摘要:
**基本信息**
以解题口诀为方法核心,按波形基础规律、周期多解、双图互推、波现象应用递进,精选高考真题构建机械波专项突破体系
**专项设计**
|模块|题量/典例|方法提炼|知识逻辑|
|----|-----------|----------|----------|
|波形图速判|8题(含2026云、鄂等真题)|上下坡同侧判振动,λ/A直接读取|从波的传播本质(质点不迁移)到基础量计算,构建波速公式应用逻辑|
|周期双向多解|7题(含2026湘、冀压轴题)|通式叠加nλ/nT,优先最短时空|基于波传播方向与周期性,建立多解问题数学模型,突破丢解难点|
|双图联动互推|7题(含2026鲁、浙图像题)|x-t单点时序与y-x全场波形联立|通过振动-波动图像关联,实现T/λ/波速三量互推,强化时空观念|
|波现象荟萃|8题(含超声检查、人浪情境题)|干涉波程差判强弱,多普勒频移规律|整合叠加/干涉/衍射/多普勒效应,结合科技情境深化波的相互作用观念|
内容正文:
第29讲 机械波题型专项训练
〖组卷模式:解题口诀+高考考向+题型专练〗
题型01 波形图速判-波的基础规律深挖 1
题型02 周期双向-波动多解难点攻坚 8
题型03 双图联动-振动图像与波动图像互推 14
题型04 波现象荟萃-叠加干涉衍射多普勒 21
题型01 波形图速判-波的基础规律深挖
解题口诀:波传质点不迁移,上下坡同侧判振动;一图读出λ与A,波速介质定,频率随波源;所有质点起振方向完全相同。
高考考向:选择题基础送分考点,区分横波、纵波传播特点;依托波形图快速判定传播方向与质点振动方向,提取波长、振幅基础物理量,陷阱集中在质点随波迁移易错误区
1.(2026·广西·高考真题)一列声波在空气中传播,波速是340米每秒,声波的频率是1000赫兹,则该声波的波长为( )
A. B. C. D.
【答案】A
【详解】波速、波长、频率满足波的基本关系
变形可得波长计算公式
代入题干数据,
计算得
故选A。
2.(2026·四川·高考真题)如图所示,空气中水平放置两端开口的圆柱形长管、管内有a、b、c三个位置,a、b距离为,c在b右侧。持续驱动活塞使其在a、b间做周期为的简谐运动,管内形成稳定机械波。声波在空气中的传播速度取,管足够长。则( )
A. 管内机械波为横波 B. 管内机械波的振幅为
C. 管内机械波的波长为 D. 每秒有10个完整的波经过位置c
【答案】D
【详解】A.根据题意可知,管内机械波振动方向与传播方向平行,则管内机械波为纵波,故A错误;
B.活塞在间做简谐运动,且间距离为,则管内机械波的振幅为,故B错误;
C.管内机械波的波长为,故C错误;
D.管内机械波的周期为,则每秒有个完整的波经过位置,故D正确;
故选D。
3.(2026·浙江1月卷·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。
4.(2026·山东·高考真题)波源在时开始振动,产生一列沿轴正方向传播的简谐横波。时质点刚好开始振动,质点与的平衡位置相距。某时刻的波形如图所示,下列说法正确的是( )
A. 波速为
B. 波长为
C. 从图示状态经过,M和速度相同
D. 从图示状态经过,M和偏离平衡位置的位移相同
【答案】BD
【详解】B.根据题图有
可得波长,故B正确;
A.结合B项分析可知
所以该波的波速,故A错误;
C.从题图示状态经过,则波沿轴正方向传播了,故从平衡位置运动到了波峰位置,速度为0,N从波谷位置运动到了平衡位置,速度最大,显然两点速度不同,故C错误;
D.该波的周期
从图示时刻计时,的振动方程为
N的振动方程为
经后,,故D正确。
故选BD。
5.(2026·山西陕西·高考真题)一列简谐横波在均匀介质中沿直线传播,为介质中平衡位置相距的两个质点。时刻的波形图如图,时振动至波谷,时第一次回到波峰,则( )
A. 波的周期为 B. 波速为
C. 波的振幅为 D. 内质点的路程为
【答案】AC
【详解】A.根据题意由图可知,时,质点 在波峰,时 第一次回到波峰,则波的周期为,故A正确;
B.由于时振动至波谷,则时,质点沿 轴负方向振动,则波沿 轴正方向传播,质点由波峰振动到此位置的时间为,则质点的振动传播到质点 需要,则波速为,故B错误;
CD.设波的振幅为,结合上述分析可知,质点的振动方程为
再有时,
解得
经过时间,质点通过的路程为,故C正确,D错误。
故选AC。
6.(2026·云南·高考真题)如图所示,均匀介质中的三个质点S、P、Q,它们分别静止于直角坐标系Oxy平面内的(0,0)、(-2,0)和(4,3)处。t = 0时刻,S从平衡位置开始垂直Oxy平面向上振动,振动频率为2Hz,形成向外传播的简谐横波,图中实线圆表示某时刻相邻的两个波峰,则( )
A. 该波的波速大小为8m/s B. t = 0.125s时,P位于波峰
C. 该波传播到P、Q的时间差为0.75s D. t = 1.25s以后,P、Q的位移始终相同
【答案】C
【详解】A.由题知实线圆表示某时刻相邻的两个波峰,则该波波长λ= 2m,且已知频率为2Hz,根据v=λf=4m/s
故A错误;
B.已知t=0时刻,S从平衡位置开始垂直Oxy平面向上振动,则波从波源S传播到P需要
而t = 0.125s < 0.5s,则t = 0.125s时,P位于平衡位置,故B错误;
C.根据几何关系可知Q距离波源S有5m,则该波传播到P、Q的时间差为
故C正确;
D.P、Q所在的波面相距3m,为,则t = 1.25s以后,P、Q的位移始终相反,故D错误。
故选C。
7.(2026·湖北·高考真题)一列简谐横波沿轴传播,波速为。时刻的波形图如图所示,此时处的质点 的振动方向沿 轴负方向,和处的质点均处于平衡位置。
(1)求波的传播方向、波长和周期。
(2)从时刻开始,经多长时间质点第二次到达平衡位置?
