专题09 机械振动机械波-2026高考物理三轮题型解法技巧

专题09 机械振动机械波 核心考点 考向1 机械振动 14 考向2 弹簧振子 单摆 18 考向3 波动图像与振动图像 22 考向4 波的多解性 27 考向5 波的干涉 衍射 31 核心知识 一、机械振动 1.简谐运动的规律 规律 x=Asin(ωt+φ) 图像 反映同一质点在各个时刻的位移 受力特征 回复力F=-kx，F(或a)的大小与x的大小成正比，方向相反 运动特征 靠近平衡位置时，a、F、x都减小，v增大；远离平衡位置时，a、F、x都增大，v减小 能量特征 振幅越大，能量越大。在运动过程中，动能和势能相互转化，系统的机械能守恒 周期性特征 质点的位移、回复力、加速度和速度均随时间做周期性变化，变化周期就是简谐运动的周期T；动能和势能也随时间做周期性变化，其变化周期为 对称 性特征 关于平衡位置O对称的两点，相对平衡位置的位移大小、加速度的大小、速度的大小相等；动能、势能相等 2.弹簧振子 (1)弹簧振子的周期与振幅、振动方向与水平方向的夹角无关，仅与弹簧的劲度系数k和振子的质量m有关。 (2)公式：T=2π。 3.单摆 示例图 周期 T=2π 超、失重的重力加速度 超重时g0=g+a 失重时g0=g-a 受力特征 回复力：F=mgsin θ=-x=-kx 最高点：Fn=m=0，FT=mgcos θ 最低点：Fn=m最大， FT=mg+m 4.单摆模型的拓展 支撑面“单摆” 偏角很小时等效为单摆 复合场中的单摆 　 g0=g±　　　　　　g0=g 斜面上的单摆 g0=gsinθ g0=gsin θ 双线摆 等效摆长 等效摆长 l=l1sin θ　　l=l1sin θ+l3 小球在垂直纸面方向摆动 二、机械波 1.机械波 形成条件 (1)波源；(2)传播介质，如空气、水等 传播特点 (1)机械波传播的只是振动的形式和能量，质点只在各自的平衡位置附近做简谐运动，并不随波迁移 (2)介质中各质点振动周期和频率都与波源的振动周期和频率相同 (3)一个周期内，质点完成一次全振动，通过的路程为4A (4)一个周期内，波向前传播一个波长 波的图像 (1)坐标轴：横轴表示各质点的平衡位置，纵轴表示该时刻各质点的位移 (2)意义：表示在波的传播过程中，某时刻各质点离开平衡位置的位移 波长、波速和 频率(周期) 的关系 (1)v=λf；(2)v= 波的叠加 (1)两个振动情况相同的波源形成的波，在空间某点振动加强的条件为Δx=nλ(n=0，1，2，…)，振动减弱的条件为Δx=(2n+1)(n=0，1，2，…) (2)振动加强点的位移随时间而改变，振幅为两波振幅的和A1+A2 波的多 解问题 由于波的周期性、波传播方向的双向性，波的传播易出现多解问题 波的特性 波的干涉 波的衍射 多普勒效应 2.波的传播方向与质点振动方向的互判 “同侧”法 波形图上某点表示传播方向和振动方向的箭头在图线同侧 “上下坡”法 沿波的传播方向，“上坡”时质点向下振动，“下坡”时质点向上振动 “微平移”法 将波形沿传播方向进行微小的平移，再由对应同一x坐标的两波形曲线上的点来判断质点振动方向 三、振动图像与波的图像的综合应用 1.振动图像和波的图像的比较 比较项目 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 图像 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 振动方向 的判断 (看下一时刻的位移) (“同侧”法、“上下坡”法、“微平移”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 联系 (1)纵坐标均表示质点的位移 (2)纵坐标的最大值均表示振幅 (3)波在传播过程中，各质点都在各自的平衡位置附近振动 四、波传播的周期性和多解性问题 1.波的周期性 (1)质点振动nT(n＝1，2，3，…)时，波形不变。 (2)在波的传播方向上，当两质点平衡位置间的距离为nλ(n＝1，2，3，…)时，它们的振动步调总相同；当两质点平衡位置间的距离为(2n＋1)(n＝0，1，2，3，…)时，它们的振动步调总相反。 2.造成波传播问题多解的主要因素 (1)周期性 ①时间周期性：时间间隔Δt与周期T的关系不明确。 ②空间周期性：波传播距离Δx与波长λ的关系不明确。 (2)双向性 ①传播方向双向性：波的传播方向不确定。 ②振动方向双向性：质点振动方向不确定。 3.机械波在一个周期内不同时刻图像的形状是不同的，但在相隔时间为周期整数倍的不同时刻图像的形状则是相同的。机械波的这种周期性必然导致波的传播距离、时间和速度等物理量有多个值与之对应，即这三个物理量可分别表示为x＝nλ＋Δx，t＝kT＋Δt，v＝(其中n＝0，1，2，…且k＝0，1，2，…)。 4.在解决波的多解问题时，一般先判断波的传播方向是否确定，若不确定，可采用假设法依次分析不同传播方向中的周期性问题。 五、波的叠加和干涉 1.图像法 在某时刻波的干涉的波形图上，波峰与波峰(或波谷与波谷)的交点，一定是加强点，而波峰与波谷的交点一定是减弱点，各加强点或减弱点各自连接形成以两波源为中心向外辐射的连线，形成加强线和减弱线，两种线互相间隔，加强点与减弱点之间各质点的振幅介于加强点与减弱点的振幅之间。 2.公式法 波的干涉现象中，某质点的振动是加强还是减弱，取决于该点到两相干波源的距离之差Δr。 (1)当两波源振动步调一致时： 若Δr＝nλ(n＝0，1，2，…)，则振动加强； 若Δr＝(2n＋1)(n＝0，1，2，…)，则振动减弱。 (2)当两波源振动步调相反时： 若Δr＝(2n＋1)(n＝0，1，2，…)，则振动加强； 若Δr＝nλ(n＝0，1，2，…)，则振动减弱。 3.发生明显衍射的条件：障碍物或孔的尺寸比波长小，或者跟波长相差不多。 说明：(1)障碍物或孔的尺寸大小并不是决定衍射是否发生的条件，仅是衍射现象是否明显的条件，一般情况下，波长越长越容易发生明显衍射。 (2)当孔的尺寸远小于波长时，尽管衍射十分突出，但由于衍射波的能量很弱，也很难观察到波的衍射现象。 4.多普勒效应的成因分析 (1)接收频率：观察者接收到的频率等于观察者在单位时间内接收到的完全波的个数。 (2)当波源与观察者相互靠近时，观察者接收到的频率增加，当波源与观察者相互远离时，观察者接收到的频率变小。 说明：在多普勒效应中，波源的频率是不改变的，只是由于波源和观察者之间的距离发生变化，观察者接收到的频率发生了变化。 领悟真题 1．（2025·贵州·高考真题）贵州黎平的肇兴侗寨有“鼓楼之乡”的美誉，图（a）的建筑群展示了精湛的传统鼓楼木构技艺。为保护鼓楼等传统木质建筑，可采用超声横波法进行无损检测，获得其弹性模量等力学参数，从而采取相应的保护措施。在某次检测中，有一列简谐横波在木材中沿轴传播，时刻的波形图如图（b）所示，位于轴上的质点的振动图像如图（c）所示。求： (1)波在木材中的传播方向及速度； (2)在时间内，质点运动的路程。 2．（2026·浙江·高考真题）在地质探测中，可利用横波传播速度的不同，探测岩石密度信息。选择岩石分界面上的一点为原点、垂直分界面方向为x轴，建立如图所示的坐标系。在坐标原点安装周期、振幅的人工振源。时振源从平衡位置（）开始沿y轴正方向振动，同时向两侧传播简谐横波。时在岩石Ⅰ（）中的波恰好到达处，岩石Ⅱ（）中的波速为，则（   ） A．岩石Ⅰ和岩石Ⅱ中两波波长之比为 B．时，处质点的振动方向沿y轴正方向 C．在内，处质点经过的路程为21mm D．