文档内容
考点 62 机械波
（核心考点精讲精练）
1. 5年真题考点分布
2023·全国甲卷·T34(1)
2023·全国乙卷·T34(1)
2023·重庆卷·T9
2023·湖北卷·T8
2022·全国甲卷·T34(1)
2022·浙江6月选考·T16
2022·辽宁卷·T3
机械波
2021·全国乙卷·T34(1)
2021·天津卷·T4
2021·北京卷·T3
2021·湖北卷·T10
2020·全国卷Ⅲ·T34(1)
2020·天津卷·T4
2020·山东卷·T4
2. 命题规律及备考策略
【命题规律】近几年高考主要考查：机械波、波的图像、振动图像和波的图像、波的干涉
【备考策略】
1.知道机械波的形成条件及特点.
2.掌握波速、波长和频率的关系，会分析波的图像.
3.知道波的干涉、衍射和多普勒效应，掌握干涉、衍射的条件．
【命题预测】
振动图像和波的图像综合应用是高频考点考向 1 机械波与波的图像
1.机械波的传播特点
（1）波传到任意一点，该点的起振方向都和波源的起振方向相同。
（2）介质中每个质点都做受迫振动，因此，任一质点的振动频率和周期都和波源的振动频率和周期相同。
（3）波从一种介质进入另一种介质，由于介质不同，波长和波速可以改变，但频率和周期都不会改变。
λ
（4）波源经过一个周期T完成一次全振动，波恰好向前传播一个波长的距离，所以v＝ ＝λf。
T
2.波的传播方向与质点振动方向的互判方法
方法解读 图像演示
“上下 沿波的传播方向，“上坡”时质点向下振
坡”法 动，“下坡”时质点向上振动
“同侧”波形图上某点表示传播方向和振动方向的
法 箭头在图线同侧
将波形沿传播方向进行微小的平移，再由
“微平
对应同一x坐标的两波形曲线上的点来判
移”法
断振动方向
3．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．
（多选）（2023·天津·统考高考真题）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
（2022·全国·统考高考真题）一平面简谐横波以速度v = 2m/s沿x轴正方向传播，t = 0时刻的波形图如图
所示，介质中平衡位置在坐标原点的质点A在t = 0时刻的位移 ，该波的波长为 m，频率
为 Hz，t = 2s时刻，质点A （填“向上运动”“速度为零”或“向下运动”）。
考向 2 振动图像与波的图像的综合应用
1.两种图像的比较
振动图像 波的图像
图像
物理意义 表示某质点各个时刻的位移 表示某时刻各质点的位移
图像变化 随时间推移，图像延续，但已有形状不 随时间推移，图像沿传播方向平移变
类比理解 记录一个人在一段时间内活动的录像带 记录在某时刻许多人的动作的集体照
（1）质点的振动周期； （1）波长、振幅；
图像 （2）质点的振幅； （2）任意一质点在该时刻的位移；
信息 （3）各时刻质点的位移； （3）任意一质点在该时刻的加速度方向；
（4）各时刻的速度、加速度方向 （4）传播方向、振动方向的互判
2.三步求解波的图像与振动图像综合问题
（多选）（2023·全国·统考高考真题）一列简谐横波沿x轴传播，图（a）是 时刻的波形图；P是介质
中位于 处的质点，其振动图像如图（b）所示。下列说法正确的是（ ）
A．波速为
B．波向左传播
C．波的振幅是
D． 处的质点在 时位于平衡位置
E．质点P在0~7s时间内运动的路程为
（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。
考向 3 波传播的周期性与多解性问题
1.波的多解问题的三种主要类型
双向性 传播方向双向性：波的传播方向不确定
形成多解 振动方向双向性：质点的振动方向不确定
周期性 时间周期性：时间间隔Δt与周期T的关系不明确
形成多解 空间周期性：波传播距离Δx与波长λ的关系不明确
隐含性 在波动问题中，往往只给出完整波形的一部分，或给出几个特殊点，而其余信息均处于隐含状
形成多解 态，这样，波形就有多种情况，形成波动问题的多解性
2.解决波的多解问题的一般思路
（1）首先找出造成多解的原因，比如考虑传播方向的双向性，可先假设波向右传播，再假设波向左传播，