【答案】(1)沿x负方向传播,,(2)
【小问1详解】
根据题意时刻质点P的振动方向沿y轴负方向,根据同侧法可知波沿x负方向传播,根据图像可知波长
周期为
【小问2详解】
根据波传播的特性,当时处质点的振动形式传播到P位置时,质点P第一次到达平衡位置,需要的时间为
故质点P第二次到达平衡位置时经过的时间为
8.如图所示,竖直轻弹簧一端固定在点,另一端连接小球,构成弹簧振子。振子在轴上的、两点间做简谐运动,简谐运动的周期,振幅。时刻,小球从平衡位置点开始沿轴正方向运动。小球右侧连接一根水平轻质弹性绳,小球持续上下振动,激发出沿轴正方向传播的简谐横波,波速。绳上质点的平衡位置坐标,不计空气阻力与绳的能量损耗。
(1)求该简谐横波的波长,以及弹性绳上所有质点的起振方向;
(2)求波从波源传播到质点的过程中,波源(小球)通过的路程;
(3)若绳上有一质点(图中未标出),质点与质点平衡位置之间的距离,从波刚好传到质点开始计时,再经过,求此时质点相对平衡位置的位移。
【答案】(1),沿轴正方向(2)(3)或
【详解】(1)由波速公式
代入数据得该简谐横波的波长
由时刻小球(波源)沿轴正方向运动,可知所有质点起振方向均为沿轴正方向。
(2)波传到质点所用的时间
在这段时间内,波源(小球)完成振动的周期数为个周期
小球通过的路程
(3)①若点在点右侧:
波从点传到点所需的时间
从波刚传到开始计时,经过
则此时质点实际振动的时间为
因为周期,故
质点起振方向向上,经过四分之一周期时,它刚好从平衡位置运动到正的最大位移处
所以此时质点相对平衡位置的位移为
②若点在点左侧:
波传到点需要的时间为
则此时质点实际振动的时间为
在这段时间内,其经历的周期数为个周期,最后质点回到波谷
所以此时质点相对平衡位置的位移为
综上所述,此时质点相对平衡位置的位移为或。
题型02 周期双向-波动多解难点攻坚
解题口诀:波形可左亦可右,时空周期衍生多解;位移时差叠加nλ、nT,写出通式再取特值,优先计算最短距离、最小时间。
高考考向:区分度中档多选压轴,依托波形平移、两点振动时间差设置多解问题;学生极易遗漏传播方向、忽略周期性整数解,属于高频丢分难点。
9.(2026·湖南·高考真题)如图,均匀介质中有且仅有一个点波源产生简谐横波在xy平面内传播,A(4,3)、B(4,0)在xy平面内。某时刻,A处质点位于波峰,B处质点位于波谷。下列说法正确的是( )
A. 若波源在(0,0)处,波长可能为1m B. 若波源在(0,0)处,波长可能为2m
C. 若波源在(0,3)处,波长可能为3m D. 若波源在(0,3)处,波长可能为4m
【答案】B
【详解】已知某时刻A处质点位于波峰,B处质点位于波谷,因此A、B两点的波程差应满足半波长的奇数倍(n=0,1,2,…)
AB.若波源在(0,0),由坐标可推得A点到波源距离
B点到波源距离
波程差
代入得
解得
当时,(非整数)
当时,
故A错误,故B正确;
CD.若波源在(0,3),则A点到波源距离
B点到波源距离
波程差仍为,同样有
当时,,无整数解
当时,,无整数解
故CD错误。
故选B。
10.(2026·河北·高考真题)下图为一列沿轴正方向传播的简谐横波在时的波形(中间部分未画出),此时平衡位置在的质点处于波峰。
(1)写出该波的波长,以及在范围内的所有可能值。
(2)若平衡位置位于原点处的质点在内通过的路程为,求该波的周期和波速。
【答案】(1),11m和13m (2)0.8s,2.5m/s
【小问1详解】
相邻波峰(或波谷)间距等于波长,根据时的波形图可知该波的波长为
由图可知,平衡位置处于波峰的质点满足
在范围内的可能值有时,
时,
在范围内的所有可能值有11m和13m。
【小问2详解】
由题意可知,振幅,
则有
由波速公式有
解得,
11.一列沿x轴传播的简谐横波,时刻的波形如图中实线所示,时刻的波形如图中的虚线所示,则( )
A.时,质点P的振动方向一定沿y轴正方向
B.波的周期可能为0.27s
C.波的频率可能为1.25Hz
D.波的传播速度可能为
【答案】C
【详解】A.如果简谐横波沿x轴正方向传播,由波形平移法可知时,质点P的振动方向沿y轴正方向;如果简谐横波沿x轴负方向传播,由波形平移法可知时,质点P的振动方向沿y轴负方向,故A错误;
BC.如果简谐横波沿x轴正方向传播,则有(,,)
解得周期为(,,)
当时,可得周期为,则频率为
当时,可得周期为
如果简谐横波沿x轴负方向传播,则有(,,)
解得周期为(,,)
当时,可得周期为,故B错误,C正确;
D.由图可知波长为,如果简谐横波沿x轴正方向传播,由于周期为(,,)
则波速为(,,)
当时,可得
如果简谐横波沿x轴负方向传播,由于周期为(,,)
则波速为(,,)
当时,可得,故D错误。
故选C。
12.如图甲所示,一列简谐横波沿水平直线传播,a、b为介质中相距30m的两个质点,某时刻a、b两质点正好都经过平衡位置,且a、b间只有一个波峰。已知这列波波源做简谐运动的图像如图乙所示,则下列说法正确的是( )
A.波源的振动方程为x=2sinπt(cm)
B.40s内位于波源的质点运动的路程为80cm
C.该简谐横波传播速度的大小可能为7.5m/s
D.该简谐横波传播速度的大小有四个可能值
【答案】BC
【详解】A.从图乙振动图像可得:振幅,周期,因此角频率
波源的振动方程为,故A错误;
B.一个周期内质点振动路程为,,总路程为,故B正确;
CD.已知、都在平衡位置,间距,且、间只有一个波峰,共3种情况:
、间无波谷:,得,波速
、间有1个波谷:,得,波速
、间有2个波谷:,得,波速
因此波速大小有3种可能,其中包含,故C正确,D错误。
故选BC。
13.一列简谐横波在0时刻的波形如图中实线所示,0.5 s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0.4 s
