动图象综合类问题 (1)分清振动图象与波的图象．只要看清横坐标即可，横坐标为x则为波的图象，横坐标为t则为振动图象。 (2)看清横、纵坐标的单位．尤其要注意单位前的数量级。 (3)找准波的图象对应的时刻。 (4)找准振动图象对应的质点。 1．远洋捕捞常常利用声呐探测鱼群的方位。渔船上声呐发出一列超声波在t=0时刻的波动图像如图甲，质点P的振动图像如图乙。下列说法正确的是（　　） A．该波沿x轴正方向传播 B．该波的传播速度为340m/s C．该超声波的频率为5Hz D．减小该超声波频率，衍射现象会更明显些 2．图甲为一列沿x轴传播的简谐横波某时刻的波动图像。Q点平衡位置坐标为，以此时刻为计时起点，质点Q振动图像如图乙所示。P点是平衡位置在处的质点，此时它的位移为。下列说法正确的是（　　） A．该波沿x轴正方向传播 B．该波的波长为36m C．该波沿x轴负方向传播 D．P在2s末的位移为5cm 3．一列简谐横波沿轴传播，图甲是时的波形图。平衡位置位于处的质点的振动图像如图乙所示。下列说法正确的是（　　） A．波速为 B．波沿轴负方向传播 C．质点在内随波向前运动的路程为 D．平衡位置位于处的质点在时的位移为 4．中国地震局已初步建成地震预警系统，某次科研人员对波的特性展开研究。图甲为沿x轴正方向传播的某简谐波在时刻的波形图，P（图中未标出）是此波上的一个质点，图乙为P的振动图像，则（　　） A．该列波的传播速度为 B．质点P在2s内沿x轴运动了10m C．质点P的平衡位置可能位于处 D．质点P的平衡位置可能位于处 5．图甲为中国京剧中的水袖舞表演，若水袖的波浪可视为简谐横波，图乙为该简谐横波在t=0时刻的波形图，P、Q为该波上平衡位置相距d=1.05m的两个质点（λ<d<2λ），此时质点P位于平衡位置，质点Q位于波峰（未画出），且质点P比质点Q先振动。图丙为图乙中P点的振动图像。袖子足够长，则下列说法正确的是（　　） A．该波沿x轴负方向传播 B．该波的传播速度为0.75m/s C．经1.2s质点P运动的路程为1.2cm D．质点Q的振动方程为y=0.2sinm 6．一列简谐横波沿x轴传播，其在t=0.2s时的波形图如图甲所示，该波上A质点的振动图像如图乙所示。下列判断正确的是（　　） A．该波的波速为2.5m/s B．该波沿x轴负方向传播 C．若某障碍物的尺寸比2m小，则该波遇到这个障碍物时一定能发生明显的衍射现象 D．若该波遇到另一列简谐横波并发生稳定的干涉现象，则所遇到的波的频率为0.4Hz 7．图甲为一列简谐横波在t=0时的波形图，图乙为平衡位置在x=2m处质点P的振动图像。质点Q的平衡位置在x=0.5m处，对该列波下列说法正确的是（　　） A．波沿x轴正方向传播 B．在t=0时刻，质点Q偏离平衡位置的位移为y=－0.1m C．从t=0到t=0.1s时间内，质点P与质点Q路程相等 D．在t=0.35s时，质点Q距平衡位置的距离小于质点P距平衡位置的距离 8．一列沿x轴传播的横波，从某时刻开始计时，图甲为简谐波在时的波形图，图乙为质点P从计时开始的振动图像，P、Q分别为简谐波上的一个质点，如图所示，下列说法正确的是（　　） A．波向左传播 B．再经过，P点的位移是 C．再经过，Q点向上振动 D．质点Q在内运动的最小路程为 9．图甲是沿轴传播的一列简谐横波在时刻的波动图像，图乙是平衡位置在处的质点的振动图像，下列说法正确的是（　　） A．该波波长为 B．该波的传播速度为 C．再经，处的质点回到平衡位置 D．再经，处的质点回到平衡位置 10．图为彝族的传统乐器月琴，它是乐器领域的“明珠”之一。当演奏者轻抚月琴时，琴弦会产生简谐横波，图甲为某一琴弦在时刻的波形图，图乙为该琴弦上平衡位置在处质点的振动图像。下列说法正确的是（　　） A．该波的传播速度为 B．经过时间，质点第二次出现在波谷 C．时刻质点的振动方向沿轴正方向 D．质点在内经过的路程为0.55cm 11．艺术体操的主要项目有绳操、球操、圈操、带操和棒操五项。下图为某运动员进行的带操比赛的照片。某段过程中彩带的运动可简化为沿轴方向传播的简谐横波时的波形图如图甲所示，质点的振动图像如图乙所示。下列判断正确的是（　　） A．简谐波沿轴负方向传播 B．该时刻点的位移为 C．再经过点到达波谷位置 D．质点的振动方程为 12．