第26讲 机械波(复习讲义)(上海专用)2027年高考物理一轮复习讲练测
2026-08-29
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精品
摘要:
该高中物理高考复习教案围绕机械波专题,涵盖机械波的形成传播、描述物理量、波动图像及振动与波动综合分析等核心考点,按命题透视、思维建模、考点精讲、真题溯源逻辑架构知识,通过知识解构梳理要点、考向破译归纳方法、真题训练强化应用,帮助学生系统突破难点。
资料突出科学思维与模型建构,如通过对比振动图像与波动图像的研究对象和物理意义,结合微平移法、同侧法等判定质点振动方向,设置例题与变式训练分层突破。助力学生在有限时间内掌握波速公式应用及图像综合分析能力,为教师把控复习节奏提供清晰路径。
内容正文:
第26讲 机械波
目录
01
命题透视·考情前瞻
对标素养,研判高考命题趋势
02
思维建模·脉络梳理
搭建知识框架,构建系统思维
03
考点精讲·靶向突破
拆解核心考点,归纳解题范式
知●识●解●构
知识点01 机械波的形成和传播
知识点02 描述机械波的物理量
知识点03 机械波的图像
考●向●破●译
考向01 机械波的形成和传播
考向02 机械波传播过程中质点的运动规律
考向03 波动图像
考向04 波动图像和振动图像的综合分析
04
真题溯源·考向感知
溯源真题逻辑,感知高考考向
1 / 2
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命题透视·考情前瞻
——对标素养,研判高考命题趋势
核心考点
2026年
2025年
2024年
选择题
√
×
×
填空题
×
√
×
计算题
×
×
×
实验题
×
×
×
综合题
×
√
×
考情分析
1.机械振动和机械波的知识点难度不大,知识点比较独立和分散,所以高考的题型比较分散,各种题型都有可能,但总分值不会太高。
2. 单摆实验有一定的典型性,近年都没有出现,所以考查的可能性增加。
3. 考题场景以物理模型、生活场景、航空科技、电磁现象等为背景均有可能。
复习目标
1. 了解机械波传播过程中质点振动的规律,理解振动和波动的区别和联系。
2. 目标二:了解机械波的波速公式及其物理含义。
3. 目标三:会用波动的传播方向判断质点的振动方向。
4. 目标四:用波传播过程的空间周期性,图形结合,分析解决应用问题
思维建模·脉络梳理
考点精讲·靶向突破
——拆解核心考点,归纳解题范式
知●识●解●构
知识点01 机械波的形成和传播
1.机械波:由于介质(固体或液体)之间力的相互作用,开始振动的点带动后面的点开始振动,
由此振动在介质中传播,机械振动在介质中的传播形成机械波。
2.产生条件: a.波源; b.介质。
开始振动的点叫波源,传播振动的媒介叫介质。 对比:电磁波传播不需要介质
3.机械波形成示意图
★一个周期,波传播一个波长
★起振方向和振动方向
①起振方向:各个质点第一次振动的方向
②质点振动方向随时间而变化,有时向上,有时向下
③起振方向都是向上,同波源的起振方向
★振动相位
每个质点振动的振幅、频率都相同,相位不同。
4.机械波传递: (1)振动形式;(2)传递能量;(3)信息。
5.波的分类:横波和纵波
(1)横波特征:质点的振动方向和波的传播方向垂直。其中,最高点叫波峰,最低点叫波谷。
(2)纵波特征:质点的振动方向和波的传播方向在一条直线上。较密的部分叫密部,较疏的部分叫疏部。
声波是典型的纵波,地震波中同时还有纵波(P波)和横波(S波)。
6.机械波的特征
(1)质点都在各自的平衡位置附近振动,传播的只是振动这种运动形式,并不随波迁移。
(2)各质点的振动周期均与波源的振动周期相同。
(3)各质点的起振方向均与波源的起振方向相同。
(4)若波源停止振动,它已引起的振动将继续传播。
知识点02 描述机械波的物理量
1.波长(λ)
(1)定义:在波动中,两个相邻的且振动状态(位移,速度)总是相同的两质点间的距离.
(2)一般用以下方法计算:
①在横波中,两个相邻的波峰(或波谷)间的距离等于波长.或速度方向相同的两个平衡点之间距离。
②经过一个周期,振动在介质中传播的距离等于波长.