B.时刻,平衡位置坐标为1 m处的质点速度沿y轴正方向
C.若该横波沿x轴负方向传播,则横波的传播速度大小可能为
D.若该横波沿x轴正方向传播,则横波的传播速度大小可能为
【答案】AC
【详解】A.若该横波沿x轴正方向传播,则有
可知n=1时,周期为0.4s,故A正确;
B.由于波的传播方向不确定,故无法判断质点的振动方向,故B错误;
C.由图可知该波波长为4m,若该横波沿x轴负方向传播,则有
则波速
可知n取0时,波速为6m/s,故C正确;
D.若该横波沿x轴正方向传播,则波速
联立整理得
可知波速为25m/s,n值非整数,故D错误。
故选AC。
14.一列沿轴传播的简谐横波,在时刻的波形如图中实线所示,在时刻的波形如图中虚线所示,质点的平衡位置位于处,波的周期为(未知)。
(1)若波沿轴正方向传播,求该波的最小波速;
(2)若波沿轴负方向传播,且,写出处的质点的振动方程;
(3)若波沿轴负方向传播,且,求质点第一次出现波谷的时刻。
【答案】(1)(2)(3)
【详解】(1)若波沿轴正方向传播,至少传播
又
最小速度
(2)若波沿轴负方向传播,由图像可知,波长为,,设波速为,则有
得
则周期为
处的质点的振动方程为
由图可知,
其中
联立解得
(3)若波沿轴负方向传播,且,设波速为,则有
,则,解得
质点坐标,时刻右侧第一个波谷的坐标
则第一次出现波谷的时刻为
15.(2026·贵州·高考真题)图(a)是绳波在某时刻的照片。设该绳波为简谐横波,以绳中各质点平衡位置的连线为轴、质点振动方向为轴,建立如图(b)所示的直角坐标系,图中实线、虚线分别表示和时绳波的图像。若该绳波沿轴负方向传播,周期大于。
(1)求绳波的波长和振幅;
(2)求绳波的周期和传播速度;
(3)在图(c)中,画出时绳波在0~2.0 m内的图像。
【答案】(1), (2), (3)
【小问1详解】
由题图(b)可知绳波的波长为
振幅
【小问2详解】
由于绳波沿x轴负方向传播,则由题图(b)可知绳波从到,传播的时间为
由于
则n只能取0,解得
则波速
【小问3详解】
时间,则此时的波形为时的图像沿x轴负方向传播半个周期,0~2.0 m内的图像为题图中实线关于x轴对称的图像,如图所示
题型03 双图联动-振动图像与波动图像互推
解题口诀:x-t记录单点时序,y-x定格全场波形;双图联立锁定T、λ、波速,定点对齐位移状态,双向传播分类讨论不漏解。
高考考向:新高考高频多选核心题型,结合两类图像读取周期、波长,推导任意时刻质点振动状态;时空图像概念易混淆,是命题人设置易错选项热门载体。
16.一列沿着轴正方向传播的横波,在时刻的波形如图甲所示,图甲中某质点的振动图像如图乙所示。下列说法正确的是( )
A.该波的波速为4m/s
B.图乙可以表示质点的振动图像
C.质点在时的位移最大
D.质点经过1s沿轴正方向移动2m
【答案】C
【详解】A.由题图可知波长和周期分别为,;则该波的波速为,故A错误;
B.由于波沿x轴正方向传播,图甲中结合波形平移法可得,在时,质点在平衡位置,且向下振动,因此图乙不可以表示质点的振动图像,故B错误;
C.由于
因此时,质点处于波峰位置,此时位移最大,故C正确;
D.质点只在其平衡位置上下振动,不会随波的传播方向迁移,故D错误。
故选C。
17.2026美加墨世界杯激战正酣,点燃夏日激情。某场比赛中观众们进行“人浪”游戏,从看台区到区的观众依次做出下列动作:起立—举起双臂—坐下,呈现类似波浪的效果。将“人浪”简化为简谐横波,取某时刻为计时起点,以某位观众平衡位置作为坐标原点沿水平方向建立轴,如图所示,甲为时的部分波形,乙为观众的振动图像。则( )
A.该波沿轴负方向传播
B.时,的加速度比的加速度大
C.内,运动的路程为90cm
D.的振动方程可表示为
【答案】D
【详解】A.由图乙可知t=0.4s时,Q沿y轴正方向运动,结合图甲,同侧法可知,该波沿x轴正方向传播,故A错误;
B.由图乙可知,波的周期T为0.4s,0.1s恰好为四分之一个周期,因此时,P在平衡位置上方且未在波峰处,而Q恰好到波峰处,故此时Q的回复力比P的大,根据可知,Q的加速度比P的加速度大,故B错误;
CD.由图甲可知,该波波长为8m、振幅A为30cm,因此该波在t=0.4s时的波动方程为
因为P在x=3m处,故此时P的纵坐标为
设P的振动方程为
将t=0.4s和代入方程,解得
因此P的振动方程为
故t=0.7s时,P的位移为
因为0.4s∼0.7s的时间间隔恰好为四分之三个周期,因此该段时间P运动的路程一定小于4A,故该段时间内P的运动路程为,故C错误,D正确。
故选D。
18.一列简谐横波沿轴传播,图甲是时刻的波形图,图乙是处的质点振动图像,质点平衡位置在处。下列说法正确的是( )
A.波速为
B.波向轴负方向传播
C.时,和相距
D.时,位于波谷位置
【答案】D
【详解】A.由图可知波长,周期T=2s,可得波速为,A错误;
B.由图乙可知t=1s时质点P在平衡位置向上振动,结合波形图可知,波向轴正方向传播,B错误;
C.时,P在波峰,Q在波谷,沿y方向相距10cm,沿x方向相距2m,则和距离大于,C错误;
D.时,P处于波峰位置,因PQ平衡位置相差半个波长,可知位于波谷位置,D正确。
故选D。
19.如图所示,图甲为一列简谐横波在时刻的波形图,图乙为质点的振动图像,是平衡位置在处的质点,下列说法正确的是( )
A.该波沿轴正方向传播
B.该波的周期为
C.该波在、两点间传播时间为
D.质点的振动方程为
【答案】BC
【详解】A.由图乙可知,时刻质点P沿y轴正方向运动,结合图甲可知,该波沿x轴负方向传播,故A错误;
BC.时质点P的位移等于振幅的,且
所以质点P、Q的平衡位置之间的距离为
同理有
解得
该波在PQ之间的传播时间为,故BC正确;
D.振幅A=20cm,角频率
设质点P的振动方程为
t=0时刻质点P位移为10cm,代入解得
