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专题 15 机械振动与机械波
目录
01 机械振动及振动图像········································································2
考向一 简谐运动的表达式及图像··································································································2
02 机械波的传播及波的图像································································3
考向一 波的传播与图像··················································································································3
考向二 波的图像与振动图像的关联应用······················································································8
考向三 波的衍射、干涉和多普勒效应························································································1201 机械振动及振动图像
考向一 简谐运动的表达式及图像
1．（2024·河北邯郸·统考二模）（多选）光滑水平面上放有一根劲度系数较小的软弹簧，弹簧上有M、N
两点，初态弹簧静止时M、N的平衡位置相距60cm。现用一周期性外力拍打弹簧的左端，在弹簧上形成一
列纵波，观察到M点向右回到平衡位置时，N点恰向左运动到最大位移处，且0.25s后N点向右回到平衡
位置。已知波的周期T>0.25s，则该波的波速可能为（ ）
A．4.8m/s B．2.4m/s C．0.96m/s D．0.48m/s02 机械波的传播及波的图像
考向一 波的传播与图像
1．（2023·天津·高考真题）（多选）一列机械波的波源是坐标轴原点，从 时波源开始振动，
时波形如图，则下列说法正确的有（ ）
A．在这种介质中波速
B． 处质点在 时位于波谷
C．波源振动方程
D． 处质点半个周期内向左位移半个波长
2．（2022·浙江·高考真题）（多选）位于 的波源p从 时刻开始振动，形成的简谐横波沿x轴
正负方向传播，在 时波源停止振动， 时的部分波形如图所示，其中质点a的平衡位置
，质点b的平衡位置 。下列说法正确的是（ ）
A．沿x轴正负方向传播的波发生干涉
B． 时，波源的位移为正
C． 时，质点a沿y轴负方向振动
D．在0到2s内，质点b运动总路程是2.55m
3．（2022·山东·高考真题）（多选）一列简谐横波沿x轴传播，平衡位置位于坐标原点O的质点振动图像
如图所示。当 时，简谐波的波动图像可能正确的是（ ）A． B．
C． D．
4．（2022·北京·高考真题）在如图所示的 坐标系中，一条弹性绳沿x轴放置，图中小黑点代表绳上的
质点，相邻质点的间距为a。 时， 处的质点 开始沿y轴做周期为T、振幅为A的简谐运动。
时的波形如图所示。下列说法正确的是（ ）
A． 时，质点 沿y轴负方向运动 B． 时，质点 的速度最大
C． 时，质点 和 相位相同 D．该列绳波的波速为
5．（2021·重庆·高考真题）简谐横波沿x轴正方向传播，题图为某时刻波形图。波源位于 处，其位移
随时间变化的关系为 ，则（ ）A．此波的波长为 B．此波的频率为
C．此波的波速为 D．此时波源沿y轴正方向运动
6．（2021·天津·高考真题）一列沿x轴正方向传播的简谐横波，传播速度 ， 时位于坐标原点
的质点从平衡位置沿y轴正方向运动，下列图形中哪个是 时的波形（ ）
A．
B．
C．
D．
7．（2021·湖北·高考真题）（多选）一列简谐横波沿 x轴传播，在t=0时刻和t=1 s时刻的波形分别如图
中实线和虚线所示。已知x=0处的质点在0~1 s内运动的路程为4.5 cm。下列说法正确的是（ ）A．波沿x轴正方向传播
B．波源振动周期为1.1 s
C．波的传播速度大小为13 m/s
D．t=1 s时，x=6 m处的质点沿y轴负方向运动
8．（2021·全国·高考真题）均匀介质中质点A、B的平衡位置位于x轴上，坐标分别为0和x =16cm。某简
B