增大振源的振动周期，岩石Ⅱ中的波速将变小 3．（2025·天津·高考真题）位于坐标原点的波源从平衡位置开始沿y轴运动，在均匀介质中形成了一列沿x轴正方向传播的简谐波，P和Q是平衡位置分别位于和处的两质点，时波形如图所示，此时Q刚开始振动，时Q第一次到达波谷。则（　　） A．该波在此介质中的波速为 B．波源开始振动时的运动方向沿y轴负方向 C．P的位移随时间变化的关系式为 D．平衡位置位于处的质点在时第一次到达波峰 4．（2025·甘肃·高考真题）如图，轻质弹簧上端固定，下端悬挂质量为的小球A，质量为m的小球B与A用细线相连，整个系统处于静止状态。弹簧劲度系数为k，重力加速度为g。现剪断细线，下列说法正确的是（   ） A．小球A运动到弹簧原长处的速度最大 B．剪断细线的瞬间，小球A的加速度大小为 C．小球A运动到最高点时，弹簧的伸长量为 D．小球A运动到最低点时，弹簧的伸长量为 5．（2025·四川·高考真题）如图所示，甲、乙、丙、丁四个小球用不可伸长的轻绳悬挂在天花板上，从左至右摆长依次增加，小球静止在纸面所示竖直平面内。将四个小球垂直纸面向外拉起一小角度，由静止同时释放。释放后小球都做简谐运动。当小球甲完成2个周期的振动时，小球丙恰好到达与小球甲同侧最高点，同时小球乙、丁恰好到达另一侧最高点。则（   ） A．小球甲第一次回到释放位置时，小球丙加速度为零 B．小球丁第一次回到平衡位置时，小球乙动能为零 C．小球甲、乙的振动周期之比为 D．小球丙、丁的摆长之比为 6．（2025·四川·高考真题）某多晶薄膜晶格结构可以等效成缝宽约为3.5×10−10m的狭缝。下列粒子束穿过该多晶薄膜时，衍射现象最明显的是（　　） A．德布罗意波长约为7.9×10−13m的中子 B．德布罗意波长约为8.7×10−12m的质子 C．德布罗意波长约为2.6×10−11m的氮分子 D．德布罗意波长约为1.5×10−10m的电子 7．（2025·湖南·高考真题）如图，在平面内，两波源分别置于A、B两点。时，两波源从平衡位置起振，起振方向相同且垂直于平面。频率均为。两波源持续产生振幅相同的简谐横波，波分别沿方向传播，波速均为。下列说法正确的是（　　） A．两横波的波长均为 B．时，C处质点加速度为0 C．时，C处质点速度不为0 D．时，C处质点速度为0 8．（2025·陕晋青宁卷·高考真题）一列简谐横波在介质中沿直线传播，其波长大于，a、b为介质中平衡位置相距的两质点，其振动图像如图所示。则时的波形图可能为（    ） A． B． C． D． 9．（2025·安徽·高考真题）如图，某同学演示波动实验，将一根长而软的弹簧静置在光滑水平面上，弹簧上系有一个标记物，在左端沿弹簧轴线方向周期性地推、拉弹簧，形成疏密相间的机械波。下列表述正确的是（　　） A．弹簧上形成的波是横波 B．推、拉弹簧的周期越小，波长越长 C．标记物振动的速度就是机械波传播的速度 D．标记物由静止开始振动的现象表明机械波能传递能量 10．（2025·山东·高考真题）均匀介质中分别沿x轴负向和正向传播的甲、乙两列简谐横波，振幅均为，波速均为，M、N为介质中的质点。时刻的波形图如图所示，M、N的位移均为。下列说法正确的是（    ） A．甲波的周期为 B．乙波的波长为 C．时，M向y轴正方向运动 D．时，N向y轴负方向运动 考向1 机械振动 11．（2026·西藏拉萨·二模）某弹簧振子做简谐运动，它所受的回复力随时间变化的图像为正弦曲线，如图所示，下列说法中正确的是（　　） A．在内，弹簧振子的加速度增大 B．在时和时，弹簧振子的速度大小相等，方向相反 C．在时，弹簧振子所受回复力的功率为0 D．在内，时弹簧振子所受回复力的功率最大 12．（2026·黑龙江哈尔滨·一模）如图，一列简谐横波沿x轴正向传播，振幅为5cm，图（a）和图（b）分别为x轴上a、b两质点的振动图像，且为2m。下列说法正确的是（　　） A．a、b两质点的振动周期为4s B．2.5s时a质点的位移为2.5cm C．波长可能为8m D．波速可能为 13．（2026·江苏·模拟预测）如图所示，劲度系数为k的轻质弹簧上端固定，下端系一质量为m的物体，现用手托住物体在A处，此时弹簧恰处于原长。快速撤去手，物体自A处下落到最低点C处，随后往复振动，B点是AC的中点，已知空气阻力且大小不变，重力加速度为g，则物体（    ） A．相邻两次经过B点的速率相等 B．下降过程和上升过程的最大速率处相距 C．第一次上升到最高点处距离A点的高度差 D．第一次向上运动的最大速率处距离A点的高度差 14．（2026·陕西商洛·三模）如图所示，某科研浮标在水波的带动下在竖直方向上做简谐运动。从某时刻开始计时，浮标的振动方程为。若水波可视为简谐横波且其传播速度大小为，则下列说法正确的是（　　） A．该水波的波长为 B．浮标在内经过其平衡位置30次 C．经过，浮标沿水波传播方向运动了 D．时，浮标沿y轴正方向运动 15．（2026·湖南·三模）在轴上有坐标分别是和的两波源、，在轴上分别产生向右、向左传播的简谐横波，两波的波速均为，以波源开始振动时计时，且比先振动（为两列波的周期），的振动方程为，的振动方程为，下列说法正确的是（　　） A．两列波的振幅均为20cm B．在0~2s内，波源向右运动了4cm C．在0~2s内，处的质点走过的路程为0 D．的点是振动减弱的点 考向2 弹簧振子 单摆 16．（2026·四川成都·二模）图甲为用手机和轻弹簧制作的一个振动装置。手机加速度传感器记录了手机在竖直方向的振动情况，以向上为正方向，得到手机振动过程中加速度a随时间t变化的曲线为正弦曲线，如图乙所示。下列说法正确的是（　　） A．时，弹簧弹力为0 B．时，手机位于平衡位置下方 C．从至，手机的动能增大 D．a随t变化的关系式为 17．（2026·河北保定·一模）如图所示，光滑斜面倾角为30°，轻质弹簧下端固定在斜面底端的挡板上，上端连接质量为m的滑块。拉动滑块使弹簧伸长到A点，t=0时刻让滑块在A点获得沿斜面向下的速度。已知A、B两点间的距离为L，滑块在时第一次运动到B点，在时第二次运动到B点，在时经过A点，重力加速度为g。弹簧振子的周期 其中m为振子质量，k为弹簧劲度系数。下列说法正确的是（　　） A．弹簧的劲度系数 B．A、B两点到平衡位置的距离相等 C．滑块向下运动的最远点到A点的距离为2L D．内弹簧对滑块作用力的冲量大小为 18．（2026·重庆·模拟预测）图1中，用一轻质细线将一可视为质点的小球悬挂在天花板上，其摆动周期为T1；图2中，用一轻质细线将该小球挂在光滑固定的斜面上，使其紧贴斜面摆动，摆动周期为T2；图3中，用两根等长的轻质细线将该小球悬挂在水平天花板上，使其沿垂直纸面方向摆动，摆动周期为T3。若所有摆动均视为单摆运动，且所有细线长度相同，重力加速度均为g，则（　　） A．T2>T1>T3 B．T1>T3>T2 C．T1>T2>T3 D．T2>T1=T3 19．（2026·天津南开·一模）如图所示是甲、乙两个单摆做简谐运动的振动图像，下列说法正确的是（　　） A．甲、乙两摆的振幅之比为2:1 B．时，甲摆摆球到达重力势能最小处，乙摆摆球的动能为零 C．甲、乙两摆的摆长之比为1:2 D．甲摆摆球在最低点时的向心加速度大于乙摆摆球在最低点时的向心加速度 20．（2026·山东德州·模拟预测）如图所示，光滑圆弧形凹槽固定在水平地面上，O为圆心，半径为R，C为圆弧的最低点，弧长。可视为质点的小球先后从图中的a、b两点由静止释放。在上述两次小球从释放到第一次经过C点的过程中，下列说法正确的是（　　） A．