所以质点P的振动方程为,故D错误;
故选BC。
20.图甲为一列简谐横波在时的波动图像,图乙为该波中处质点的振动图像,根据图像分析,下列说法正确的是( )
A.该简谐横波沿x轴负方向传播
B.该简谐横波的波速大小为
C.质点P振动后在任意一个内的路程均为
D.在时,质点的位移为
【答案】BC
【详解】甲图(波形图):波长
乙图(P点振动图):周期,时刻质点P向上振动,振幅
A.根据“上坡下、下坡上”,时P点向上振动,说明波沿x轴正方向传播,A错误;
B.波速公式,B正确;
C.,质点在半个周期内,无论从哪个位置开始运动,路程均为,C正确;
D.周期,,等效于;由振动图,质点在波峰,位移,D错误。
故选BC。
21.如图甲所示,平面处于均匀介质中,有两个波源、,它们分别位于和处。为介质中的一点,坐标为。时刻、同时开始做简谐运动,振动方向均垂直于平面,取垂直平面向外为轴的正方向,振动图像分别如图乙、丙所示。时,点开始振动。下列说法正确的是( )
A.点的起振方向为轴正方向
B.两波源形成的波在平面内可以形成稳定的干涉图样
C.在、的连线中间有5个振动加强点
D.在内,点通过的路程为
【答案】BD
【详解】A.由分析可知的波先传到M点,由于时波源的起振方向为轴负方向(丙图时向下振动),所以M点的起振方向为z轴负方向。故A错误;
B.由题图可知,两波源的周期相同,频率相同,相位差恒定(时在平衡位置向上振动,在平衡位置向下振动,相位差为),满足稳定干涉条件。所以两波源形成的波在平面内可以形成稳定的干涉图样,故B正确;
C.到M的距离为
根据时点开始振动可知,两列波的波速为
由题图可知,两波源的周期为
所以两列波的波长为
设在、的连线上有一点N为振动加强点,则N到、的波程差为
由于两个波源、分别位于和处,则有
因为两波源的步调相反,所以加强点的条件为
联立有
解得
则有
即在、的连线中间有4个振动加强点,故C错误;
D.由题图可知,两个波源、的振幅分别为,
的波在时到达点,的波传到M点的时间为
所以在内,M点只参与波的振动,由于
所以在内,M点通过的路程为
在内,M点同时参与两列波的振动,由于两列波步调相反,则合振幅为
振动时长为
则在内,M点通过的路程为
所以在内,点通过的路程为,故D正确。
故选BD。
22.如图所示,甲为一列简谐波在某一时刻的波形图,乙为介质中处的质点以此时刻为计时起点的振动图像,质点的平衡位置位于处,下列说法正确的是( )
A.这列波沿轴正方向传播
B.这列波的传播速度为
C.时,质点的加速度大于点的加速度
D.在时间内,质点向右移动了
【答案】AC
【详解】A.由乙图可知,时刻质点的速度向上,由波形的平移法可知,这列波沿轴正方向传播,故A正确;
B.由图可知,波长,周期,则波速为,故B错误;
C.时,质点在平衡位置向上运动,因周期,时运动到波峰位置,位移达到最大值,因质点的加速度大小与偏离平衡位置的位移大小成正比,可知此时质点加速度最大;而质点此时不在最大位移处,因此质点的加速度大于质点的加速度,故C正确;
D.机械波传播的是振动形式,介质质点只在平衡位置附近振动,不会随波迁移,故D错误。
故选AC。
题型04 波现象荟萃-叠加干涉衍射多普勒
解题口诀:两波相遇矢量叠加,相干三条件缺一不可;波程差判定强弱振动,半波长差值振动相消;孔缝尺寸近波长衍射清晰,靠近升频、远离降频多普勒。
高考考向:多知识点融合型选择题,关联考查波叠加原理、干涉强弱点判断、明显衍射条件;结合超声波测速、声波观测、天体测距等科技情境考查多普勒效应,贴合新高考情境化命题导向。
23.9月18日上午9点18分,沈阳上空响起防空警报,某条街道上驾车市民都自发停车鸣笛,参与”勿忘国耻、珍爱和平”的纪念活动。某同学走在人行路上,仔细听车辆的鸣笛声,结合所学的知识进行了如下判断,其中正确的是( )
A.两辆车发出的声波相遇,一定会在空气中产生干涉现象
B.声波遇到障碍物时,只有当障碍物尺寸小于波长时,才会发生衍射
C.声波遇到障碍物反射后,其频率保持不变
D.当鸣笛车辆与该同学发生相对运动时,声波的传播速度随之改变
【答案】C
【详解】A.波产生干涉的必要条件是两列波频率相同、相位差恒定、振动方向相同。两辆汽车的鸣笛频率不一定相同,不满足干涉的前提条件,不一定会产生干涉现象,故A错误。
B.衍射是波的固有属性,任何情况下波遇到障碍物都能发生衍射,障碍物尺寸与波长相近或小于波长只是发生明显衍射的条件,并非衍射发生的条件,故B错误。
C.声波的频率仅由波源决定,声波反射过程中波源不变,传播介质仍为空气,因此反射后声波频率保持不变,故C正确。
D.声波的传播速度仅由传播介质的性质(介质种类、温度)决定,与波源和观察者的相对运动无关,相对运动只会改变观察者接收到的频率,不会改变波的传播速度,故D错误。
故选C。
24.我国古代有一种古琴调弦技术,如下图,将一小纸人放在需要校准音准的弦上,然后拨动另一个音调准确的古琴上对应的琴弦,小纸人跳动越明显代表音调越准确。该调弦技术利用了( )
A.声波的多普勒效应 B.声波的干涉效应
C.声波的衍射效应 D.琴弦的共振原理
【答案】D
【详解】A.多普勒效应是波源与观察者相对运动时接收频率的变化,此处无相对运动,故不涉及多普勒效应,故A错误;
B.干涉效应是两列波叠加产生加强或减弱,此处只有一列波驱动另一弦振动,非干涉效应,故B错误;
C.衍射效应是波绕过障碍物或通过小孔传播,与此现象无关,故C错误;
D.共振原理是受迫振动的物体,当驱动频率等于固有频率时振幅最大。本题中,待校准弦受声波驱动,音调准确时发生共振,故D正确。
故选D。
25.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。规定垂直纸面向外为振动的正方向,波峰用实线表示,波谷用虚线表示。P点位于其正向最大位移处,曲线ab上的所有点均为振动加强点。则下列图中符合以上描述的是( )