谐横波沿x轴正方向传播，波速为v=20cm/s，波长大于20cm，振幅为A=1cm，且传播时无衰减。t=0时刻
A、B偏离平衡位置的位移大小相等、方向相同，运动方向相反，此后每隔 t=0.6s两者偏离平衡位置的位
移大小相等、方向相同。已知在t 1 时刻（t 1 >0），质点A位于波峰。求 △
（1）从t 时刻开始，质点B最少要经过多长时间位于波峰；
1
（2）t 时刻质点B偏离平衡位置的位移。
1
9．（2024·福建·一模）（多选）同一均匀介质中，位于x=0和x=1.2m处的两个波源沿y轴振动，形成了
两列相向传播的简谐横波a和b，a波沿x轴正方向传播，b波沿x轴负方向传播。在t=0时两波源间的波
形如图所示，A、B为介质中的两个质点，a波的波速为2m/s，则（ ）A．b波的周期为0.2s
B．A质点开始振动时沿y轴负方向运动
C．t=0.25s时，B质点位于平衡位置
D．t=0.125s时，x=0.65m的质点的位移为-4cm
10．（2024·云南大理·云南省下关第一中学校联考模拟预测）（多选）如图为一列沿x轴负方向传播的简
谐横波在t=0时刻的波形图，M、N两点的坐标分别为（-2，0）和（-7，0），已知t=0.5s时，M点第一次
出现波谷。下列说法正确的是（ ）
A．波源的起振方向沿y轴正方向
B．波的传播速度v=8m/s
C．从t=0时刻起，N点第一次出现波峰的时间
D．当N点第一次出现波谷时，M点通过的路程s=0.3m
11．（2024·西藏拉萨·校联考一模）（多选）一列沿x轴传播的简谐横波在 时的波形图如图所示，此
时刻后介质中质点Р回到平衡位置时间比质点Q回到平衡位置早0.8s，已知 时P、Q两质点相对平衡
位置位移相同，均为5cm，波的振幅为10cm，下列说法正确的是（ ）
A．波的传播方向沿x轴正方向
B．波的传播速度为10m/s
C． 时质点Р做加速运动
D．P、Q两质点间的距离始终不变
E．质点Р回到平衡位置的最短时间为0.2s考向二 波的图像与振动图像的关联应用
12．（2023·湖北·高考真题）一列简谐横波沿x轴正向传播，波长为 ，振幅为 。介质中有a和b
两个质点，其平衡位置分别位于 和 处。某时刻b质点的位移为 ，且向y轴正
方向运动。从该时刻开始计时，a质点的振动图像为（ ）
A． B．
C． D．
13．（2023·湖南·高考真题）如图（a），在均匀介质中有 和 四点，其中 三点位于同
一直线上， 垂直 ． 时，位于 处的三个完全相同的横波波源同
时开始振动，振动图像均如图（b）所示，振动方向与平面 垂直，已知波长为 ．下列说法正确的是
（ ）
A．这三列波的波速均为
B． 时， 处的质点开始振动
C． 时， 处的质点向 轴负方向运动
D． 时， 处的质点与平衡位置的距离是
14．（2022·湖南·高考真题）（多选）下端附着重物的粗细均匀木棒，竖直浮在河面，在重力和浮力作用
下，沿竖直方向做频率为 的简谐运动：与此同时，木棒在水平方向上随河水做匀速直线运动，如图
（a）所示。以木棒所受浮力F为纵轴，木棒水平位移x为横轴建立直角坐标系，浮力F随水平位移x的变
化如图（b）所示。已知河水密度为 ，木棒横截面积为S，重力加速度大小为g。下列说法正确的是（
）A．x从 到 的过程中，木棒的动能先增大后减小
B．x从 到 的过程中，木棒加速度方向竖直向下，大小逐渐变小
C． 和 时，木棒的速度大小相等，方向相反
D．木棒在竖直方向做简谐运动的振幅为
E．木棒的运动为向x轴正方向传播的机械横波，波速为
15．（2021·山东·高考真题）（多选）一列简谐横波沿x轴传播，如图所示，实线为 时的波形图，虚
线为 时的波形图。以下关于平衡位置在O处质点的振动图像，可能正确的是（ ）
A． B．
C． D．
16．（2021·湖南·高考真题）（多选）均匀介质中，波源位于O点的简谐横波在xOy水平面内传播，波面为圆。t = 0时刻，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。A处质点的振动
图像如图（b）所示，z轴正方向竖直向上。下列说法正确的是（ ）
A．该波从A点传播到B点，所需时间为
B． 时， 处质点位于波峰
C． 时， 处质点振动速度方向竖直向上
D． 时， 处质点所受回复力方向竖直向上
E． 处质点起振后， 内经过的路程为
17．（2021·海南·高考真题）一列沿x轴正方向传播的简谐横波，其波源的平衡位置在坐标原点，波源在0
~ 4s内的振动图像如图（a）所示，已知波的传播速度为0.5m/s。
（1）求这列横波的波长；
（2）求波源在4s内通过的路程；