小球动能的变化量相等 B．小球机械能的变化量相等 C．小球重力的冲量相同 D．小球合外力的冲量相同 考向3 波动图像与振动图像 21．（2026·浙江金华·二模）在同一均匀介质中相距的两个波源，同时相向发出两列简谐波。波源开始振动作为计时零点，两波源的连线上有A、B两个质点，其内振动图像分别如图甲、乙所示，则（　　） A．波速为 B．A、B的平衡位置可能相距5m C．两波源的起振方向相同 D．时，A、B两质点的速度方向相同 22．（2026·山西太原·一模）如图所示，一列简谐横波在足够长的均匀长直介质中沿轴正方向传播。时，处的质点由静止开始向下运动；时，点位于的波谷位置，处的质点第一次到达的波峰位置。下列说法正确的是（　　） A．波源的起振方向沿轴正方向 B．波的传播速度可能为 C．时，处质点速度的大小一定为 D．时，处质点加速度的大小可能为 23．（2026·河北保定·一模）一列机械波在介质中传播，如图所示，图甲为该波在时刻的波动图像，图乙为质点A的振动图像，根据图像信息判断，下列说法正确的是（　　） A．该机械波向右传播 B．该机械波传播的波速为2.4m/s C．质点A的振动方程为 D．再经过，质点B第一次回到平衡位置 24．（2026·山西·一模）坐标原点的波源在时发出一列简谐波，沿x轴正向传播。在时，该列波的最前端刚好到达B点，此时AB段的波形如图所示，则（　　） A．波速为0.5m/s B．波长为1.5m C．时，波源由平衡位置向y轴正方向运动 D．时，C处质点位于波峰 25．（2026·北京海淀·一模）一列简谐横波沿x轴传播，t＝0时的波形如图1所示，a、b、c是介质中的三个质点。图2是质点b的振动图像。下列说法正确的是（    ） A．该波的周期为0.9s B．该波沿x轴正方向传播 C．t＝0.5s时，质点a的速度最大，加速度为零 D．t＝0.5s时，质点c的位移为零，速度沿y轴负方向 考向4 波的多解性 26．（2026·辽宁大连·模拟预测）如图一列简谐横波在轴上传播，振幅为5cm，图甲和图乙分别为轴上、两质点的振动图像，为2m。下列说法正确的是（　　） A．、两质点的振动周期为4s B．2.5s时刻质点的位移为2.5cm C．波长可能为8m D．波速可能为 27．（2026·贵州贵阳·一模）一列简谐横波在0时刻的波形如图中实线所示，0.5s时刻的波形如图中虚线所示。下列说法正确的是（　　） A．该横波的周期可能为0.8s B．该横波的周期可能为0.4s C．若该横波沿轴正方向传播，则横波的传播速度大小可能为25m/s D．若该横波沿轴负方向传播，则横波的传播速度大小可能为6m/s 28．（20-21高二下·江苏苏州·期中）一列沿x轴传播的简谐横波，在t=0时刻的波形如图实线所示，在t1=0.4s时刻的波形如图虚线所示，求： (1)若波向x轴负方向传播，且t1<T，写出x=1.5m处的质点的振动方程； (2)若波向x轴负方向传播，且T<t1<2T，求x=2m处的P质点第一次出现波谷的时刻； (3)若波向x轴正方向传播，求该波的波速。 29．（2026·辽宁·模拟预测）如图（a）所示，一列简谐横波沿水平直线传播，a、b为介质中相距的两个质点，某时刻a、b两质点恰好都经过平衡位置，且a、b间只有一个波峰。已知该波波源做简谐运动的图像如图（b）所示，则下列说法正确的是（　　） A．波源的振动方程为 B．内位于波源的质点运动的路程为 C．该波的传播速度可能为 D．该波的传播速度可能为 30．（2026·安徽池州·二模）一列沿x轴负方向传播的简谐横波，平衡位置为，处的两个质点M、N的振动图像如图甲、乙所示，且M、N两质点之间有时出现一个波峰，有时出现两个波峰，求： (1)质点M在0至9s内运动的路程； (2)这列波的波长与波速。 考向5 波的干涉 衍射 31．（2026·浙江绍兴·二模）如图1所示，频率相同的简谐波源、分别位于、，轴左右两侧存在两种不同的均匀介质。时，两波源开始沿轴振动，两列简谐波沿轴相向传播，波在介质Ⅰ中的传播速度为。质点的平衡位置位于处，其振动图像如图2所示，则（　　） A．产生的波先到质点 B．两波源起振方向相反 C．之间有4个振动加强点 D．内，质点经过的路程为 32．（2026·湖南衡阳·模拟预测）如图所示，在某种均匀弹性介质中的x轴上坐标分别为和的Q、P两点有两波源，时两波源同时开始沿y轴方向振动，产生的两列简谐横波沿x轴相向传播，时的波形如图所示。质点M的平衡位置坐标为，下列说法正确的是（　　） A．P点发出的乙波波速较大 B．两列波不会产生稳定的干涉现象 C．M点为振动减弱点，振幅为 D．0~10s内质点M通过的路程为 33．（2026·浙江宁波·二模）如图1所示，波源分别位于和处的两列简谐横波沿x轴相向传播，波速均为0.2m/s。时刻两波源同时起振，振动图像均如图2所示。下列说法正确的是（　　） A．两列波的波长均为0.2m B．0~10s内，处质点经过的路程为50cm C．和处质点的速度始终相同 D．两列波叠加稳定后，间有9个质点的振幅为10cm 34．（2026·浙江嘉兴·二模）如图所示，平面直角坐标系xOy的y轴在介质1和介质2的分界面上，两个完全相同的波源、分别位于和，为y轴上一点。时两波源同时开始垂直于xOy平面向纸外起振，形成频率1Hz的简谐波向周围传播，当发出的简谐波刚到达P点时，O点恰好第一次经过平衡位置向纸内振动，已知简谐波在介质1和介质2中传播速度之比为，则（　　） A．简谐波在介质2中传播时波长为2m B．两列波在x轴上刚相遇的坐标是 C．y轴上相邻两振动加强点的振动步调相反 D．x轴上的振动减弱点只有12个 35．（2026·山东德州·模拟预测）如图所示，操场上的、两点分别放置完全相同的声源，相距（为声波的波长），两声源的振动频率相同、相位相同。某同学从点出发，沿与连线垂直的方向向前进，则第一次听到声音干涉相消的位置与的距离为（　　） A． B． C． D． 第 1 页 共 5 页 学科网（北京）股份有限公司 $ 专题09 机械振动机械波 核心考点 考向1 机械振动 14 考向2 弹簧振子 单摆 18 考向3 波动图像与振动图像 22 考向4 波的多解性 27 考向5 波的干涉 衍射 31 核心知识 一、机械振动 1.简谐运动的规律 规律 x=Asin(ωt+φ) 图像 反映同一质点在各个时刻的位移 受力特征 回复力F=-kx，F(或a)的大小与x的大小成正比，方向相反 运动特征 靠近平衡位置时，a、F、x都减小，v增大；远离平衡位置时，a、F、x都增大，v减小 能量特征 振幅越大，能量越大。在运动过程中，动能和势能相互转化，系统的机械能守恒 周期性特征 质点的位移、回复力、加速度和速度均随时间做周期性变化，变化周期就是简谐运动的周期T；动能和势能也随时间做周期性变化，其变化周期为 对称 性特征 关于平衡位置O对称的两点，相对平衡位置的位移大小、加速度的大小、速度的大小相等；动能、势能相等 2.弹簧振子 (1)弹簧振子的周期与振幅、振动方向与水平方向的夹角无关，仅与弹簧的劲度系数k和振子的质量m有关。 (2)公式：T=2π。 3.单摆 示例图 周期 T=2π 超、失重的重力加速度 超重时g0=g+a 失重时g0=g-a 受力特征 回复力：F=mgsin θ=-x=-kx 最高点：Fn=m=0，FT=mgcos θ 最低点：Fn=m最大， FT=mg+m 4.单摆模型的拓展 支撑面“单摆” 偏角很小时等效为单摆 复合场中的单摆 　 g0=g±　　　　　　g0=g 斜面上的单摆 g0=gsinθ g0=gsin θ 双线摆 等效摆长 等效摆长 l=l1sin θ　　l=l1sin θ+l3 小球在垂直纸面方向摆动 二、机械波 1.