分别进行分析。
（2）根据周期性列式，若题目给出的是时间条件，则列出t＝nT＋Δt（n＝0，1，2，…）；若给出的是距
离条件，则列出x＝nλ＋Δx（n＝0，1，2，…）进行求解。
( Δx λ )
（3）根据需要进一步求与波速 v= 或v= =λf 等有关的问题。
Δt T
（2023·全国·统考高考真题）分别沿x轴正向和负向传播的两列简谐横波P、Q的振动方向相同,振幅均为
5cm，波长均为8m，波速均为4m/s。 时刻，P波刚好传播到坐标原点,该处的质点将自平衡位置向下
振动；Q波刚好传到 处，该处的质点将自平衡位置向上振动。经过一段时间后，两列波相遇。
（1）在答题卡给出的坐标图上分别画出P、Q两列波在 时刻的波形图（P波用虚线，Q波用实线）；
（2）求出图示范围内的介质中，因两列波干涉而振动振幅最大和振幅最小的平衡位置。
（多选）（2021·山东·高考真题）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．
考向 4 波的干涉、衍射 多普勒效应
1.波的干涉和衍射
波的干涉 波的衍射
条件 两列波的频率必须相同 明显条件：障碍物或孔的尺寸比波长小或相差不多
形成加强区和减弱区相互隔开的
现象 波能够绕过障碍物或孔继续向前传播
稳定的干涉图样
注意：发生衍射是无条件的，发生明显衍射是有条件的。
2.波的干涉现象中振动加强点、减弱点的两种判断方法
（1）波形图法
如图所示，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（如图中的P、Q）一定
是振动加强点，而波峰与波谷的交点（如图中的R、S）一定是振动减弱点，各振动加强点或振动减弱点各
自连接而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
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，如图所示。①当两波源振动步调一致时
若Δr＝nλ（n＝0，1，2，…），则振动加强；
λ
若Δr＝（2n＋1） （n＝0，1，2，…），则振动减弱。
2
②当两波源振动步调相反时
λ
若Δr＝（2n＋1） （n＝0，1，2，…），则振动加强；
2
若Δr＝nλ（n＝0，1，2，…），则振动减弱。
3.多普勒效应
（1）观察者感到频率发生变化，实际上波源与波的频率没有变化。
（2）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变大；当波源与观察者相互远离时，观察者接收到的
频率变小。
（2023·广东·统考高考真题）渔船常用回声探测器发射的声波探测水下鱼群与障碍物．声波在水中传播速
度为 ，若探测器发出频率为 的声波，下列说法正确的是（ ）
A．两列声波相遇时一定会发生干涉
B．声波由水中传播到空气中，波长会改变
C．该声波遇到尺寸约为 的被探测物时会发生明显衍射
D．探测器接收到的回声频率与被探测物相对探测器运动的速度无关
（多选）（2023·甘肃·统考二模）在下列现象中，可以用多普勒效应解释的有（ ）
A．天文学上观察到双星（相距较近、均绕它们连线上某点做圆周运动的两颗恒星）光谱随时间的周期性
变化
B．当水波通过障碍物时，若障碍物的尺寸与波长差不多，或比波长小时，将发生明显的衍射现象
C．观察者听到远去的列车发出的汽笛声，音调会变低
D．同一声源发出的声波，在空气和水中传播的速度不同
E．超声波被血管中的血流反射后，探测器接收到的超声波频率发生变化
【基础过关】1．（2023秋·浙江宁波·高三校考开学考试）火车上有一个声源发出频率一定的乐音。当火车静止、观察者
也静止时，观察者听到并记住了这个乐音的音调。以下哪种情况中，观察者听到这个乐音的音调比原来低
（ ）
A．观察者静止，火车向他驶来
B．观察者静止，火车离他驶去
C．火车静止，观察者乘汽车向着火车运动
D．火车向他驶来，观察者乘汽车向着火车运动
2．（2023秋·重庆沙坪坝·高三重庆市第七中学校校考期中）一列简谐横波在均匀介质中沿x轴方向传播，