“地震预警”是在地震发生后，在地震波传播到受灾地区前，提前几秒至几十秒发出警报，通知目标区域从而实现预警。科研机构研究地震波时将其简化为简谐波处理，时刻的波形图如图甲所示，M是此波上平衡位置处于4m处的一个质点，图乙为质点M的振动图像，则（    ） A．该波的传播速度为4m/s B．该波沿x轴负方向传播 C．质点M在7s内通过的路程为280cm D．质点M在2s内沿x轴运动了4m 13．一列沿x轴正方向传播的简谐波在t=0时的波形图如图甲所示，A是平衡位置在x=1 m处的质点，B是平衡位置在x=3 m处的质点，图乙是该简谐波传播方向上的某一质点的振动图像（计时起点相同），则（　　） A．图乙可能是图甲中质点A的振动图像 B．图乙可能是图甲中质点B的振动图像 C．这列波的波速为10 m/s D．这列波的波速为12.5 m/s 14．一列简谐横波在时的波形图如图甲所示，是介质中的两个质点，图乙是质点Q的振动图像。关于该简谐波，下列说法正确的是（　　） A．波长为 B．时质点P正向下运动 C．质点Q的平衡位置坐标 D．波速为，沿x轴负方向传播 15．一列波长的简谐横波沿x轴正向传播，时刻的波形如图1所示，平衡位置坐标为的质点P（未画出）从时刻开始计时的振动图像如图2所示。求： (1)这列波的波长； (2)这列波的传播速度大小v。 16．一列简谐横波在同一均匀介质中沿x轴方向传播。某时刻的波形图如图甲所示，质点M的平衡位置在xM＝7cm处，质点N的平衡位置在xN＝3cm处，从该时刻起质点N的振动图像如图乙所示。求： (1)该波的波速； (2)从该时刻起质点M到达波谷的最短时间。 试卷第2页，共6页 试卷第1页，共6页 学科网（北京）股份有限公司 参考答案 题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 BD BCD D D B C ACD AD BD AB 题号 11 12 13 14 答案 C BC BC C 1．BD 【详解】A．根据图乙可知，质点P在t=0时刻沿y轴正方向振动，由图甲，根据“同侧法”，该波沿x轴负方向传播，A错误； B．波速，B正确； C．该超声波的频率，C错误； D．减小该超声波频率，根据可知，波长变大，衍射现象会更明显些，D正确。 故选BD。 2．BCD 【详解】AC．由图乙可知Q在0时刻的振动方向沿y轴正方向，根据上下坡法，可知机械波沿x轴负方向传播，故A错误，C正确； B．P质点位移为，由图甲可知 可知波长，故B正确； D．由题知，P在时刻的位移为，由乙图可知周期，因，质点P作简谐振动经过，所以位移等大反向，P在2s末的位移为5cm，故D正确。 故选BCD。 3．D 【详解】A．由图知， 波速为,故A错误； B．由乙图知时，质点的向正y轴方向振动，故结合波动图像知波沿轴正方向传播，故B错误； C．质点不随波迁移，故C错误； D．由时的波形图 处的质点的位移为 经 因PQ间距，由 Q质点向上振动回到平衡位置，再经到达波峰，最后经到达 故D正确。 故选D。 4．D 【详解】A．该列波的波长为6m，周期为1.2s，则传播速度为，A错误； B．质点P只能在自己平衡位置附近振动，不随波迁移，B错误； CD．由P点的振动图像可知，在t=0时刻质点P的位移为10cm=0.5A，且沿y轴正向振动，结合波形图，t=0时刻位于处的质点沿y轴负向振动，可知质点P的平衡位置不可能位于处；而位于处的质点t=0时刻的位移为且沿y轴正向振动，可知质点P的平衡位置可能位于处，C错误，D正确。 故选D。 5．B 【详解】A．图丙为图乙中P点的振动图像，t=0时刻，质点P经平衡位置向上振动，根据“上下坡法”可知该波沿x轴正方向传播，故A错误； B．P、Q为该波上平衡位置相距d=1.05m的两个质点，质点Q位于波峰，且（λ<d<2λ），可知 可知波长为，由图可得周期，根据可得该波的传播速度为0.75m/s，故B正确； C．由图可知振幅为，可知经1.2s即点P运动的路程为，故C错误； D．t=0时刻质点Q位于波峰，角速度，可得质点Q的振动方程为m，故D错误。 故选B。 6．C 【详解】A．由题图可知，波长为，周期为，则该波的波速为，故A错误； B．由图乙可知，时，质点A正通过平衡位置向上振动，根据波形的平移法可知，该波沿x轴正方向传播，故B错误； C．