机械波 形成条件 (1)波源；(2)传播介质，如空气、水等 传播特点 (1)机械波传播的只是振动的形式和能量，质点只在各自的平衡位置附近做简谐运动，并不随波迁移 (2)介质中各质点振动周期和频率都与波源的振动周期和频率相同 (3)一个周期内，质点完成一次全振动，通过的路程为4A (4)一个周期内，波向前传播一个波长 波的图像 (1)坐标轴：横轴表示各质点的平衡位置，纵轴表示该时刻各质点的位移 (2)意义：表示在波的传播过程中，某时刻各质点离开平衡位置的位移 波长、波速和 频率(周期) 的关系 (1)v=λf；(2)v= 波的叠加 (1)两个振动情况相同的波源形成的波，在空间某点振动加强的条件为Δx=nλ(n=0，1，2，…)，振动减弱的条件为Δx=(2n+1)(n=0，1，2，…) (2)振动加强点的位移随时间而改变，振幅为两波振幅的和A1+A2 波的多 解问题 由于波的周期性、波传播方向的双向性，波的传播易出现多解问题 波的特性 波的干涉 波的衍射 多普勒效应 2.波的传播方向与质点振动方向的互判 “同侧”法 波形图上某点表示传播方向和振动方向的箭头在图线同侧 “上下坡”法 沿波的传播方向，“上坡”时质点向下振动，“下坡”时质点向上振动 “微平移”法 将波形沿传播方向进行微小的平移，再由对应同一x坐标的两波形曲线上的点来判断质点振动方向 三、振动图像与波的图像的综合应用 1.振动图像和波的图像的比较 比较项目 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 图像 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 振动方向 的判断 (看下一时刻的位移) (“同侧”法、“上下坡”法、“微平移”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 联系 (1)纵坐标均表示质点的位移 (2)纵坐标的最大值均表示振幅 (3)波在传播过程中，各质点都在各自的平衡位置附近振动 四、波传播的周期性和多解性问题 1.波的周期性 (1)质点振动nT(n＝1，2，3，…)时，波形不变。 (2)在波的传播方向上，当两质点平衡位置间的距离为nλ(n＝1，2，3，…)时，它们的振动步调总相同；当两质点平衡位置间的距离为(2n＋1)(n＝0，1，2，3，…)时，它们的振动步调总相反。 2.造成波传播问题多解的主要因素 (1)周期性 ①时间周期性：时间间隔Δt与周期T的关系不明确。 ②空间周期性：波传播距离Δx与波长λ的关系不明确。 (2)双向性 ①传播方向双向性：波的传播方向不确定。 ②振动方向双向性：质点振动方向不确定。 3.机械波在一个周期内不同时刻图像的形状是不同的，但在相隔时间为周期整数倍的不同时刻图像的形状则是相同的。机械波的这种周期性必然导致波的传播距离、时间和速度等物理量有多个值与之对应，即这三个物理量可分别表示为x＝nλ＋Δx，t＝kT＋Δt，v＝(其中n＝0，1，2，…且k＝0，1，2，…)。 4.在解决波的多解问题时，一般先判断波的传播方向是否确定，若不确定，可采用假设法依次分析不同传播方向中的周期性问题。 五、波的叠加和干涉 1.图像法 在某时刻波的干涉的波形图上，波峰与波峰(或波谷与波谷)的交点，一定是加强点，而波峰与波谷的交点一定是减弱点，各加强点或减弱点各自连接形成以两波源为中心向外辐射的连线，形成加强线和减弱线，两种线互相间隔，加强点与减弱点之间各质点的振幅介于加强点与减弱点的振幅之间。 2.公式法 波的干涉现象中，某质点的振动是加强还是减弱，取决于该点到两相干波源的距离之差Δr。 (1)当两波源振动步调一致时： 若Δr＝nλ(n＝0，1，2，…)，则振动加强； 若Δr＝(2n＋1)(n＝0，1，2，…)，则振动减弱。 (2)当两波源振动步调相反时： 若Δr＝(2n＋1)(n＝0，1，2，…)，则振动加强； 若Δr＝nλ(n＝0，1，2，…)，则振动减弱。 3.发生明显衍射的条件：障碍物或孔的尺寸比波长小，或者跟波长相差不多。 说明：(1)障碍物或孔的尺寸大小并不是决定衍射是否发生的条件，仅是衍射现象是否明显的条件，一般情况下，波长越长越容易发生明显衍射。 (2)当孔的尺寸远小于波长时，尽管衍射十分突出，但由于衍射波的能量很弱，也很难观察到波的衍射现象。 4.多普勒效应的成因分析 (1)接收频率：观察者接收到的频率等于观察者在单位时间内接收到的完全波的个数。 (2)当波源与观察者相互靠近时，观察者接收到的频率增加，当波源与观察者相互远离时，观察者接收到的频率变小。 说明：在多普勒效应中，波源的频率是不改变的，只是由于波源和观察者之间的距离发生变化，观察者接收到的频率发生了变化。 领悟真题 1．（2025·贵州·高考真题）贵州黎平的肇兴侗寨有“鼓楼之乡”的美誉，图（a）的建筑群展示了精湛的传统鼓楼木构技艺。为保护鼓楼等传统木质建筑，可采用超声横波法进行无损检测，获得其弹性模量等力学参数，从而采取相应的保护措施。在某次检测中，有一列简谐横波在木材中沿轴传播，时刻的波形图如图（b）所示，位于轴上的质点的振动图像如图（c）所示。求： (1)波在木材中的传播方向及速度； (2)在时间内，质点运动的路程。 【答案】(1)传播方向沿轴负方向， (2) 【详解】（1）由P点的振动图像可知，t=0时刻质点P在平衡位置沿y轴负向振动，结合波形图可知，波传播方向沿轴负方向； 根据波形图可知波长，证据振动图像可知周期。 波在木材中的传播速度 （2）时间关系，可知时间内，质点完成了3个全振动，故其运动的路程 2．（2026·浙江·高考真题）在地质探测中，可利用横波传播速度的不同，探测岩石密度信息。选择岩石分界面上的一点为原点、垂直分界面方向为x轴，建立如图所示的坐标系。在坐标原点安装周期、振幅的人工振源。时振源从平衡位置（）开始沿y轴正方向振动，同时向两侧传播简谐横波。时在岩石Ⅰ（）中的波恰好到达处，岩石Ⅱ（）中的波速为，则（   ） A．岩石Ⅰ和岩石Ⅱ中两波波长之比为 B．时，处质点的振动方向沿y轴正方向 C．在内，处质点经过的路程为21mm D．增大振源的振动周期，岩石Ⅱ中的波速将变小 【答案】C 【详解】A．岩石Ⅰ中，横波传播速度 波长公式，两波周期相同，故波长比等于波速比，A错误； B．时振源从平衡位置（）开始沿y轴正方向振动，波传到的时间 在时，可知处质点的已经振动的时间 振源起振方向为y轴正方向，经过半个周期后，质点振动方向为y轴负方向，B错误； C．波传到 的时间 该质点振动的总时间 即2个全振动和剩余时间，质点从平衡位置（y=0）开始向y轴正方向振动，则该质点经过的路程为，C正确； D．机械波在介质中的传播速度由介质本身的性质（如密度、弹性模量）决定，与振源的周期、频率无关，故波速不变，D错误。 故选C。 3．（2025·天津·高考真题）位于坐标原点的波源从平衡位置开始沿y轴运动，在均匀介质中形成了一列沿x轴正方向传播的简谐波，P和Q是平衡位置分别位于和处的两质点，时波形如图所示，此时Q刚开始振动，时Q第一次到达波谷。则（　　） A．该波在此介质中的波速为 B．波源开始振动时的运动方向沿y轴负方向 C．P的位移随时间变化的关系式为 D．平衡位置位于处的质点在时第一次到达波峰 【答案】AB 【详解】AB．由图根据同侧法可知，点开始振动时的运动方向沿y轴负方向，则波源开始振动时的运动方向沿y轴负方向，由图可知，该波的波长为 根据题意可知，周期为 则该波在此介质中的波速为，故AB正确； C．