2.周期(T)与频率(f)
(1)波的周期(或频率)就等于波源质点振动的周期(或频率)。
(2)物理意义:波的周期(或频率)是反映波变化快慢的物理量,它不能反映波传播的快慢。
①波的周期由波源决定,与传播介质无关。
②每经历一个周期,各振动质点完成一次全振动,波形图将恢复原状。
3.波速(v)
(1)定义:波速是指振动在介质中传播的速度,而不是介质质点的振动速度.也是波形的平移速度.
(2)关系式:v==λf. λ=vT
(3)基本规律:一个周期内,波传播一个波长,质点振动路程是4A,整体波形不变。
4.决定波长、频率和波速的因素
(1)频率:波的频率由波源决定。与介质无关。
(2)波速:波速由介质的性质决定。与波源的振动无关。
(3)波长:波长由介质和波源共同决定。
※水波的传播速度与水的深度正相关。
知识点03 机械波的图像
1.图像的建立:
横坐标x表示在波的传播方向上介质中各质点的平衡位置。
纵坐标y表示某一时刻各个质点偏离平衡位置的位移。
2.波形图像:
正弦(或余弦)曲线,叫正弦波,也叫简谐波.各简谐波中的质点都做简谐运动。
3.波的图像信息
(1)确定位移:可以直接看出某点在该时刻的位移.如下图A点位移=2.5cm。
(2)确定振幅:介质各点的振幅A是波动图像上纵坐标最大值的绝对值.如下图A=5cm。
(3)从图像中可以看出波长.如下图,λ=4m。
(4)如已知波的传播速度,利用图像,根据λ=vT,已知2个求出第3个. 如下图T=0.2s
(5)间接地分析各质点在该时刻的振动速度、动能、势能、回复力、加速度等量的变化趋势.
(6)空间周期性:相距波长整数倍的两质点振动状态相同;相距半波长的两质点振动方向相反。
4.波的传播方向和质点的振动方向常用判断方法:
①微平移法:波向前传播,波形也向前平移。
方法:作出经微小时间Δt后的波形,如图虚线所示
图中P点振动方向向下。
②同侧法:质点的振动方向与波的传播方向在波的图象的同一侧,
如图所示,若波向右传播,则P向下运动。
③上、下坡法:沿波的传播方向看,
“上坡”的点向下运动,“下坡”的点向上运动,
简称“上坡下,下坡上”,如图所示。
5.波动和振动的区别
振动图像
波动图像
研究对象
一个质点
无数个质点
物理意义
一个质点各时刻的位移
一个时刻各质点的位移
图象变化
随时间延长图象延伸,但原来部分保持不变
随时间延伸波形沿传播方向平移
周期性
时间周期性(周期)
空间周期性(波长)
思维建模 振动图象与波的图象
(1)利用两种图象分析问题时,对于波动图象要清楚它是对应哪个时刻,
(2)对于振动图象要清楚它是描述的哪个点,要找到两种图象的对应关系。
(3)由振动图像找到t时刻振动状态,推算波动图像中质点的振动情况
考●向●破●译
考向01 机械波的形成与传播
例1.(多选)关于机械波的形成和传播,下列说法中正确的是( )
A.物体做机械振动,一定产生机械波
B.后振动的质点总是跟着先振动的质点重复振动,只是时间落后一步
C.参与振动的各质点振动频率与波源频率相同
D.机械波传播过程中,质点会随波迁移
【变式训练1】(多选)一列简谐横波某时刻的波形如图所示,则关于质点A的受力,下列说法正确的是( )
A.如果波向右传播,则质点A受到向上的作用力
B.如果波向右传播,则质点A受到向下的作用力
C.如果波向左传播,则质点A受到向上的作用力
D.如果波向左传播,则质点A受到向下的作用力
考向02 机械波传播过程中质点的运动规律
例1. 振源A带动细绳上各点上下做简谐运动,t=0时刻绳上形成的波形如图所示。规定绳上质点向上运动的方向为x轴的正方向,则P点的振动图象是( )
【变式训练1】(25-26高二上·全国·课前预习)如图所示为一列简谐横波在某时刻的波形图,传播方向向左,则此时刻有( )
A.各质点的位移都为5cm
