第3讲　机械波 专项训练 -2027届高考物理一轮复习

**基本信息** 以高考真题与模拟题为载体，构建"概念理解-图像分析-多解突破-综合应用"的递进式训练体系，强化波的传播规律与图像关联的科学思维。 **专项设计** |模块|题量/典例|方法提炼|知识逻辑| |----|-----------|----------|----------| |波的传播与图像|2题（安徽卷/深圳模拟）|振动方向与传播方向判断、v=λ/T应用|从纵波/横波概念切入，建立波速-周期-波长关系| |图像关联应用|1题（惠州期末）|波形图与振动图像互判技巧|通过质点振动周期推导波的传播过程| |多解问题|1题（巴中检测）|周期性多解公式Δx=λ(n+Δφ)应用|结合波传播双向性构建多解模型| |波的干涉|1题（广东卷）|干涉加强/减弱条件判断|基于波的叠加原理分析振动极值点| |综合提升|5题（黑吉辽蒙卷等）|波源定位、多过程问题拆解|整合波动规律与运动学公式解决复杂情境|

第3讲　机械波 (分值:60分) 选择题:1~5题每小题5分,6~9题每小题6分,共49分 基础对点练 题组一　波的传播与图像 1.(2025安徽卷)如图所示,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 2.(2025广东深圳模拟预测)某人握住轻绳的一端上下抖动,使绳子振动起来,t=0时刻的波形图如图所示,此时质点A位于波峰,质点B开始振动,A、B两质点平衡位置间的距离为0.9 m。t=3 s时质点C开始振动,B、C两质点平衡位置间的距离为9 m。若将该绳波视为简谐横波,下列说法正确的是(　　) A.手的起振方向向上 B.该绳波的波速大小为3 m/s C.手抖动的频率是2 Hz D.t=0.2 s时质点B向下运动 题组二　波的图像与振动图像的关联应用 3.(2026广东惠州期末)一列简谐横波在均匀介质中平行于x轴方向传播,图甲是t=0时该波的波形图,图乙是x=1 m处质点的振动图像。则t=6 s时该波的波形图为(　　) 题组三　波的多解问题 4.(多选)(2026四川巴中高三检测)某介质中,一列沿x轴正方向传播的简谐横波,在0时刻的波形如图中实线所示,1 s时的波形如图中虚线所示。关于该列简谐横波,下列说法正确的是(　　) A.波速可能为5 m/s B.介质中质点的振动周期可能为6 s C.介质中质点的振动频率可能为 Hz D.t=1.5 s时,平衡位置位于3 m处的质点可能到达波峰 题组四　波的干涉 5.(2025广东卷)关于受迫振动和多普勒效应,下列说法正确的是(　　) A.系统的固有频率与驱动力频率有关 B.只要驱动力足够大,共振就能发生 C.应用多普勒效应可以测量车辆的速度 D.观察者与波源相互远离时,接收到的波的频率比波源的频率大 综合提升练 6.(2025黑吉辽蒙卷)平衡位置在同一水平面上的两个振动完全相同的点波源,在均匀介质中产生两列波。若波峰用实线表示,波谷用虚线表示,P点位于其最大正位移处,曲线ab上的所有点均为振动减弱点,则下列图中可能满足以上描述的是(　　) 7.(多选)(2026广东汕头检测)在音乐厅中,小提琴抒情醇美,音域较宽,大提琴气势宏大,具有宽广的中音域,音乐厅中各种乐器相互配合,让听众体验音乐的美妙与魅力。下列说法正确的是(　　) A.小提琴和大提琴发出的声波不会产生明显的干涉现象 B.频率越高的声音越容易发生明显的衍射现象 C.音乐厅中的声音传进墙面上的吸音材料后频率不会改变 D.小提琴声可在真空中传播 8.(多选)(2026广东惠州期末)湖面上有相距为10 m的甲、乙两条小船,一列水波正在水面上从甲船到乙船沿着连线方向传播,波速为20 m/s,波长大于5 m。某时刻甲船位于平衡位置且向下运动,此时乙船刚好到达波峰,下列说法正确的是(　　) A.此时刻甲船的加速度等于零 B.这列水波的波长可能为10 m C.这列水波的波长可能为40 m D.两小船上下浮动的周期可能为4 s 9.(2025云南卷)如图所示,均匀介质中矩形区域内有一位置未知的波源。t=0时刻,波源开始振动产生简谐横波,并以相同波速分别向左、右两侧传播,P、Q分别为矩形区域左右两边界上振动质点的平衡位置。t=1.5 s和t=2.5 s时矩形区域外波形分别如图中实线和虚线所示,则(　　) A.波速为2.5 m/s B.波源的平衡位置距离P点1.5 m C.t=1.0 s时,波源处于平衡位置且向下运动 D.t=5.5 s时,平衡位置在P、Q处的两质点位移相同 10.(11分)(2024广东广州阶段练习)如图甲所示,一个不计重力的弹性绳水平放置,O、b、c是弹性绳上的三个质点。现让质点O从t=0时刻开始,在竖直面内做简谐运动,其位移随时间变化的振动方程为y=20sin 10πt cm,形成的简谐波同时沿该直线向Ob和Oc方向传播。在t=0.4 s时,波恰好第一次传到质点b处,O、b两质点平衡位置间的距离L1=0.8 m,O、c两质点平衡位置间的距离L2=0.6 m。