A. B.
C. D.
【答案】B
【详解】P点位于其正向最大位移处,说明其处于波峰与波峰叠加。
曲线ab上的所有点均为振动加强点,说明连线上的所有点均为波峰与波峰或波谷与波谷叠加。
故选B。
26.如图为某超声波探头中的发生器(接收器)的结构图,当两压电晶片加上脉冲交变电压后发生共振,引起共振板振动发射超声波,已知压电晶片振动的固有频率。超声波射到两种不同介质的分界面上时会产生反射,反射的程度与两种介质的声阻抗(表示某种介质对超声波传播的阻碍能力)有关,两种介质的声阻抗相差越大,则反射越多。人体的声阻抗大概是空气声阻抗的3000倍,因此进行超声检查前,常用凝胶涂抹超声探头,以保证超声波最大限度地进入人体。当涂抹了凝胶的探头正对着某脏器发射脉冲超声波时,接收器测得发射和接收脉冲信号的时间差。已知超声波在空气中的传播速度v1=340 m/s,在人体内的传播速度v2=1540 m/s。下列说法正确的是( )
A.该超声波在人体内传播的波长约为
B.该脏器表面到探头的距离约为0.077 m
C.凝胶的声阻抗与人体的声阻抗大致相同
D.通过发射信号和接收信号的时间差确定脏器的位置,是利用了波的干涉
【答案】C
【详解】A.根据波长公式,该超声波在人体内传播的波长,故A错误;
B.超声波从探头传播到脏器表面并反射回来,经历的时间为 ,传播距离为 ,则脏器表面到探头的距离 ,故B错误;
C.由题意可知,两种介质的声阻抗相差越大,反射越多。为了减少超声波在探头与人体界面处的反射,使超声波最大限度地进入人体,凝胶的声阻抗应与人体的声阻抗大致相同,故C正确;
D.通过发射信号和接收信号的时间差确定脏器的位置,是利用了波的反射(回声定位)原理,而不是波的干涉,故D错误。
故选C。
27.甲乙两列简谐横波分别沿x轴正方向和负方向传播,两波源分别位于x轴-2m和12m处,甲波的波速为2m/s,如图所示为t=0时刻两列波的波形图,此时平衡位置在x轴2m和8m的P、Q两质点开始振动。质点M的平衡位置处于x轴5m处( )
A.乙波传播的速度比甲波的小
B.甲、乙两波能发生稳定的干涉
C.1.5s后质点M振动的振幅为1cm
D.3s时间内质点M振动的路程为15cm
【答案】BD
【详解】A.机械波的传播速度只由介质决定,所以乙波传播的速度与甲波传播的速度相等,故A错误;
B.由题图可知,甲、乙两波的波长相等,由于波速相等,所以频率相等,则甲、乙两波能发生稳定的干涉,故B正确;
C.由图像可知,两列简谐横波的波长均为
两列简谐横波传到M点的时间相同,均为
可知在时刻,两列简谐横波恰好传到M点,根据波形平移法可知,两列波在M点引起的起振方向相同,所以M点为振动加强点;1.5s后质点M振动的振幅为,故C错误;
D.质点振动的周期为
在内,M点静止不动;则3s时间内质点M振动的时间为
则在内质点M振动的路程为,故D正确。
故选BD。
28.甲、乙两列简谐横波在同一均匀介质中沿x轴相向传播,波速均为2m/s。t=0时刻二者在x=2m处相遇,波形图如图所示。关于平衡位置在x=2m处的质点P,下列说法正确的是( )
A.t=0.5s时,P偏离平衡位置的位移为0
B.t=0.5s时,P偏离平衡位置的位移为
C.t=1.0s时,P向y轴正方向运动
D.t=1.0s时,P向y轴负方向运动
【答案】BC
【详解】AB.在内,甲、乙两列波传播的距离均为
根据波形平移法可知,时,处甲波的波谷刚好传到P处,处乙波的平衡位置振动刚好传到P处,根据叠加原理可知,时,P偏离平衡位置的位移为,故A错误,B正确;
CD.在内,甲、乙两列波传播的距离均为
根据波形平移法可知,时,甲波的平衡位置振动刚好传到P处,处乙波的平衡位置振动刚好传到P处,且此时两列波的振动都向y轴正方向运动,根据叠加原理可知,时,P向y轴正方向运动,故C正确,D错误。
故选BC。
29.如图所示,两个位于和处的波源分别处在介质Ⅰ和Ⅱ中,是两介质的分界面,时刻两波源同时开始做简谐振动,沿轴正方向起振,沿轴负方向起振,振幅均为,分别产生沿轴相向传播的两列机械波。时介质Ⅰ的波恰好传到分界面,此时两波源都刚好第4次回到平衡位置,时,介质Ⅱ的波也刚好传到分界面。不计波传播过程的能量损失,则( )
A.波在介质Ⅰ和介质Ⅱ中的波速之比为
B.时刻处的质点第一次达到最大位移
C.在内处的质点的路程为
D.经过足够长时间后,在轴上区间共有9个振动加强点,有10个振动减弱点
【答案】AC
【详解】A.波在介质I的波速为
波在介质Ⅱ的波速为
波在介质I和介质Ⅱ中的波速之比为3:2,故A正确;
B.两列波的振动周期都是1s,t=3s时,介质Ⅱ的波刚好到达x=3m处,该点到两波源的波程差为0,两列波的相位差为,故为振动减弱点,而两列波的振幅相同,故t=3.25s时刻x=3m处的质点在平衡位置,故B错误;
C.t=2s时两波源都刚好第4次回到平衡位置,故两列波的周期都是1s,t=3s时,介质Ⅱ的波也刚好传到分界面,此后3s~10s两波源的振动形式均传到而产生干涉,因该点为振动减弱点始终处于平衡位置不动,则该点在2s~3s做一个周期的振动,路程为,故C正确;
D.两列波的振动周期、频率都相同,在不同介质中的波速、波长不同,经过3s时,介质Ⅱ的波刚好到达x=3m处,且此刻两列波的相位差为,因起振方向相反,有振动减弱点到x=0m和x=3m的距离差为半波长的偶数倍,即为(n=0,1,2,……)