根据公式可得 由同侧法可知，此时点沿y轴正方向振动，振幅为，则P的位移随时间变化的关系式为，故C错误； D．该波传播到处的时间为 质点起振方向沿轴负方向，则第一次到达波峰的时间为 则平衡位置位于处的质点第一次到达波峰的时间为，故D错误。 故选AB。 4．（2025·甘肃·高考真题）如图，轻质弹簧上端固定，下端悬挂质量为的小球A，质量为m的小球B与A用细线相连，整个系统处于静止状态。弹簧劲度系数为k，重力加速度为g。现剪断细线，下列说法正确的是（   ） A．小球A运动到弹簧原长处的速度最大 B．剪断细线的瞬间，小球A的加速度大小为 C．小球A运动到最高点时，弹簧的伸长量为 D．小球A运动到最低点时，弹簧的伸长量为 【答案】BC 【详解】A．剪断细线后，弹力大于A的重力，则A先向上做加速运动，随弹力的减小，则向上的加速度减小，当加速度为零时速度最大，此时弹力等于重力，弹簧处于拉伸状态，选项A错误； B．剪断细线之前则 剪断细线瞬间弹簧弹力不变，则对A由牛顿第二定律 解得A的加速度 选项B正确； C．剪断细线之前弹簧伸长量 剪断细线后A做简谐振动，在平衡位置时弹簧伸长量 即振幅为 由对称性可知小球A运动到最高点时，弹簧伸长量为，选项C正确； D．由上述分析可知，小球A运动到最低点时，弹簧伸长量为，选项D错误。 故选BC。 5．（2025·四川·高考真题）如图所示，甲、乙、丙、丁四个小球用不可伸长的轻绳悬挂在天花板上，从左至右摆长依次增加，小球静止在纸面所示竖直平面内。将四个小球垂直纸面向外拉起一小角度，由静止同时释放。释放后小球都做简谐运动。当小球甲完成2个周期的振动时，小球丙恰好到达与小球甲同侧最高点，同时小球乙、丁恰好到达另一侧最高点。则（   ） A．小球甲第一次回到释放位置时，小球丙加速度为零 B．小球丁第一次回到平衡位置时，小球乙动能为零 C．小球甲、乙的振动周期之比为 D．小球丙、丁的摆长之比为 【答案】C 【详解】根据单摆周期公式 可知 CD．设甲的周期为，根据题意可得 可得，， 可得， 根据单摆周期公式 结合 可得小球丙、丁的摆长之比 故C正确，D错误； A．小球甲第一次回到释放位置时，即经过（）时间，小球丙到达另一侧最高点，此时速度为零，位移最大，根据可知此时加速度最大，故A错误； B．根据上述分析可得 小球丁第一次回到平衡位置时，小球乙振动的时间为（即）可知此时小球乙经过平衡位置，此时速度最大，动能最大，故B错误。 故选C。 6．（2025·四川·高考真题）某多晶薄膜晶格结构可以等效成缝宽约为3.5×10−10m的狭缝。下列粒子束穿过该多晶薄膜时，衍射现象最明显的是（　　） A．德布罗意波长约为7.9×10−13m的中子 B．德布罗意波长约为8.7×10−12m的质子 C．德布罗意波长约为2.6×10−11m的氮分子 D．德布罗意波长约为1.5×10−10m的电子 【答案】D 【详解】当波通过尺寸与其波长相近的障碍物或狭缝时，会发生明显的衍射现象。对于粒子而言，德布罗意波长λ决定了其波动性，衍射的明显程度通常与波长λ和狭缝宽度的比值相关，当接近或大于1时，衍射现象非常明显，则可知电子的衍射现象最明显。 故选D。 7．（2025·湖南·高考真题）如图，在平面内，两波源分别置于A、B两点。时，两波源从平衡位置起振，起振方向相同且垂直于平面。频率均为。两波源持续产生振幅相同的简谐横波，波分别沿方向传播，波速均为。下列说法正确的是（　　） A．两横波的波长均为 B．时，C处质点加速度为0 C．时，C处质点速度不为0 D．时，C处质点速度为0 【答案】AD 【详解】A．两横波的波长均为 故A正确； BC．两列波传到C处所需时间分别为，， 故时，A处波已传到C处且振动了，故C处质点处于正向或负向最大位移处，加速度最大，速度为零，故BC错误； D．分析可知时两列波都已传播到C处，C处质点到两波源的距离差为 故C处为振动减弱点，由于两列波振幅相同，故C处位移始终为零，速度为零，故D正确。 故选AD。 8．（2025·陕晋青宁卷·高考真题）一列简谐横波在介质中沿直线传播，其波长大于，a、b为介质中平衡位置相距的两质点，其振动图像如图所示。则时的波形图可能为（    ） A． B． C． D． 【答案】AD 【详解】根据振动图像可知当波的传播方向为a到b时，， 解得 即 当波的传播方向为b到a时，， 解得 即 同时时，a处于平衡位置，b处于波谷位置，结合图像可知AD符合； 故选AD。 9．（2025·安徽·高考真题）如图，某同学演示波动实验，将一根长而软的弹簧静置在光滑水平面上，弹簧上系有一个标记物，在左端沿弹簧轴线方向周期性地推、拉弹簧，形成疏密相间的机械波。下列表述正确的是（　　） A．弹簧上形成的波是横波 B．推、拉弹簧的周期越小，波长越长 C．标记物振动的速度就是机械波传播的速度 D．标记物由静止开始振动的现象表明机械波能传递能量 【答案】D 【详解】A．弹簧上形成的波的振动方向与传播方向平行是纵波，故A错误； B．同一介质中，波的传播速度相同，则波的传播速度不变，推、拉弹簧的周期越小，波的周期越小，由公式可知，波长越短，故B错误； C．标记物振动的速度反应的是标志物在平衡位置附近往复运动的快慢，机械波的传播速度是波在介质中的传播速度，二者不是同一个速度，故C错误； D．标记物由静止开始振动，说明它获得了能量，这是因为机械波使得能量传递给标记物，则标记物由静止开始振动的现象表明机械波能传递能量，故D正确。 故选D。 10．（2025·山东·高考真题）均匀介质中分别沿x轴负向和正向传播的甲、乙两列简谐横波，振幅均为，波速均为，M、N为介质中的质点。时刻的波形图如图所示，M、N的位移均为。下列说法正确的是（    ） A．甲波的周期为 B．乙波的波长为 C．时，M向y轴正方向运动 D．时，N向y轴负方向运动 【答案】BD 【详解】A．根据题图可知甲波的波长 根据 可得 A错误； B．设左边在平衡位置的质点与质点平衡位置的距离为，根据题图结合 又 可得， B正确； C．时即经过，结合同侧法可知M向y轴负方向运动，C错误； D．同理根据 可得 根据同侧法可知时N向y轴负方向运动，时即经过时间，N仍向y轴负方向运动，D正确。 故选BD。 考向1 机械振动 11．（2026·西藏拉萨·二模）某弹簧振子做简谐运动，它所受的回复力随时间变化的图像为正弦曲线，如图所示，下列说法中正确的是（　　） A．在内，弹簧振子的加速度增大 B．在时和时，弹簧振子的速度大小相等，方向相反 C．在时，弹簧振子所受回复力的功率为0 D．在内，时弹簧振子所受回复力的功率最大 【答案】AC 【详解】A．在内，回复力逐渐增大，弹簧振子在远离平衡位置，因此加速度增大，A正确； B．在从到的时间内，弹簧振子从平衡位置的一侧运动至平衡位置的另一侧对称的位置，故这两个时刻，弹簧振子速度大小相等，方向相同，B错误； C．时，回复力为零，回复力的功率为0，C正确； D．时弹簧振子所受回复力最大，但弹簧振子速度为零，因此功率为零，D错误。 故选AC。 12．（2026·黑龙江哈尔滨·一模）如图，一列简谐横波沿x轴正向传播，振幅为5cm，图（a）和图（b）分别为x轴上a、b两质点的振动图像，且为2m。下列说法正确的是（　　） A．a、b两质点的振动周期为4s B．2.5s时a质点的位移为2.5cm C．波长可能为8m D．波速可能为 【答案】AC 【详解】A．从a、b的振动图像可知，完成一次全振动的时间为，同一列波上质点的振动周期等于波的周期，因此a、b振动周期为，故A正确； B．