求: (1)此横波的波长和波速; (2)计算0~1.0 s的时间内质点c运动的总路程,并在图乙中画出t=1.0 s时刻向两方向传播的大致波形图。(画波形图时不要求解题过程) 答案： 1.D　解析 弹簧上形成的波的振动方向与传播方向平行,所以弹簧上形成的波是纵波,故A错误;同一介质中,波的传播速度相同,推、拉弹簧的周期越小,由公式λ=vT可知,波的周期越小,波长越短,故B错误;标记物振动的速度反映的是标记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;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。 2.B　解析 根据t=0时刻的波形图,因B点刚起振,且起振方向向下,可知手的起振方向向下,选项A错误;该绳波的波速大小为v= m/s=3 m/s,选项B正确;由题图可得=0.9 m,解得λ=1.2 m,则手抖动的频率是f= Hz=2.5 Hz,选项C错误;周期为T=0.4 s,则t=0.2 s时质点B在平衡位置向上运动,选项D错误。 3.B　解析 由题图甲可知t=0时刻x=0处质点处于波峰位置,由题图乙可知周期为T=4 s,则经过Δt=6 s=T,即t=6 s时x=0处质点处于波谷位置,故选B。 4.BD　解析 从题图中可知波在Δt=1 s时间内传播的距离Δx=λ(n=0,1,2,…),根据波速v=,得v=(6n+1) m/s,由v=,得T= s,由f=,得f=,故B正确,A、C错误;由Δx'=vΔt',得Δx'=(9n+1.5) m,当n=0时,Δx'=1.5 m,位于1.5 m的波峰传到3 m处,D正确。 5.C　解析 系统的固有频率只与系统本身有关,与驱动力频率无关,当驱动力频率与系统固有频率相等时发生共振,A、B错误;根据多普勒效应可知,当观察者与波源相互远离时,接收到的频率小于波源的频率,观察者与波源相互靠近时,接收到的波的频率比波源的频率大,所以应用多普勒效应可以测量车辆的速度,C正确,D错误。 6.C　解析 P点位于最大位移处,为两实线交点。两波源位置如图中S1、S2所示,曲线ab上的所有点均为振动减弱点,则曲线ab应在以S1、S2为焦点的双曲线的一支上。故选C。 7.AC　解析 若想产生明显的干涉现象,两列声波的频率需相同,小提琴和大提琴发出的声波频率不同,发出的声波不会产生明显的干涉现象,故A正确;波长越长越容易发生衍射,频率越高的声音,其波长越短,越不容易发生衍射,故B错误;声音的频率由声源决定,声音传进墙面上的吸音材料后频率不会改变,故C正确;机械波不能在真空中传播,故D错误。 8.AC　解析 甲船位于平衡位置时,位移为零,当x=0时,加速度a=0,故A正确。若两船相距Δx=10 m,则两船距离满足Δx=λ(n为整数),又λ=10 m,解得n=0.75,非整数,故B错误。同理,代入λ=40 m,解得n=0,是整数,故C正确。周期T=,又Δx=10 m,v=20 m/s,解得T=,当n=0时,T=2 s;当n=1时,T= s,均不等于4 s,故D错误。 9.D　解析 根据题图可知λ=4 m,且T=2.5 s-1.5 s,即T=2 s,故波速为v==2 m/s,A错误;设波源的平衡位置与P点的距离为x0,根据左侧t=1.5 s时的波形,可知=1.5 s,解得x0=1 m,B错误;根据题图中左侧实线波形,结合同侧法,可知波源的起振方向向下,由于t=1.0 s=T,因此此时波源处于平衡位置且向上运动,C错误;由B选项解析中x0=1 m,可知波源的平衡位置与Q点的距离为x1=3 m,故波传到P、Q两点的时间分别为t0==0.5 s,t1==1.5 s,故t=5.5 s时,平衡位置在P、Q处的两质点已经振动的时间分别为t0'=5.5 s-0.5 s=T,t1'=5.5 s-1.5 s=2T,由于波源的起振方向向下,因此当t=5.5 s时,P处质点处于平衡位置且向上振动,Q处质点处于平衡位置且向下振动,由此可知此时平衡位置在P、Q处的两质点位移相同,D正确。 10.答案 (1)0.4 m　2 m/s　(2)2.8 m　图见解析 解析 (1)在t=0.4 s时,波恰好第一次传到质点b处,则波速为v= m/s=2 m/s 根据振动方程可知=10π rad/s 解得T=0.2 s 根据波速与波长的关系有v= 解得λ=0.4 m。 (2)波传播到c质点的时间Δt1==0.3 s 则0~1.0 s的时间内质点c运动的时间为1.0 s-0.3 s=0.7 s=3T+T 可知,0~1.0 s的时间内质点c运动的总路程为x=3×4A+2A=14A=14×20 cm=2.8 m 根据振动方程可知,O点起振方向沿y轴正方向,由于1.0 s=5T,即t=1.0 s时刻,O点处于平衡位置向上振动,根据同侧法,可以作出波形图如图所示 7 学科网（北京）股份有限公司 $