B.x=2m处的质点速度方向沿y轴正方向
C.x=4m处的质点加速度方向沿y轴正方向
D.x=8m处的质点速度为零
考向03 波动图像
例1. 一列简谐横波在t=0时的波形图如图所示。介质中x=4m处的质点P沿y轴方向做简谐运动的表达式为(cm)。
(1)由如图确定这列波的波长与振幅A;
(2)求这列波的波速v;
(3)试判定这列波的传播方向。
【变式训练1】如图所示为一列简谐波在某一时刻的波形图,此时刻质点F的振动方向如图所示。则( )
A.该波向右传播 B.质点B和D的运动方向相同
C.质点B比质点C先回到平衡位置 D.此时质点F和H的加速度相同
考向04 波动图像和振动图像的综合分析
例1. 一列简谐横波沿x轴负方向传播,图甲是t=1 s时的波形图,图乙是波的某振动质点位移随时间变化的振动图线(两图用同一时间起点),则图乙可能是图甲中哪个质点的振动图线( )
A.x=0处的质点 B.x=1 m处的质点
C.x=2 m处的质点 D.x=3 m处的质点
【变式训练1】(多选)如图甲所示是一列沿x轴正方向传播的简谐横波在t=0时刻的波形图,P是离原点x1=2 m的一个质点,Q是离原点x2=4 m的一个质点,此时离原点x3=6 m 的质点刚刚要开始振动,图乙是该简谐波传播方向上的某一质点的振动图象(计时起点相同),由此可知( )
A.质点P和质点Q振动情况完全相同 B.t=0时刻质点Q沿y轴正方向振动
C.这列波的波源起振方向向上 D.图乙可能是图甲中质点Q的振动图象
真题溯源·考向感知
——溯源真题逻辑,感知高考考向
1. (2026年高考真题)电吉他拾音器内部结构包含一块磁铁,可使金属琴弦磁化;当琴弦振动时,会在拾音器的线圈中产生感应电流。关于琴弦上传播的机械波传入空气中形成的声波,下列说法正确的是( )
A. 频率不变,波长不变 B. 频率不变,波长改变
C. 频率改变,波长不变 D. 频率改变,波长改变
2.(2025年高考真题)已知当温度为25℃时,声速,求琴的的波长为______?
3.(25-26高二下·上海青浦·期末)若浮漂上下振动,水波在Oxy水平面内传播(水波视为简谐波),波面为圆。t=0时,波面分布如图(a)所示,其中实线表示波峰,虚线表示相邻的波谷。B处质点的振动图像如图(b)所示,z轴正方向竖直向上。
①请写出B处质点振动的位移随时间变化的关系式__________m;
②水波的波速的大小为__________m/s;
③t=6.1s时,D处质点处于( )
A.波峰 B.平衡位置向z轴正方向运动
C.波谷 D.平衡位置向z轴负方向运动
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第26讲 机械波
目录
01
命题透视·考情前瞻
对标素养,研判高考命题趋势
02
思维建模·脉络梳理
搭建知识框架,构建系统思维
03
考点精讲·靶向突破
拆解核心考点,归纳解题范式
知●识●解●构
知识点01 机械波的形成和传播
知识点02 描述机械波的物理量
知识点03 机械波的图像
考●向●破●译
考向01 机械波的形成和传播
考向02 机械波传播过程中质点的运动规律
考向03 波动图像
考向04 波动图像和振动图像的综合分析
04
真题溯源·考向感知
溯源真题逻辑,感知高考考向
1 / 2
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命题透视·考情前瞻
——对标素养,研判高考命题趋势
核心考点
2026年
2025年
2024年
选择题
√
×
×
填空题
×
√
×
计算题
×
×
×
实验题
×
×
×
综合题
×
√
×
考情分析
1.机械振动和机械波的知识点难度不大,知识点比较独立和分散,所以高考的题型比较分散,各种题型都有可能,但总分值不会太高。