该波的波长为，若某障碍物的尺寸比2m小，则该波遇到这个障碍物时一定能发生明显的衍射现象，故C正确； D．该波的频率为 若该波遇到另一列简谐横波并发生稳定的干涉现象，则所遇到的波的频率为，故D错误。 故选C。 7．ACD 【详解】A．时向下振动，根据“上下坡法”，说明处于上坡段，因此波沿轴正方向传播，故A正确； B．该波形为正弦曲线，波形方程为 代入的位置，得，故B错误； C．，简谐运动中任意质点经过半个周期，路程一定为，与初始位置无关，同一列波所有质点振幅相同，因此、路程都是，故C正确； D．，在时从平衡位置向下运动，经过后到达正最大位移处，距平衡位置距离为； 对，代入振动方程得时，的位移绝对值，因此距平衡位置的距离小于，故D正确。 故选ACD 。 8．AD 【详解】A．由图乙可知，时，质点P正在向上振动，根据“同侧法”可知，波向左传播，故A正确； B．由图甲可知，该波的振幅为 由图乙可知，该波的周期为 则 故质点P的振动方程为 图甲为简谐波在时的波形图，所以再经过，P点的位移为，故B错误； C．由图甲可知，波向左传播，再经过，Q点已经运动到了平衡位置的下方且正向下振动，故C错误； D．结合质点的振动规律可知，质点Q在内运动的最小距离为，故D正确。 故选AD。 9．BD 【详解】A．由图甲可知，该波的波长为12m，A错误； B．由图乙可知周期，根据，可得，B正确； CD．设处质点的振动方程为 其中振幅，圆频率 时刻，质点偏离平衡位置的位移大小为，代入可得初相位 所以质点振动方程为 回到平衡位置时，，即 解得 当时，，C错误；D正确。 故选BD。 10．AB 【详解】A．由甲图（波形图）得波长，振幅，由乙图（P点振动图像）得周期 波速 ，故A正确； B． 时刻P点在平衡位置，沿轴正方向运动； 第一次到达波谷的时间为 第二次波谷为第一次波谷再经过一个周期，故B正确； C．，由乙图可知，此时P点在平衡位置，下一时刻位移为负，因此振动方向沿轴负方向，故C错误； D．，一个周期路程为 剩余的路程计算： P从平衡位置开始向上运动，内先到波峰（路程），再往回走 实际总路程约为 ，故D错误。 故选AB。 11．C 【详解】A．由乙图可知，时，质点向上运动，根据同侧法，波沿轴正方向传播，故A错误； B．由图甲可知，波长 由点和点平衡位置相距可知，时点的位移，故B错误； C．波速为，再经过，波将沿轴正方向前进3m，波谷刚好传到质点所在位置，即点到达波谷位置，故C正确； D．时点向下振动，故质点的振动方程为，故D错误。 故选C。 12．BC 【详解】A．由甲、乙图可知， 则该列波的传播速度为，故A错误； B．时刻，由图乙可知质点沿y轴正方向振动，根据波形平移法可知，该列波的传播方向沿轴负向传播，故B正确； C．根据 可知质点在内通过的路程为，故C正确； D．质点只在其平衡位置上下振动，并不会随波的传播方向迁移，故D错误。 故选BC。 13．BC 【详解】AB．根据“上下坡法”可知，t=0时质点A振动方向沿轴负方向，质点B振动方向沿轴正方向，可知图乙可能是图甲中质点B的振动图像，不可能是图甲中质点A的振动图像，故A错误，B正确； CD．由题图甲可知，这列波的波长λ=4 m，由题图乙可知，这列波的周期T=0.4s，根据可知则这列波的波速v=10m/s，故C正确，D错误。 故选BC。 14．C 【详解】AD．由题图甲可以看出，该波的波长为 由题图乙可以看出周期为 波速为 当时，Q点向上运动，结合题图甲根据“上下坡”法可得波沿x轴负方向传播，AD错误； B．当时，Q点向上运动，结合题图甲根据“上下坡”法可得P点也向上运动，B错误； C．由题图甲可知，处 则 由题图乙可知，时，质点Q处于平衡位置，经过，其振动状态向x轴负方向传播到P点处，则 故，故C正确。 故选C。 15．(1) (2) 【详解】（1）根据题意可知 解得 （2）根据图2可知 解得 波速 解得 16．(1)0.3m/s (2) 【详解】（1）由甲乙两图分析可得周期T＝0.4s，波长λ＝0.12m，根据波速公式 联立解得v＝0.3m/s （2）图乙可知t=0时刻质点N沿y轴负方向运动，结合图甲，同侧法可知，波沿x轴正方向传播，质点M到达波谷的最短时间满足 其中Δx＝0.07m，v＝0.3m/s，解得 答案第6页，共7页 答案第7页，共7页 学科网（北京）股份有限公司 $