在 时刻的波形如图甲所示，图乙为质点M的振动图像。下列说法正确的是（ ）
A．质点P的振动频率为2Hz
B．该波沿x轴负方向传播
C．该波传播的速度大小为0.5m/s
D．在1s~3.5s时间内，质点N的路程为30cm
3．（2023·福建福州·福建省福州第一中学校考二模）某人在池塘边演示波的干涉现象。把两个气球分别绑
在两根木棍上，两手分别握着木棍，让两气球均匀拍打水面。两个气球相当于两个波源，观察水面发生的
现象。下列说法正确的是（ ）
A．若两个气球拍打水面的步调刚好相反，则不能观察到水波的干涉现象
B．若两个气球拍打水面的振幅不同，则不能观察到水波的干涉现象
C．若一个气球拍打水面的频率是另一个的2倍，则不能观察到水波的干涉现象
D．若两个气球同时停止拍打水面，则水面上的干涉图样会立即消失
4．（2023秋·云南玉溪·高三云南省玉溪第三中学校考开学考试）如图所示，S 、S 是两个相干波源，振动
1 2
同步且振幅相同，实线和虚线分别表示在某时刻的波峰和波谷，质点b、d位于两波源连线的中垂线上，关
于图中四个质点a、b、c、d的说法正确的是（ ）
A．该时刻质点b处于波峰，且始终处于波峰
B．该时刻质点c处于波谷，且c的能量最小
C．质点d所在位置为振动减弱区D．质点a所在位置为振动减弱区
5．（多选）（2023·全国·高三专题练习）下列有关机械振动和机械波的说法正确的是（ ）
A．在频率相同的两列波的叠加区域，若质点到两列波源的距离相等，该质点的振动一定加强
B．单摆具有等时性，是因为其振动周期与摆球的质量和振幅均无关
C．火车鸣笛向我们驶来时，我们听到的笛声频率比声源发声的频率高
D．弹簧振子做简谐运动时，若某两个时刻位移相同，则这两个时刻的速度也一定相同
E．机械波中各个质点通过受迫振动的形式传递能量和信息
6．（多选）（2023·黑龙江大庆·统考二模）在同一均匀介质中，分别位于 和 处的两个波源
和 ，沿 轴振动，形成了两列相向传播的简谐横波 和 。 时刻 和 分别传播到 和
处，波形如图所示， 时两列波恰好第一次相遇，则下列说法正确的是（ ）
A． 与 相迎后会出现干涉现象
B．质点 开始振动时沿 轴负方向运动
C． 与 的频率之比为
D． 时， 处质点的位移为
7．（多选）（2023·四川绵阳·统考二模）如图所示是某绳波形成过程的示意图，1、2、3、4……为绳上的
一系列等距离的质点，相邻两质点间的距离均为10cm，绳处于水平方向；质点1在外力作用下沿竖直方向
做简谐振动，带动2、3、4……各个质点依次上下振动，振动从绳的左端传到右端，t＝0时质点1开始竖
直向上运动，t＝0.1s时质点1在最大位移20cm处，这时质点3开始运动，以向上为正方向，下列说法正
确的是（ ）
A．该波的波速一定是2m/s
B．该波的波长一定是0.8m
C．质点3振动后的周期可能是0.08s
D．质点3开始运动时运动方向一定向上
E．质点3的振动方程一定是y＝20sin5πt（cm）
8．（多选）（2023秋·山东·高三校联考开学考试）如图甲所示，一列简谐横波沿直线传播，P、Q为波传
播路径上的两个质点，P、Q两个质点的振动规律分别如图乙、丙所示，波的传播速度为 2m/s，则下列说
法正确的是（ ）A．该波可能从Q点向P点传播
B．P、Q两质点平衡位置间的距离可能为
C． 时刻，P、Q连线中点处的质点有可能处于平衡位置
D． 时刻，若P、Q间只有一个波峰，则P、Q连线中点处的质点一定处于波峰
9．（2023秋·辽宁·高三校联考开学考试）如图所示，一列简谐横波沿x轴方向传播，在 时刻波形如
图中的实线所示，且质点P的振动方向沿y轴负方向。 时刻的波形如图中虚线所示。
（1）求该列波的波长 及可能的波速 ；
（2）若该列波的周期 ， 时刻质点M（图中未画出）的位移为2.5cm，求从 时刻开始经
12s时间该质点经过的路程。
10．（2023秋·云南昆明·高三云南师大附中校考开学考试）如图甲是一列沿x轴传播的正弦波在某时刻的
图像，O点是波源，图乙为波源O点的振动图像，图中 、 、 均为已知量。由图像可求波的传播速度？
从 时刻到图甲对应时刻，波源O点的位移为？
【能力提升】