2. 单摆实验有一定的典型性,近年都没有出现,所以考查的可能性增加。
3. 考题场景以物理模型、生活场景、航空科技、电磁现象等为背景均有可能。
复习目标
1. 了解机械波传播过程中质点振动的规律,理解振动和波动的区别和联系。
2. 目标二:了解机械波的波速公式及其物理含义。
3. 目标三:会用波动的传播方向判断质点的振动方向。
4. 目标四:用波传播过程的空间周期性,图形结合,分析解决应用问题
思维建模·脉络梳理
考点精讲·靶向突破
——拆解核心考点,归纳解题范式
知●识●解●构
知识点01 机械波的形成和传播
1.机械波:由于介质(固体或液体)之间力的相互作用,开始振动的点带动后面的点开始振动,
由此振动在介质中传播,机械振动在介质中的传播形成机械波。
2.产生条件: a.波源; b.介质。
开始振动的点叫波源,传播振动的媒介叫介质。 对比:电磁波传播不需要介质
3.机械波形成示意图
★一个周期,波传播一个波长
★起振方向和振动方向
①起振方向:各个质点第一次振动的方向
②质点振动方向随时间而变化,有时向上,有时向下
③起振方向都是向上,同波源的起振方向
★振动相位
每个质点振动的振幅、频率都相同,相位不同。
4.机械波传递: (1)振动形式;(2)传递能量;(3)信息。
5.波的分类:横波和纵波
(1)横波特征:质点的振动方向和波的传播方向垂直。其中,最高点叫波峰,最低点叫波谷。
(2)纵波特征:质点的振动方向和波的传播方向在一条直线上。较密的部分叫密部,较疏的部分叫疏部。
声波是典型的纵波,地震波中同时还有纵波(P波)和横波(S波)。
6.机械波的特征
(1)质点都在各自的平衡位置附近振动,传播的只是振动这种运动形式,并不随波迁移。
(2)各质点的振动周期均与波源的振动周期相同。
(3)各质点的起振方向均与波源的起振方向相同。
(4)若波源停止振动,它已引起的振动将继续传播。
知识点02 描述机械波的物理量
1.波长(λ)
(1)定义:在波动中,两个相邻的且振动状态(位移,速度)总是相同的两质点间的距离.
(2)一般用以下方法计算:
①在横波中,两个相邻的波峰(或波谷)间的距离等于波长.或速度方向相同的两个平衡点之间距离。
②经过一个周期,振动在介质中传播的距离等于波长.
2.周期(T)与频率(f)
(1)波的周期(或频率)就等于波源质点振动的周期(或频率)。
(2)物理意义:波的周期(或频率)是反映波变化快慢的物理量,它不能反映波传播的快慢。
①波的周期由波源决定,与传播介质无关。
②每经历一个周期,各振动质点完成一次全振动,波形图将恢复原状。
3.波速(v)
(1)定义:波速是指振动在介质中传播的速度,而不是介质质点的振动速度.也是波形的平移速度.
(2)关系式:v==λf. λ=vT
(3)基本规律:一个周期内,波传播一个波长,质点振动路程是4A,整体波形不变。
4.决定波长、频率和波速的因素
(1)频率:波的频率由波源决定。与介质无关。
(2)波速:波速由介质的性质决定。与波源的振动无关。
(3)波长:波长由介质和波源共同决定。
※水波的传播速度与水的深度正相关。
知识点03 机械波的图像
1.图像的建立:
横坐标x表示在波的传播方向上介质中各质点的平衡位置。
纵坐标y表示某一时刻各个质点偏离平衡位置的位移。
2.波形图像:
正弦(或余弦)曲线,叫正弦波,也叫简谐波.各简谐波中的质点都做简谐运动。
3.波的图像信息
(1)确定位移:可以直接看出某点在该时刻的位移.如下图A点位移=2.5cm。
(2)确定振幅:介质各点的振幅A是波动图像上纵坐标最大值的绝对值.如下图A=5cm。
(3)从图像中可以看出波长.如下图,λ=4m。
(4)如已知波的传播速度,利用图像,根据λ=vT,已知2个求出第3个. 如下图T=0.2s
(5)间接地分析各质点在该时刻的振动速度、动能、势能、回复力、加速度等量的变化趋势.