在x轴上0m<x≤3m区间内则有,,,四个振动减弱点;
振动加强点到两波源的距离差为半波长的奇数倍,即为(n=0,1,2,……)
在x轴上0m<x≤3m区间内则有,,,四个振动加强点;
同理,在介质Ⅱ中,在x轴上3m<x<6m,同理振动减弱点到x=3m和x=6m的距离差为半波长的偶数倍,即为(n=0,1,2,……)
在x轴上3m<x<6m区间内则有,,,,五个振动减弱点;
振动加强点到两波源的距离差为半波长的奇数倍,即为(n=0,1,2,……)
在x轴上3m<x<6m区间内则有,,,,,六个振动加强点。
综上所述经过足够长时间后,在x轴上0m<x<6m区间共有9个振动减弱点,有10个振动加强点,故D错误。故选AC。
30.在同一种均匀介质中,两列简谐横波分别沿x轴正方向和负方向传播,两波源分别位于x=0和x=14m处,波源的振幅均为2cm。如图所示为t=0时刻两列波的波形图,此时平衡位置在x=4m和x=10m处的P、Q两质点刚开始振动。当t1=1.5s时,质点P第一次到达波谷。质点M的平衡位置在x=7m处(图中未画出)。求:
(1)简谐波的传播速度v;
(2)从t=0时刻开始质点P的振动方程;
(3)从t=0到t2=5s时间内,质点M运动的路程。
【答案】(1)2m/s(2) ,t=3s后,质点P一直处于静止状态。(3)28cm
【详解】(1)当t1=1.5 s时,质点P第一次到达波谷,则波传播的距离为x=3m,波速为。
(2)波的周期
x=14m处的波源的振动从t=0时刻传到质点P处所用时间为
则在0~3s内质点P的振动方程为
当t=3s时,x=14m处的波源的振动刚好传到质点P处,此时位于x=0处波源的振动使质点P从平衡位置向下振动,位于x=14m处波源的振动使质点P从平衡位置向上振动,则质点P处为振动减弱点,且两波的振幅相等,所以t=3s后,质点P一直处于静止状态。
(3)从t=0到t2=5s内,左右两侧波传到M点时间均为
在0∼1.5s内,质点M不动;两列波都传到M点时振动加强,此时M点的振幅为2A,则在1.5s~5s内,质点M振动,运动的路程为s=7×2A=28cm。
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第29讲 机械波题型专项训练
〖组卷模式:解题口诀+高考考向+题型专练〗
题型01 波形图速判-波的基础规律深挖 1
题型02 周期双向-波动多解难点攻坚 4
题型03 双图联动-振动图像与波动图像互推 6
题型04 波现象荟萃-叠加干涉衍射多普勒 9
题型01 波形图速判-波的基础规律深挖
解题口诀:波传质点不迁移,上下坡同侧判振动;一图读出λ与A,波速介质定,频率随波源;所有质点起振方向完全相同。
高考考向:选择题基础送分考点,区分横波、纵波传播特点;依托波形图快速判定传播方向与质点振动方向,提取波长、振幅基础物理量,陷阱集中在质点随波迁移易错误区
1.(2026·广西·高考真题)一列声波在空气中传播,波速是340米每秒,声波的频率是1000赫兹,则该声波的波长为( )
A. B. C. D.
2.(2026·四川·高考真题)如图所示,空气中水平放置两端开口的圆柱形长管、管内有a、b、c三个位置,a、b距离为,c在b右侧。持续驱动活塞使其在a、b间做周期为的简谐运动,管内形成稳定机械波。声波在空气中的传播速度取,管足够长。则( )
A. 管内机械波为横波 B. 管内机械波的振幅为
C. 管内机械波的波长为 D. 每秒有10个完整的波经过位置c
3.(2026·浙江1月卷·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
4.(2026·山东·高考真题)波源在时开始振动,产生一列沿轴正方向传播的简谐横波。时质点刚好开始振动,质点与的平衡位置相距。某时刻的波形如图所示,下列说法正确的是( )
A. 波速为
B. 波长为
C. 从图示状态经过,M和速度相同
D. 从图示状态经过,M和偏离平衡位置的位移相同
5.(2026·山西陕西·高考真题)一列简谐横波在均匀介质中沿直线传播,为介质中平衡位置相距的两个质点。时刻的波形图如图,时振动至波谷,时第一次回到波峰,则( )
A. 波的周期为 B. 波速为
C. 波的振幅为 D. 内质点的路程为
6.(2026·云南·高考真题)如图所示,均匀介质中的三个质点S、P、Q,它们分别静止于直角坐标系Oxy平面内的(0,0)、(-2,0)和(4,3)处。t = 0时刻,S从平衡位置开始垂直Oxy平面向上振动,振动频率为2Hz,形成向外传播的简谐横波,图中实线圆表示某时刻相邻的两个波峰,则( )
A. 该波的波速大小为8m/s B. t = 0.125s时,P位于波峰
C. 该波传播到P、Q的时间差为0.75s D. t = 1.25s以后,P、Q的位移始终相同
7.(2026·湖北·高考真题)一列简谐横波沿轴传播,波速为。时刻的波形图如图所示,此时处的质点 的振动方向沿 轴负方向,和处的质点均处于平衡位置。
(1)求波的传播方向、波长和周期。
(2)从时刻开始,经多长时间质点第二次到达平衡位置?