a质点的振动方程为 代入得，故B错误； C．波沿正方向传播，结合图（a）和图（b）可得 整理得 当，，因此波长可能为，故C正确； D．波速 若，得，不是整数，因此不可能，故D错误。 故选AC。 13．（2026·江苏·模拟预测）如图所示，劲度系数为k的轻质弹簧上端固定，下端系一质量为m的物体，现用手托住物体在A处，此时弹簧恰处于原长。快速撤去手，物体自A处下落到最低点C处，随后往复振动，B点是AC的中点，已知空气阻力且大小不变，重力加速度为g，则物体（    ） A．相邻两次经过B点的速率相等 B．下降过程和上升过程的最大速率处相距 C．第一次上升到最高点处距离A点的高度差 D．第一次向上运动的最大速率处距离A点的高度差 【答案】C 【详解】A．因物体振动时要克服阻力做功，可知相邻两次经过B点的速率不相等，A错误； B．加速度为零的位置速率最大，则下降过程当加速度为零时 上升过程加速度为零时 可得下降过程和上升过程的最大速率处相距，B错误； C．因下降过程和上升过程的平衡位置的高度差为 由对称性可知，第一次上升到最高点处距离A点的高度差，C正确； D．第一次运动到最低点时，由能量关系可知 解得 第一次向上运动的最大速率处距离A点的高度差，D错误。 故选C。 14．（2026·陕西商洛·三模）如图所示，某科研浮标在水波的带动下在竖直方向上做简谐运动。从某时刻开始计时，浮标的振动方程为。若水波可视为简谐横波且其传播速度大小为，则下列说法正确的是（　　） A．该水波的波长为 B．浮标在内经过其平衡位置30次 C．经过，浮标沿水波传播方向运动了 D．时，浮标沿y轴正方向运动 【答案】D 【详解】A．根据浮标的振动方程 可知角速度为 该水波的周期 波长，故A错误； B．浮标在内可以完成全振动的次数次 即经过其平衡位置60次，故B错误； C．浮标只在竖直方向上做简谐运动，沿水波传播方向的位移为0，故C错误； D．由于，根据余弦函数的规律，可知时，浮标的位移为负值且朝着平衡位置运动，故D正确。 故选D。 15．（2026·湖南·三模）在轴上有坐标分别是和的两波源、，在轴上分别产生向右、向左传播的简谐横波，两波的波速均为，以波源开始振动时计时，且比先振动（为两列波的周期），的振动方程为，的振动方程为，下列说法正确的是（　　） A．两列波的振幅均为20cm B．在0~2s内，波源向右运动了4cm C．在0~2s内，处的质点走过的路程为0 D．的点是振动减弱的点 【答案】C 【详解】A．由题意知，两列波的振幅均为10cm，故A错误； B．质点仅在平衡位置上下做简谐振动，不会随波迁移，故B错误； C．由、的振动方程可知，两列波的振动周期相同，为 时波刚传播的距离为 可知波刚传播到处，比先振动，可知波传播的距离为 可知波还没有传播到处，所以该处质点走过的路程为0，故C正确； D．机械波传播的波长满足 解得 因比先振动，由的振动方程可知，当波源开始振动时，波源的相位为 此时开始振动，方程为 可知，以该时刻作为计时起点，波源的振动超前波源的相位为，因的点到两波源的波程差 两波源的振动传播到处的时间差为 可知波源的振动先传播到处，再振动了后，波源的振动传播到处，此时波源在处引起的振动相位为 可知处的质点参与的是波源与波源的振动同相位的叠加，为振动加强点，故D错误。 故选C。 考向2 弹簧振子 单摆 16．（2026·四川成都·二模）图甲为用手机和轻弹簧制作的一个振动装置。手机加速度传感器记录了手机在竖直方向的振动情况，以向上为正方向，得到手机振动过程中加速度a随时间t变化的曲线为正弦曲线，如图乙所示。下列说法正确的是（　　） A．时，弹簧弹力为0 B．时，手机位于平衡位置下方 C．从至，手机的动能增大 D．a随t变化的关系式为 【答案】B 【详解】A．由题图乙知，时，手机加速度为0，由牛顿第二定律得弹簧弹力大小为，故A错误； B．由题图乙知，时，手机的加速度为正，则手机位于平衡位置下方，故B正确； C．由题图乙知，从至，手机的加速度增大，手机从平衡位置向最大位移处运动，速度减小，动能减小，故C错误； D．由题图乙知，周期，则角频率 则随变化的关系式为，故D错误。 故选B。 17．（2026·河北保定·一模）如图所示，光滑斜面倾角为30°，轻质弹簧下端固定在斜面底端的挡板上，上端连接质量为m的滑块。拉动滑块使弹簧伸长到A点，t=0时刻让滑块在A点获得沿斜面向下的速度。已知A、B两点间的距离为L，滑块在时第一次运动到B点，在时第二次运动到B点，在时经过A点，重力加速度为g。弹簧振子的周期 其中m为振子质量，k为弹簧劲度系数。下列说法正确的是（　　） A．弹簧的劲度系数 B．A、B两点到平衡位置的距离相等 C．滑块向下运动的最远点到A点的距离为2L D．内弹簧对滑块作用力的冲量大小为 【答案】BD 【详解】A．从到，滑块从B点回到A点，用时；而从A点出发到第二次回到B点用时，结合简谐运动的对称性，可知滑块做简谐运动的周期。根据弹簧振子的周期公式，代入可得：，A错误； B．由题意可知，滑块从A点出发到第二次回到B点用时，为半个周期，根据弹簧振子的运动规律，可知A、B两点到平衡位置的距离相等，B正确； C．滑块从A点运动到B点，经过平衡位置，速度快，用时，位移为L，滑块从第一次经过B点到第二次经过B点，经过最大位移处，速度慢，用时，因此从B点向下运动到最大位移处的位移一定小于L，故滑块向下运动的最远点到A点的距离小于2L，C错误； D．取沿斜面向上为正方向，对时间内滑块的运动过程进行分析，由于B点与A点对称，因此滑块的初速度，末速度，对滑块的运动过程运用动量定理有：，整理可得内弹簧对滑块作用力的冲量，D正确。 故选BD。 18．（2026·重庆·模拟预测）图1中，用一轻质细线将一可视为质点的小球悬挂在天花板上，其摆动周期为T1；图2中，用一轻质细线将该小球挂在光滑固定的斜面上，使其紧贴斜面摆动，摆动周期为T2；图3中，用两根等长的轻质细线将该小球悬挂在水平天花板上，使其沿垂直纸面方向摆动，摆动周期为T3。若所有摆动均视为单摆运动，且所有细线长度相同，重力加速度均为g，则（　　） A．T2>T1>T3 B．T1>T3>T2 C．T1>T2>T3 D．T2>T1=T3 【答案】A 【详解】设细线长度为L，图2斜面倾角为，图3中两线夹角为，则图1、图2、图3单摆周期分别为，， 综上可知。 故选A。 19．（2026·天津南开·一模）如图所示是甲、乙两个单摆做简谐运动的振动图像，下列说法正确的是（　　） A．甲、乙两摆的振幅之比为2:1 B．时，甲摆摆球到达重力势能最小处，乙摆摆球的动能为零 C．甲、乙两摆的摆长之比为1:2 D．甲摆摆球在最低点时的向心加速度大于乙摆摆球在最低点时的向心加速度 【答案】ABD 【详解】A．根据图示可知，甲摆的振幅为2cm，乙摆的振幅为1cm，则甲、乙两摆的振幅之比为2:1，故A正确； B．2s时，甲的位移为0，表明甲摆摆球位于最低点，此时甲摆摆球到达重力势能最小处乙的位移为最大值1cm，表明乙摆摆球位于最高点，此时乙摆摆球的动能为零，故B正确； C．根据图示可知， 根据单摆周期公式有， 解得，故C错误； D．令甲、乙摆动过程的摆角分别为、，在最低点的速度大小分别为、，根据动能定理有， 摆球在最低点时的向心加速度分别为， 解得， 由于甲的摆长小于乙的摆长，甲的振幅大于乙的振幅，则有 解得 即甲摆摆球在最低点时的向心加速度大于乙摆摆球在最低点时的向心加速度，故D正确。 故选ABD。 20．（2026·山东德州·模拟预测）如图所示，光滑圆弧形凹槽固定在水平地面上，O为圆心，半径为R，C为圆弧的最低点，弧长。