11．（2023秋·江西新余·高三新余市第一中学校考开学考试）一列简谐横波沿 x轴传播，图甲是 时
的波形图，图乙是 处质点的振动图像，a、b 两质点在 x 轴上的平衡位置分别为
，下列说法正确的是（ ）A．波沿x轴正方向传播
B．波的传播速度为0.5 m/s
C． t=1.5s时，a、b两点的速度和加速度均等大反向
D．从 到 质点a的路程为10 cm
12．（2023·广西·统考模拟预测）如图甲所示，坐标原点O处有一简谐横波的波源，A，B两点为x轴上的
两点，相距 ，A、B 两点的振动情况分别如图乙中的图线 a、b 所示。则该波的最大波速为
（ ）
A．1.5m/s B．2m/s C．4.5m/s D．6m/s
13．（2023·浙江宁波·镇海中学校联考一模）某学习小组为了研究水面波的传播特点，在水面上放置波源
和浮标，两者的间距为L。t=0时刻，波源开始从平衡位置在竖直方向做简谐运动，产生的水波沿水平方向
传播（视为简谐波）， t 时刻传到浮标处使浮标开始振动，此时波源刚好位于正向最大位移处，波源和浮
1
标的振动图像分别如图中的实线和虚线所示，则（ ）
A．水波的波长为 B．波源的振动周期为
C．2t₁时刻波源沿y轴负方向运动 D．水波的传播速度大小为
14．（2023秋·黑龙江大庆·高三大庆实验中学校考期中）两波源分别位于坐标原点和 x＝14m处，t＝0时
刻两波源开始起振，t＝4s时的波形图如图所示，此时平衡位置在x＝4m和x＝10m的P、Q两质点刚开始
振动，质点M的平衡位置位于x＝7m处，质点N的平衡位置位于x＝6m处，则（ ）A．t＝6s时两列波相遇 B．从0到10s内质点N通过的路程为2.4m
C．t＝7.5s时质点M的速度在增大 D．t＝10s时质点N的振动方向沿y轴负方向
15．（多选）（2023秋·广东茂名·高三茂名市第一中学校联考开学考试）如图甲、乙分别为两列机械波Ⅰ、
Ⅱ的振动图像，t=0时刻分别同时从图丙的A、B两点开始沿水平方向传播，并在t=2s时恰好相遇，已知
A、B相距0.8m，C为AB中点，D距A点0.15 m，则下列说法正确的是（ ）
A．直线上A、B外侧均为振动减弱点
B．机械波Ⅱ的波速为2m/s
C．t=4s内直线上C点通过的路程为零
D．机械波I的波长为0.2m
16．（多选）（2023秋·山东济南·高三统考开学考试）如图所示，在某一均匀介质中， 是振动情况
完全相同的两个波源，其简谐运动表达式均为 ，介质中 点与 两波源间的距离分
别为 和 ，两波源形成的简谐横波分别沿 方向传播，波速都是 。下列说法中正确的是
（ ）
A．简谐横波的波长为 B．当 点位于波峰时， 点也位于波峰
C． 点振幅为 D． 点振幅为0
17．（多选）（2023·河南·校联考模拟预测）某简谐横波沿 轴正方向传播，坐标为 和
的两质点的振动图像如图中实线和虚线所示．已知该波波速为 ，波长大于 ， 时刻 处的质
点位于波谷，则下列说法正确的是（ ）A．该波的周期为
B． 时两质点位移大小相等，振动方向相同
C．从 时刻起 处的质点至少要经过 才能处于波峰
D． 时刻 处的质点偏离平衡位置的位移为
E．该波遇到大小为 的障碍物时能发生明显的衍射现象
18．（多选）（2023秋·广东·高三广州市真光中学校联考开学考试）小明同学设计了一个绳波演示游戏，
将两段材料不同的绳连接起来，以连接点为原点O，以绳为x轴建立如图所示的坐标系。甲、乙两位同学
分别在平衡位置在 的 点和平衡位置在 的 点同时手握绳振动，产生两列简谐横波甲、
乙，分别沿x轴正方向和x轴负方向传播。已知 时刻平衡位置分别在 和 处的质点刚好
开始振动，某时刻两列波恰好同时到达原点O。若从 开始到 时间内P点经过的路程为 。下
列说法正确的是（ ）
A．波源 的起振方向向上，波源 的起振方向向下
B．甲、乙两列简谐横波到达原点O前传播速度大小不同
C．因为甲、乙两列波的波长不同，故相遇后不能形成稳定的干涉图样
D．当两列波到达对方波源处后，平衡位置在 的质点是振动加强点
19．（多选）（2023秋·辽宁·高三校联考开学考试）振源S 、S 间距2m，形成的机械波在均匀介质中的传
1 2
播速度均为 1m/s，两振源的振动方向垂直于纸面，其振动方程分别为 ，