（3）在图（b）中画出t = 4s时刻的波形图。18．（2024·云南红河·统考一模）图甲为一列简谐横波在 时的波形图，图乙为平衡位置位于 的
质点P的振动图像。下列说法正确的是（ ）
A．波的传播方向向右 B． 时，P恰好在波峰
C． 时，P运动到了 处 D．4~5.5s内，P运动的路程为6
19．（2024·陕西渭南·统考一模）（多选）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0.1s时间内波传播的距离是0.4m
E．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
20．（2024·四川雅安·统考一模）（多选）图（a）和图（b）分别是一列简谐横波在传播方向上相距8m的
两个质点a、b的振动图像。下列说法正确的是（ ）
A．波的振幅为5cm
B．波的周期为5s
C．波的波速可能为0.8m/sD． 时刻，a质点的振动方向沿y轴正方向
E． 时刻，a、b两质点平衡位置连线中点处的质点一定在波峰
21．（2024·湖南·校联考二模）（多选）一列机械波沿x轴正向传播，如图甲所示为 时刻的波形图，
图乙是介质中质点M的振动图像，已知 时的坐标为 ，则下列说法正确的是（ ）
A．该机械波的波速为
B．M点的横坐标可能为
C． 时， 处的质点的坐标仍为
D．该机械波遇到 的障碍物时，不能发生明显的衍射现象
考向三 波的衍射、干涉和多普勒效应
22．（2023·辽宁·高考真题）（多选）“球鼻艏”是位于远洋轮船船头水面下方的装置，当轮船以设计的
标准速度航行时，球鼻艏推起的波与船首推起的波如图所示，两列波的叠加可以大幅度减小水对轮船的阻
力。下列现象的物理原理与之相同的是（ ）
A．插入水中的筷子、看起来折断了
B．阳光下的肥皂膜，呈现彩色条纹
C．驶近站台的火车，汽笛音调变高
D．振动音叉的周围，声音忽高忽低
23．（2023·浙江·高考真题）主动降噪耳机能收集周围环境中的噪声信号，并产生相应的抵消声波，某一
噪声信号传到耳膜的振动图像如图所示，取得最好降噪效果的抵消声波（声音在空气中的传播速度为
）（ ）A．振幅为
B．频率为
C．波长应为 的奇数倍
D．在耳膜中产生的振动与图中所示的振动同相
24．（2022·天津·高考真题）在同一均匀介质中，分别位于坐标原点和 处的两个波源O和P，沿y
轴振动，形成了两列相向传播的简谐横波a和b，某时刻a和b分别传播到 和 处，波形如图
所示。下列说法正确的是（ ）
A．a与b的频率之比为 B．O与P开始振动的时刻相同
C．a与b相遇后会出现干涉现象 D．O开始振动时沿y轴正方向运动
25．（2022·浙江·高考真题）（多选）两列振幅相等、波长均为 、周期均为T的简谐横波沿同一绳子相
向传播，若两列波均由一次全振动产生，t=0时刻的波形如图1所示，此时两列波相距 ，则（ ）
A． 时，波形如图2甲所示 B． 时，波形如图2乙所示C． 时，波形如图2丙所示 D． 时，波形如图2丁所示
26．（2021·浙江·高考真题）将一端固定在墙上的轻质绳在中点位置分叉成相同的两股细绳，它们处于同
一水平面上。在离分叉点相同长度处用左、右手在身体两侧分别握住直细绳的一端，同时用相同频率和振
幅上下持续振动，产生的横波以相同的速率沿细绳传播。因开始振动时的情况不同，分别得到了如图甲和
乙所示的波形。下列说法正确的是（ ）
A．甲图中两手开始振动时的方向并不相同
B．甲图中绳子的分叉点是振动减弱的位置
C．乙图中绳子分叉点右侧始终见不到明显的波形
D．乙图只表示细绳上两列波刚传到分叉点时的波形
27．（2021·浙江·高考真题）两列频率、振幅均相同的简谐波Ⅰ和Ⅱ分别从绳子的两端持续相向传播，在
相遇区域发生了干涉，在相距0.48m的A、B间用频闪相机连续拍摄，依次获得1、2、3、4、5五个波形，
如图所示，且1和5是同一振动周期内绳上各点位移都达到最大值时拍摄的波形。已知频闪时间间隔为
0.12s，下列说法正确的是（ ）
A．简谐波Ⅰ和Ⅱ的波长均为0.24m B．简谐波Ⅰ和Ⅱ的周期均为0.48s
C．绳上各点均做振幅相同的简谐运动 D．两波源到A点和C点的路程差之差的绝对值是0.48m
28．（2021·浙江·高考真题）（多选）为了提高松树上松果的采摘率和工作效率，工程技术人员利用松果
的惯性发明了用打击杆、振动器使松果落下的两种装置，如图甲、乙所示。则（ ）A．针对不同树木，落果效果最好的振动频率可能不同
B．随着振动器频率的增加，树干振动的幅度一定增大
C．打击杆对不同粗细树干打击结束后，树干的振动频率相同
D．稳定后，不同粗细树干的振动频率始终与振动器的振动频率相同