可视为质点的小球先后从图中的a、b两点由静止释放。在上述两次小球从释放到第一次经过C点的过程中，下列说法正确的是（　　） A．小球动能的变化量相等 B．小球机械能的变化量相等 C．小球重力的冲量相同 D．小球合外力的冲量相同 【答案】BC 【详解】A．设小球初始位置到C点的竖直高度为h，根据动能定理可得 所以 由于高度不同，所以小球到达C点的速度大小不相等，动能变化量不相等，故A错误； B．小球运动过程中只有重力做功，机械能守恒，所以小球机械能的变化量相等，故B正确； C．该装置可类比单摆，根据单摆的周期公式可得，小球从初始位置运动到最低点的时间为 由此可知，小球运动的时间相等，小球重力的冲量为，故C正确； D．根据动量定理可得，小球合外力的冲量为 由于高度不同，所以合外力的冲量不同，故D错误。 故选BC。 考向3 波动图像与振动图像 21．（2026·浙江金华·二模）在同一均匀介质中相距的两个波源，同时相向发出两列简谐波。波源开始振动作为计时零点，两波源的连线上有A、B两个质点，其内振动图像分别如图甲、乙所示，则（　　） A．波速为 B．A、B的平衡位置可能相距5m C．两波源的起振方向相同 D．时，A、B两质点的速度方向相同 【答案】BC 【详解】C．由图可知，两波源的起振方向均沿+y方向，故C正确； A．由图可知4s时质点B开始振动，6s时两波相遇，则4v+6v=20m，解得v=2m/s，故A错误； B．由图可知，3.5s时质点A开始振动，A、B两点的距离为，解得x=1m；或，解得x=5m，故B正确； D. 由图像可知，时，质点A沿x轴负向振动，质点B速度为零，D错误。 故选BC。 22．（2026·山西太原·一模）如图所示，一列简谐横波在足够长的均匀长直介质中沿轴正方向传播。时，处的质点由静止开始向下运动；时，点位于的波谷位置，处的质点第一次到达的波峰位置。下列说法正确的是（　　） A．波源的起振方向沿轴正方向 B．波的传播速度可能为 C．时，处质点速度的大小一定为 D．时，处质点加速度的大小可能为 【答案】BD 【详解】A．t=0时质点P开始向下运动，所有质点起振方向与波源一致，因此波源起振方向沿y轴负方向，故A错误； B．t=0时质点P开始向下运动，时，质点P在波谷，因此（） 间距，波从传到的时间 向下起振，第一次到达波峰需要，总时间满足 综合可得 当时，，故B正确； C．波传到的时间 时该质点振动时间 质点振动半个周期的整数倍后，质点一定在平衡位置处，速度最大，大小不为零，故C错误； D． 时，处质点振动时间 振动方程 加速度大小 当时，，， 因此，满足条件，故D正确。 故选BD。 23．（2026·河北保定·一模）一列机械波在介质中传播，如图所示，图甲为该波在时刻的波动图像，图乙为质点A的振动图像，根据图像信息判断，下列说法正确的是（　　） A．该机械波向右传播 B．该机械波传播的波速为2.4m/s C．质点A的振动方程为 D．再经过，质点B第一次回到平衡位置 【答案】C 【详解】A．由图乙可知时刻质点A沿轴负方向运动，根据同侧法可知该机械波向左传播，故A错误； B．根据图甲可知该机械波的波长为 根据图乙可知该机械波的周期为 该机械波传播的波速为，故B错误； C．根据题图可知该机械波的振幅为 设质点A的振动方程为 时刻， 联立可得质点A的振动方程为，故C正确； D．根据图甲可知，t=0时刻质点B位移，代入 可知质点B平衡位置的坐标为 质点B第一次回到平衡位置所需的时间 可得，故D错误。 故选C。 24．（2026·山西·一模）坐标原点的波源在时发出一列简谐波，沿x轴正向传播。在时，该列波的最前端刚好到达B点，此时AB段的波形如图所示，则（　　） A．波速为0.5m/s B．波长为1.5m C．时，波源由平衡位置向y轴正方向运动 D．时，C处质点位于波峰 【答案】A 【详解】A．波速为,故A正确； B．由波形图得 则，故B错误； C．在时，该列波的最前端刚好到达B点，B质点的起振方向是沿y轴负方向，故时，波源起振方向是沿y轴负方向，故C错误； D．波传播的周期为 从时开始计时，波先经传至C点开始沿y轴负方向振动 C处质点再经，刚好第三次至波谷，故D错误。 故选A。 25．（2026·北京海淀·一模）一列简谐横波沿x轴传播，t＝0时的波形如图1所示，a、b、c是介质中的三个质点。图2是质点b的振动图像。下列说法正确的是（    ） A．该波的周期为0.9s B．该波沿x轴正方向传播 C．t＝0.5s时，质点a的速度最大，加速度为零 D．t＝0.5s时，质点c的位移为零，速度沿y轴负方向 【答案】D 【详解】A．根据图2可得该波的周期为，故A错误； B．图2是质点b的振动图像，t＝0的下一瞬间向轴负方向振动，根据“同侧法”，可得该波沿x轴负方向传播，故B错误； CD．根据图1可得该波的波长为，则波速为 波沿x轴负方向传播，t＝0.5s时，波向x轴负方向传播了 可得t＝0.5s时，波的图像如图中虚线所示。 可得t＝0.5s时，a点在y轴负最大值处，b点在y轴正最大值处，c点在平衡位置。所以，t＝0.5s时，质点a的速度为零，加速度最大。t＝0.5s时，质点c的位移为零，根据“同侧法”，速度沿y轴负方向，故C错误，D正确。 故选D。 考向4 波的多解性 26．（2026·辽宁大连·模拟预测）如图一列简谐横波在轴上传播，振幅为5cm，图甲和图乙分别为轴上、两质点的振动图像，为2m。下列说法正确的是（　　） A．、两质点的振动周期为4s B．2.5s时刻质点的位移为2.5cm C．波长可能为8m D．波速可能为 【答案】ACD 【详解】A．由图甲、乙可知，两质点的振动周期均为，故A正确； B．由图乙可知，质点的振动方程为 当时，，故B错误； C．0时刻，质点位于平衡位置向下振动，质点位于波峰。若波由传向，则 解得 当时，，故C正确； D．若波由传向，则 解得 波速 当时，，故D正确。 故选ACD。 27．（2026·贵州贵阳·一模）一列简谐横波在0时刻的波形如图中实线所示，0.5s时刻的波形如图中虚线所示。下列说法正确的是（　　） A．该横波的周期可能为0.8s B．该横波的周期可能为0.4s C．若该横波沿轴正方向传播，则横波的传播速度大小可能为25m/s D．若该横波沿轴负方向传播，则横波的传播速度大小可能为6m/s 【答案】BD 【详解】AB．根据题意，由波形图可得该波波长，两次波形的时间间隔，分传播方向讨论。波沿轴正方向传播，波传播的距离满足 时间满足① 波沿轴负方向传播，波传播的距离满足 时间满足② 若周期，代入周期公式①②无整数解，若周期，代入周期公式①可得，故A错误，B正确； C．若该横波沿轴正方向传播，则波速为 把波速，代入波速公式无整数解，故C错误； D．若该横波沿轴负方向传播，则波速为 把波速，代入波速公式解得，故D正确。 故选BD。 28．（20-21高二下·江苏苏州·期中）一列沿x轴传播的简谐横波，在t=0时刻的波形如图实线所示，在t1=0.4s时刻的波形如图虚线所示，求： (1)若波向x轴负方向传播，且t1<T，写出x=1.5m处的质点的振动方程； (2)若波向x轴负方向传播，且T<t1<2T，求x=2m处的P质点第一次出现波谷的时刻； (3)若波向x轴正方向传播，求该波的波速。 【答案】(1)cm (2) (3) 【详解】（1）由图像可知，波长为，若波向x轴负方向传播，设波速为，则有 ，   解得 则周期为   处的质点的振动方程为 由图可知， 联立解得cm （2）若波向x轴负方向传播，且T<t1<2T，设波速为 ，则有 ，    解得 x=2m处的P质点第一次出现波谷的时刻为 （3）若波向x轴正方向传播，则有 由 解得 29．