(6)空间周期性:相距波长整数倍的两质点振动状态相同;相距半波长的两质点振动方向相反。
4.波的传播方向和质点的振动方向常用判断方法:
①微平移法:波向前传播,波形也向前平移。
方法:作出经微小时间Δt后的波形,如图虚线所示
图中P点振动方向向下。
②同侧法:质点的振动方向与波的传播方向在波的图象的同一侧,
如图所示,若波向右传播,则P向下运动。
③上、下坡法:沿波的传播方向看,
“上坡”的点向下运动,“下坡”的点向上运动,
简称“上坡下,下坡上”,如图所示。
5.波动和振动的区别
振动图像
波动图像
研究对象
一个质点
无数个质点
物理意义
一个质点各时刻的位移
一个时刻各质点的位移
图象变化
随时间延长图象延伸,但原来部分保持不变
随时间延伸波形沿传播方向平移
周期性
时间周期性(周期)
空间周期性(波长)
思维建模 振动图象与波的图象
(1)利用两种图象分析问题时,对于波动图象要清楚它是对应哪个时刻,
(2)对于振动图象要清楚它是描述的哪个点,要找到两种图象的对应关系。
(3)由振动图像找到t时刻振动状态,推算波动图像中质点的振动情况
考●向●破●译
考向01 机械波的形成与传播
例1.(多选)关于机械波的形成和传播,下列说法中正确的是( )
A.物体做机械振动,一定产生机械波
B.后振动的质点总是跟着先振动的质点重复振动,只是时间落后一步
C.参与振动的各质点振动频率与波源频率相同
D.机械波传播过程中,质点会随波迁移
【答案】BC
【详解】A.机械波形成必须具备两个条件:一是机械振动,二是传播振动的介质,有机械振动不一定有机械波,还需要传播振动的介质,故A错误;
B.后面的质点重复前面质点的运动,总是滞后前面的质点,故B正确;
C.机械波传播过程中,质点的振动频率与波的频率相同,都与波源的振动频率相同,并不发生变化,故C正确;
D.机械波传播过程中,质点并不随波迁移,只在各自的平衡位置附近做振动,故D错误。
【变式训练1】(多选)一列简谐横波某时刻的波形如图所示,则关于质点A的受力,下列说法正确的是( )
A.如果波向右传播,则质点A受到向上的作用力
B.如果波向右传播,则质点A受到向下的作用力
C.如果波向左传播,则质点A受到向上的作用力
D.如果波向左传播,则质点A受到向下的作用力
【答案】BD
【解析】无论波向右或向左传播,回复力始终指向平衡位置,质点A的回复力是由相邻质点对A的作用力提供的,故B、D项正确.波向右传播,则A速度减小,F指向平衡点;向左反之。
考向02 机械波传播过程中质点的运动规律
例1. 振源A带动细绳上各点上下做简谐运动,t=0时刻绳上形成的波形如图所示。规定绳上质点向上运动的方向为x轴的正方向,则P点的振动图象是( )
【答案】B
【解析】本题考点是起振方向,由“带动法”可知此时P点从平衡位置开始向下运动,B正确。
【变式训练1】(25-26高二上·全国·课前预习)如图所示为一列简谐横波在某时刻的波形图,传播方向向左,则此时刻有( )
A.各质点的位移都为5cm
B.x=2m处的质点速度方向沿y轴正方向
C.x=4m处的质点加速度方向沿y轴正方向
D.x=8m处的质点速度为零
【答案】C
【详解】A.图示时刻,各质点的位移各不相同,只有x=12m处质点的位移为5cm。故A错误;
B.根据波的传播方向和波的图像可以得出,此时刻x=2 m处的质点速度方向沿y轴负方向,故B错误;
C.x=4 m 处的质点此时处于负向最大位移处,加速度方向沿y轴正方向,故C正确;
D.x=8 m处的质点位于平衡位置,速度方向沿y轴正方向,所以速度为正的最大值,故D错误。
故选C。
考向03 波动图像
例1. 一列简谐横波在t=0时的波形图如图所示。介质中x=4m处的质点P沿y轴方向做简谐运动的表达式为(cm)。
(1)由如图确定这列波的波长与振幅A;
(2)求这列波的波速v;
(3)试判定这列波的传播方向。
【答案】(1)4m;5cm (2)20m/s (3)x轴负方向
【详解】(1)由图可知这列波的波长为4m,振幅为5cm。
(2)由质点P简谐运动表达式可知 解得 故这列波的波速为
(3)由质点P的简谐运动表达式可知0时刻往后瞬间质点P向上运动,由同侧法可知,这列波的传播方向为x轴的负方向。