，振动足够长时间后，下列说法正确的是（ ）A．加强点的位移始终为30cm
B．加强点的振动频率为1Hz
C．以S 为圆心的圆周上除S 点之外，加强点的个数为8个
1 2
D．以S 为圆心的圆周上除S 点之外，减弱点的个数为8个
1 2
20．（多选）（2023秋·甘肃张掖·高三高台县第一中学校考开学考试）下列说法正确的是（ ）
A．发生多普勒效应时，波源的频率并未发生改变
B．人耳能接收到的声波频率为20Hz～20kHz，其中20kHz的声波最容易绕开障碍物传到人耳中
C．在检测光学元件表面的平整程度时可以利用薄膜干涉来检测
D．汽车的夜视系统是利用不可见光中的紫外线来实现的
E．通过偏振片可检测出单色光为横波
21．（2023·陕西·校联考模拟预测）青蛙在平静的水面上鸣叫时引起水面振动，形成如图甲所示的水波
（把水波当成横波处理）。假设原点O处为青蛙所在位置，O处的波源垂直xoy平面振动后，产生的简谐
横波在xoy平面内传播。实线圆、虚线圆分别表示 时刻相邻的波峰和波谷，此时波恰好传到图甲中的
实线圆处，图乙为图甲中质点B的振动图像，z轴垂直于xoy水平面，z轴的正方向为竖直向上，求：
（1）波在水中的传播速度；
（2）C点第2次到达波峰的时刻。
22．（2023·海南海口·海南华侨中学校考一模）如图甲所示，同种均匀介质中存在能产生简谐横波的 A、B
两个波源，A、B间距为5m，质点P在两波源的连线上，AP=1m，两波源的振动图像如图乙中的实线和虚
线所示。已知两波源的振动传播到P点的时间差为6s。求：
（1）波源A形成的简谐横波在介质中的波长；
（2）当两波源的振动均传播到P点后，P点的振幅。23．（2023·河北邢台·河北巨鹿中学校联考三模）毛主席的诗词“洞庭波涌连天雪”，描述的正是机械波
传播的场景。一列沿x轴正方向传播的简谐横波在 时刻的波形如图中实线所示，在 时的波形
如图中的虚线所示。
（1）求这列波可能的传播速度大小；
（2）若波的周期 ，则从 时刻开始计时，求质点M在0~1.6s内运动的路程。
24．（2023·四川成都·校联考模拟预测）如图甲所示为一列简谐横波在t=1.2s时刻的波形图，此时P、Q两
质点的位移均为-1cm，波上A质点的振动图像如图乙所示，求：
（1）质点P的横坐标；
（2）质点Q的振动方程。
【真题感知】
25．（多选）（2023·重庆·统考高考真题）一列简谐横波在介质中沿x轴传播，波速为2m/s，t=0时的波形
图如图所示，P为该介质中的一质点。则（ ）
A．该波的波长为14m
B．该波的周期为8sC．t＝0时质点P的加速度方向沿y轴负方向
D．0~2 s内质点P运动的路程有可能小于0.1m
26．（2023·海南·统考高考真题）下面上下两图分别是一列机械波在传播方向上相距 6m的两个质点P、Q
的振动图像，下列说法正确的是（ ）
A．该波的周期是5s B．该波的波速是3m/s
C．4s时P质点向上振动 D．4s时Q质点向上振动
27．（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
28．（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
29．（多选）（2021·湖北·统考高考真题）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
30．（2021·全国·高考真题）图中实线为一列简谐横波在某一时刻的波形曲线，经过 后，其波形曲线
如图中虚线所示。已知该波的周期 T大于 ，若波是沿 x轴正方向传播的，则该波的速度大小为
，周期为 s，若波是沿x轴负方向传播的，该波的周期为 s。
31．（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
B
简谐横波沿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 时刻（t>0），质点A位于波峰。求
1 1
（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