8.如图所示,竖直轻弹簧一端固定在点,另一端连接小球,构成弹簧振子。振子在轴上的、两点间做简谐运动,简谐运动的周期,振幅。时刻,小球从平衡位置点开始沿轴正方向运动。小球右侧连接一根水平轻质弹性绳,小球持续上下振动,激发出沿轴正方向传播的简谐横波,波速。绳上质点的平衡位置坐标,不计空气阻力与绳的能量损耗。
(1)求该简谐横波的波长,以及弹性绳上所有质点的起振方向;
(2)求波从波源传播到质点的过程中,波源(小球)通过的路程;
(3)若绳上有一质点(图中未标出),质点与质点平衡位置之间的距离,从波刚好传到质点开始计时,再经过,求此时质点相对平衡位置的位移。
题型02 周期双向-波动多解难点攻坚
解题口诀:波形可左亦可右,时空周期衍生多解;位移时差叠加nλ、nT,写出通式再取特值,优先计算最短距离、最小时间。
高考考向:区分度中档多选压轴,依托波形平移、两点振动时间差设置多解问题;学生极易遗漏传播方向、忽略周期性整数解,属于高频丢分难点。
9.(2026·湖南·高考真题)如图,均匀介质中有且仅有一个点波源产生简谐横波在xy平面内传播,A(4,3)、B(4,0)在xy平面内。某时刻,A处质点位于波峰,B处质点位于波谷。下列说法正确的是( )
A. 若波源在(0,0)处,波长可能为1m B. 若波源在(0,0)处,波长可能为2m
C. 若波源在(0,3)处,波长可能为3m D. 若波源在(0,3)处,波长可能为4m
10.(2026·河北·高考真题)下图为一列沿轴正方向传播的简谐横波在时的波形(中间部分未画出),此时平衡位置在的质点处于波峰。
(1)写出该波的波长,以及在范围内的所有可能值。
(2)若平衡位置位于原点处的质点在内通过的路程为,求该波的周期和波速。
11.一列沿x轴传播的简谐横波,时刻的波形如图中实线所示,时刻的波形如图中的虚线所示,则( )
A.时,质点P的振动方向一定沿y轴正方向
B.波的周期可能为0.27s
C.波的频率可能为1.25Hz
D.波的传播速度可能为
12.如图甲所示,一列简谐横波沿水平直线传播,a、b为介质中相距30m的两个质点,某时刻a、b两质点正好都经过平衡位置,且a、b间只有一个波峰。已知这列波波源做简谐运动的图像如图乙所示,则下列说法正确的是( )
A.波源的振动方程为x=2sinπt(cm)
B.40s内位于波源的质点运动的路程为80cm
C.该简谐横波传播速度的大小可能为7.5m/s
D.该简谐横波传播速度的大小有四个可能值
13.一列简谐横波在0时刻的波形如图中实线所示,0.5 s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0.4 s
B.时刻,平衡位置坐标为1 m处的质点速度沿y轴正方向
C.若该横波沿x轴负方向传播,则横波的传播速度大小可能为
D.若该横波沿x轴正方向传播,则横波的传播速度大小可能为
14.一列沿轴传播的简谐横波,在时刻的波形如图中实线所示,在时刻的波形如图中虚线所示,质点的平衡位置位于处,波的周期为(未知)。
(1)若波沿轴正方向传播,求该波的最小波速;
(2)若波沿轴负方向传播,且,写出处的质点的振动方程;
(3)若波沿轴负方向传播,且,求质点第一次出现波谷的时刻。
15.(2026·贵州·高考真题)图(a)是绳波在某时刻的照片。设该绳波为简谐横波,以绳中各质点平衡位置的连线为轴、质点振动方向为轴,建立如图(b)所示的直角坐标系,图中实线、虚线分别表示和时绳波的图像。若该绳波沿轴负方向传播,周期大于。
(1)求绳波的波长和振幅;
(2)求绳波的周期和传播速度;
(3)在图(c)中,画出时绳波在0~2.0 m内的图像。
题型03 双图联动-振动图像与波动图像互推
解题口诀:x-t记录单点时序,y-x定格全场波形;双图联立锁定T、λ、波速,定点对齐位移状态,双向传播分类讨论不漏解。
高考考向:新高考高频多选核心题型,结合两类图像读取周期、波长,推导任意时刻质点振动状态;时空图像概念易混淆,是命题人设置易错选项热门载体。
16.一列沿着轴正方向传播的横波,在时刻的波形如图甲所示,图甲中某质点的振动图像如图乙所示。下列说法正确的是( )
A.该波的波速为4m/s
B.图乙可以表示质点的振动图像
C.质点在时的位移最大
D.质点经过1s沿轴正方向移动2m
17.2026美加墨世界杯激战正酣,点燃夏日激情。某场比赛中观众们进行“人浪”游戏,从看台区到区的观众依次做出下列动作:起立—举起双臂—坐下,呈现类似波浪的效果。将“人浪”简化为简谐横波,取某时刻为计时起点,以某位观众平衡位置作为坐标原点沿水平方向建立轴,如图所示,甲为时的部分波形,乙为观众的振动图像。则( )
A.该波沿轴负方向传播
B.时,的加速度比的加速度大
C.内,运动的路程为90cm
D.的振动方程可表示为
18.一列简谐横波沿轴传播,图甲是时刻的波形图,图乙是处的质点振动图像,质点平衡位置在处。下列说法正确的是( )
A.波速为
B.波向轴负方向传播
C.时,和相距
D.时,位于波谷位置
19.如图所示,图甲为一列简谐横波在时刻的波形图,图乙为质点的振动图像,是平衡位置在处的质点,下列说法正确的是( )
A.该波沿轴正方向传播
B.该波的周期为
C.该波在、两点间传播时间为
D.质点的振动方程为
20.图甲为一列简谐横波在时的波动图像,图乙为该波中处质点的振动图像,根据图像分析,下列说法正确的是( )
A.该简谐横波沿x轴负方向传播
B.该简谐横波的波速大小为