【变式训练1】如图所示为一列简谐波在某一时刻的波形图,此时刻质点F的振动方向如图所示。则( )
A.该波向右传播 B.质点B和D的运动方向相同
C.质点B比质点C先回到平衡位置 D.此时质点F和H的加速度相同
【答案】D
【详解】A.由此时刻质点F沿y轴负方向振动可知,波向左传播,故A错误;
B.此时刻质点F的运动方向向下,同理,质点D的运动方向也向下,而质点A、B、H的运动方向向上,故B错误;
CD.质点F、H相对各自平衡位置的位移相同,由
可知,两质点的加速度相同,因质点C直接从最大位移处回到平衡位置,即
而质点B要先运动到最大位移处,再回到平衡位置,所以,故C错误,D正确。
故选D。
考向04 波动图像和振动图像的综合分析
例1. 一列简谐横波沿x轴负方向传播,图甲是t=1 s时的波形图,图乙是波的某振动质点位移随时间变化的振动图线(两图用同一时间起点),则图乙可能是图甲中哪个质点的振动图线( )
A.x=0处的质点 B.x=1 m处的质点
C.x=2 m处的质点 D.x=3 m处的质点
【答案】A
【解析】当t=1 s时,由图乙振动图线可知,质点在平衡位置,沿y轴负方向运动,由图甲波动图线沿x轴负方向传播判断x=0处的质点在平衡位置正沿y轴负方向运动,所以A正确。
【变式训练1】(多选)如图甲所示是一列沿x轴正方向传播的简谐横波在t=0时刻的波形图,P是离原点x1=2 m的一个质点,Q是离原点x2=4 m的一个质点,此时离原点x3=6 m 的质点刚刚要开始振动,图乙是该简谐波传播方向上的某一质点的振动图象(计时起点相同),由此可知( )
A.质点P和质点Q振动情况完全相同 B.t=0时刻质点Q沿y轴正方向振动
C.这列波的波源起振方向向上 D.图乙可能是图甲中质点Q的振动图象
【答案】BD
【解析】由题图甲可知质点P和质点Q振动情况完全相反,A错误;
波沿x轴正方向传播,所以t=0时刻质点Q沿y轴正方向振动,B正确;同侧法
由离原点x3=6 m的质点刚刚要开始振动可知,波源起振方向向下,C错误;
质点Q在平衡位置且振动方向向上,题图乙对应的可能是题图甲中质点Q的振动图象,D正确。
真题溯源·考向感知
——溯源真题逻辑,感知高考考向
1. (2026年高考真题)电吉他拾音器内部结构包含一块磁铁,可使金属琴弦磁化;当琴弦振动时,会在拾音器的线圈中产生感应电流。关于琴弦上传播的机械波传入空气中形成的声波,下列说法正确的是( )
A. 频率不变,波长不变 B. 频率不变,波长改变
C. 频率改变,波长不变 D. 频率改变,波长改变
【答案】 B
【解析】机械波的频率由波源决定,波速由介质决定。琴弦上传播的机械波传入空气中形成的声波,频率不变,由,可知不同介质波速不同,波长改变。故选B。
2.(2025年高考真题)已知当温度为25℃时,声速,求琴的的波长为______?
【答案】 0.79m
【解析】由v=λf 可得 λ=v/f=347.6/440=0.79m
3.(25-26高二下·上海青浦·期末)若浮漂上下振动,水波在Oxy水平面内传播(水波视为简谐波),波面为圆。t=0时,波面分布如图(a)所示,其中实线表示波峰,虚线表示相邻的波谷。B处质点的振动图像如图(b)所示,z轴正方向竖直向上。
①请写出B处质点振动的位移随时间变化的关系式__________m;
②水波的波速的大小为__________m/s;
③t=6.1s时,D处质点处于( )
A.波峰 B.平衡位置向z轴正方向运动
C.波谷 D.平衡位置向z轴负方向运动
【答案】 5 B
【详解】[1]由图(b)得振幅,周期,角频率
时B在正最大位移,因此位移关系式为 。
[2]由图a可知波峰半径,相邻波谷半径,半径差为半个波长,即,可得
由图b可知,周期,根据 解得波速
[3]时,B点是第一个波峰(B点已振动了,起振方向沿z轴正方向),
此时波前的位置
D到波源原点的距离
波传播到D的时间
D振动的总时间,即振动状态与波源起振时的振动状态相同。
故选B。
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