（2026·辽宁·模拟预测）如图（a）所示，一列简谐横波沿水平直线传播，a、b为介质中相距的两个质点，某时刻a、b两质点恰好都经过平衡位置，且a、b间只有一个波峰。已知该波波源做简谐运动的图像如图（b）所示，则下列说法正确的是（　　） A．波源的振动方程为 B．内位于波源的质点运动的路程为 C．该波的传播速度可能为 D．该波的传播速度可能为 【答案】C 【详解】A．由图（b）可知，波源的振幅和周期分别为、 则圆频率为 所以波源的振动方程为，故A错误； B．由题可知 故路程为，故B错误； CD．第1种情况，如图所示。 则，此时波速为 第2种情况，如图所示。 则，此时波速为 第3种情况，如图所示。 则，此时波速为 第4种情况，如图所示。 则，此时波速为 综上，该简谐横波传播速度的大小可能值为、、，故C正确，D错误。 故选C。 30．（2026·安徽池州·二模）一列沿x轴负方向传播的简谐横波，平衡位置为，处的两个质点M、N的振动图像如图甲、乙所示，且M、N两质点之间有时出现一个波峰，有时出现两个波峰，求： (1)质点M在0至9s内运动的路程； (2)这列波的波长与波速。 【答案】(1) (2)， 【详解】（1）根据甲图可知，周期，质点M在0至9s内振动了，则质点M的路程 （2）根据甲、乙图可知，质点M、N间的距离 由于M、N两质点之间有时出现一个波峰，有时出现两个波峰，则上式中 解得波长 根据 考向5 波的干涉 衍射 31．（2026·浙江绍兴·二模）如图1所示，频率相同的简谐波源、分别位于、，轴左右两侧存在两种不同的均匀介质。时，两波源开始沿轴振动，两列简谐波沿轴相向传播，波在介质Ⅰ中的传播速度为。质点的平衡位置位于处，其振动图像如图2所示，则（　　） A．产生的波先到质点 B．两波源起振方向相反 C．之间有4个振动加强点 D．内，质点经过的路程为 【答案】C 【详解】A．波源产生的简谐波在介质Ⅰ中传播的距离，速度，用时 剩余在介质Ⅱ中传播，波源到质点的距离 由振动图像知，第一列波在到达质点A，第二列波在时到达质点A。若产生的波先到质点，则波在介质Ⅱ中的波速 则产生的波到质点的时间为 若产生的波先到质点，则波在介质Ⅱ中的波速 则产生的波到质点的时间为 综上，产生的波先到质点，故A错误； B．产生​的波在时先到达质点A后，质点A从平衡位置向上振动，说明起振方向向上；在时，质点A回到平衡位置向下振动，此时产生的波到达质点A，使质点A的振幅减小，说明​起振方向向上，因此两波源起振方向相同，故B正确； C．两波源起振方向相同时，到两波源路程差为波长的整数倍的点振动加强。由振动图像得周期，介质Ⅱ中的波长 在时，产生​的波到达点，此时产生​的波传播到 设频率相同的简谐波源、分别位于、处，沿轴向两侧传播，则之间任意点到两波源的路程差为 可得 当（为整数）时为振动加强点，则可取-2，-1，0，1，则振动加强点为，，，，共有4个加强点，故C正确； D．在时间内A未振动，路程为0。在时间内只有带动的振动，振幅为，半个周期的路程为 在时间内两波叠加，振幅为，一个半周期的路程为 总路程为，故D错误。 故选C。 32．（2026·湖南衡阳·模拟预测）如图所示，在某种均匀弹性介质中的x轴上坐标分别为和的Q、P两点有两波源，时两波源同时开始沿y轴方向振动，产生的两列简谐横波沿x轴相向传播，时的波形如图所示。质点M的平衡位置坐标为，下列说法正确的是（　　） A．P点发出的乙波波速较大 B．两列波不会产生稳定的干涉现象 C．M点为振动减弱点，振幅为 D．0~10s内质点M通过的路程为 【答案】D 【详解】A．波速由介质决定，故两列波的波速相等，故A错误； B．由波形图知两列波的波长均为，又 故两波源的频率相同，相位差恒定，是相干波，故两列波相遇会产生稳定的干涉现象，故B错误； C．两波源的振动步调相反，又波程差 故M点为振动加强点，振幅为，故C错误； D．由题意知，P波源产生的波先经传至M点，而Q波源产生的波传至 M点需要时间为 在时间内，P波源产生的波引起M点通过的路程为 在最后，两列波叠加共同引起M点通过的路程为 故0~10s内质点M通过的路程共为，故D正确。 故选D。 33．（2026·浙江宁波·二模）如图1所示，波源分别位于和处的两列简谐横波沿x轴相向传播，波速均为0.2m/s。时刻两波源同时起振，振动图像均如图2所示。下列说法正确的是（　　） A．两列波的波长均为0.2m B．0~10s内，处质点经过的路程为50cm C．和处质点的速度始终相同 D．两列波叠加稳定后，间有9个质点的振幅为10cm 【答案】BC 【详解】A．两列波的周期为T=2s，则波长均为，A错误； B．左侧波传到x=0位置的时间，右侧波传到x=0位置的时间，可知0~8s内x=0处的质点振动5s=2.5T，经过的路程为s=2.5×4A=50cm；因x=0的位置到两波源的距离之差为，可知该点振动减弱，振幅为零；则t=8s后，x=0处的质点不振动，则0~10s内，处质点经过的路程为50cm，B正确； C．因左侧波传到点和右侧波传到点的时间相同，即两点同时起振且振动方向相同；而左右两列波又同时传到和处，则和处的质点振动情况总相同，即速度始终相同，C正确； D．两列波叠加稳定后，间振动加强点的坐标满足即，当n=0时x=0.5m；n=1时x=0.7m，x=0.3m；n=2时x=0.9m，x=0.1m；n=3时x=1.1m；n=4时x=1.3m；n=5时x=1.5m；即有8个质点的振幅为10cm，D错误。 故选BC。 34．（2026·浙江嘉兴·二模）如图所示，平面直角坐标系xOy的y轴在介质1和介质2的分界面上，两个完全相同的波源、分别位于和，为y轴上一点。时两波源同时开始垂直于xOy平面向纸外起振，形成频率1Hz的简谐波向周围传播，当发出的简谐波刚到达P点时，O点恰好第一次经过平衡位置向纸内振动，已知简谐波在介质1和介质2中传播速度之比为，则（　　） A．简谐波在介质2中传播时波长为2m B．两列波在x轴上刚相遇的坐标是 C．y轴上相邻两振动加强点的振动步调相反 D．x轴上的振动减弱点只有12个 【答案】BD 【详解】A．已知到的距离，到的距离为，频率，故周期。 设波在介质1中速度为，介质2中为，。当的波刚到时，第一次经过平衡位置向纸内振动。 波从传到的时间，波传到后，起振方向向外，经过第一次到达平衡位置向里，故。 解得，；波长，，A错误； B．当的波向右传播到O点时，正好向左传播到点（2，0）位置。 两波在O点与（2，0）区间的波速相同，故在其中点相遇，即相遇点的坐标为（1，0），B正确； C．y轴上任意点到、的距离相等，，相位差 振动加强条件为，得，相邻加强点对应和，相位差，振动步调相同，C错误； D．振动减弱条件为相位差，仅考虑（和全为加强，无减弱点） （介质1），解得共有个减弱点； （介质2），解得共有个减弱点； 总减弱点共，D正确。 故选BD 。 35．（2026·山东德州·模拟预测）如图所示，操场上的、两点分别放置完全相同的声源，相距（为声波的波长），两声源的振动频率相同、相位相同。某同学从点出发，沿与连线垂直的方向向前进，则第一次听到声音干涉相消的位置与的距离为（　　） A． B． C． D． 【答案】A 【详解】干涉相消点到两波源的距离之差等于半波长的奇数倍，在点到两波源的距离之差为，沿着方向前进到两波源的距离之差越来越小，设第一次遇到干涉相消点的位置为P，则 根据几何关系可得 联立解得 故选A。 第 1 页 共 5 页 学科网（北京）股份有限公司 $