C.质点P振动后在任意一个内的路程均为
D.在时,质点的位移为
21.如图甲所示,平面处于均匀介质中,有两个波源、,它们分别位于和处。为介质中的一点,坐标为。时刻、同时开始做简谐运动,振动方向均垂直于平面,取垂直平面向外为轴的正方向,振动图像分别如图乙、丙所示。时,点开始振动。下列说法正确的是( )
A.点的起振方向为轴正方向
B.两波源形成的波在平面内可以形成稳定的干涉图样
C.在、的连线中间有5个振动加强点
D.在内,点通过的路程为
22.如图所示,甲为一列简谐波在某一时刻的波形图,乙为介质中处的质点以此时刻为计时起点的振动图像,质点的平衡位置位于处,下列说法正确的是( )
A.这列波沿轴正方向传播
B.这列波的传播速度为
C.时,质点的加速度大于点的加速度
D.在时间内,质点向右移动了
题型04 波现象荟萃-叠加干涉衍射多普勒
解题口诀:两波相遇矢量叠加,相干三条件缺一不可;波程差判定强弱振动,半波长差值振动相消;孔缝尺寸近波长衍射清晰,靠近升频、远离降频多普勒。
高考考向:多知识点融合型选择题,关联考查波叠加原理、干涉强弱点判断、明显衍射条件;结合超声波测速、声波观测、天体测距等科技情境考查多普勒效应,贴合新高考情境化命题导向。
23.9月18日上午9点18分,沈阳上空响起防空警报,某条街道上驾车市民都自发停车鸣笛,参与”勿忘国耻、珍爱和平”的纪念活动。某同学走在人行路上,仔细听车辆的鸣笛声,结合所学的知识进行了如下判断,其中正确的是( )
A.两辆车发出的声波相遇,一定会在空气中产生干涉现象
B.声波遇到障碍物时,只有当障碍物尺寸小于波长时,才会发生衍射
C.声波遇到障碍物反射后,其频率保持不变
D.当鸣笛车辆与该同学发生相对运动时,声波的传播速度随之改变
24.我国古代有一种古琴调弦技术,如下图,将一小纸人放在需要校准音准的弦上,然后拨动另一个音调准确的古琴上对应的琴弦,小纸人跳动越明显代表音调越准确。该调弦技术利用了( )
A.声波的多普勒效应 B.声波的干涉效应
C.声波的衍射效应 D.琴弦的共振原理
25.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。规定垂直纸面向外为振动的正方向,波峰用实线表示,波谷用虚线表示。P点位于其正向最大位移处,曲线ab上的所有点均为振动加强点。则下列图中符合以上描述的是( )
A. B.
C. D.
26.如图为某超声波探头中的发生器(接收器)的结构图,当两压电晶片加上脉冲交变电压后发生共振,引起共振板振动发射超声波,已知压电晶片振动的固有频率。超声波射到两种不同介质的分界面上时会产生反射,反射的程度与两种介质的声阻抗(表示某种介质对超声波传播的阻碍能力)有关,两种介质的声阻抗相差越大,则反射越多。人体的声阻抗大概是空气声阻抗的3000倍,因此进行超声检查前,常用凝胶涂抹超声探头,以保证超声波最大限度地进入人体。当涂抹了凝胶的探头正对着某脏器发射脉冲超声波时,接收器测得发射和接收脉冲信号的时间差。已知超声波在空气中的传播速度v1=340 m/s,在人体内的传播速度v2=1540 m/s。下列说法正确的是( )
A.该超声波在人体内传播的波长约为
B.该脏器表面到探头的距离约为0.077 m
C.凝胶的声阻抗与人体的声阻抗大致相同
D.通过发射信号和接收信号的时间差确定脏器的位置,是利用了波的干涉
27.甲乙两列简谐横波分别沿x轴正方向和负方向传播,两波源分别位于x轴-2m和12m处,甲波的波速为2m/s,如图所示为t=0时刻两列波的波形图,此时平衡位置在x轴2m和8m的P、Q两质点开始振动。质点M的平衡位置处于x轴5m处( )
A.乙波传播的速度比甲波的小
B.甲、乙两波能发生稳定的干涉
C.1.5s后质点M振动的振幅为1cm
D.3s时间内质点M振动的路程为15cm
28.甲、乙两列简谐横波在同一均匀介质中沿x轴相向传播,波速均为2m/s。t=0时刻二者在x=2m处相遇,波形图如图所示。关于平衡位置在x=2m处的质点P,下列说法正确的是( )
A.t=0.5s时,P偏离平衡位置的位移为0
B.t=0.5s时,P偏离平衡位置的位移为
C.t=1.0s时,P向y轴正方向运动
D.t=1.0s时,P向y轴负方向运动
29.如图所示,两个位于和处的波源分别处在介质Ⅰ和Ⅱ中,是两介质的分界面,时刻两波源同时开始做简谐振动,沿轴正方向起振,沿轴负方向起振,振幅均为,分别产生沿轴相向传播的两列机械波。时介质Ⅰ的波恰好传到分界面,此时两波源都刚好第4次回到平衡位置,时,介质Ⅱ的波也刚好传到分界面。不计波传播过程的能量损失,则( )
A.波在介质Ⅰ和介质Ⅱ中的波速之比为
B.时刻处的质点第一次达到最大位移
C.在内处的质点的路程为
D.经过足够长时间后,在轴上区间共有9个振动加强点,有10个振动减弱点
30.在同一种均匀介质中,两列简谐横波分别沿x轴正方向和负方向传播,两波源分别位于x=0和x=14m处,波源的振幅均为2cm。如图所示为t=0时刻两列波的波形图,此时平衡位置在x=4m和x=10m处的P、Q两质点刚开始振动。当t1=1.5s时,质点P第一次到达波谷。质点M的平衡位置在x=7m处(图中未画出)。求:
(1)简谐波的传播速度v;
(2)从t=0时刻开始质点P的振动方程;
(3)从t=0到t2=5s时间内,质点M运动的路程。
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