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专题32 机械波
考点
考情
命题方向
考点1 机械波传播
考点2 机械波干
涉、衍射、
多普勒效应
2024 年高考全国理综甲卷
2024 年高考广东卷
2024 年高考湖南卷
2024 高考全国理综新课程卷
2023 高考上海卷
2024 年高考江西卷
2023 年6 月高考浙江卷
2023 年高考选择性考试辽宁卷
1.机械波高考考查频率较高的
知识主要表现在给出波动图
像，或给出波源或介质中某点
的振动图像，波动传播速度计
算，介质中质点位移、路程等
一直是考查的热点。
2.机械波叠加、机械波干涉、
衍射、多普勒效应等可能单独
考查，也可能与波动图像有机
结合考查。
题型一 机械波的形成与传播
1．机械波的形成条件
(1)有发生机械振动的波源。
1
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(2)有传播介质，如空气、水等。
2．传播特点
(1)机械波传播的只是振动的形式和能量，质点只在各自的平衡位置附近做简谐运动，并不随波迁
移。
(2)介质中各质点的振幅相同，振动周期和频率都与波源的振动周期和频率相同。
(3)一个周期内，质点完成一次全振动，通过的路程为4A，位移为零。
3．机械波的分类
(1)横波：质点的振动方向与波的传播方向相互垂直的波，有波峰(凸部)和波谷(凹部)。
[模型演练1] （2024 春•太原期末）体操彩带由短杆和一定长度的彩带组成。运动员周期
性地上下抖动短杆，彩带上形成简谐波，某一时刻彩带的形状如图所示。彩带重力不计，下列
选项正确的是（ ）
A．图中彩带上的质点a 正在向下运动
B．彩带上的质点b 向右移动，把能量传递给质点a
C．短杆与彩带的接触点在竖直方向做匀速运动
D．由于短杆在竖直方向振动，所以该简谐波为纵波
[模型演练2] （2024•厦门三模）2024 年4 月25 日20 时59 分，搭载神舟十八号载人飞船
的长征二号F 遥十八运载火箭在酒泉卫星发射中心点火发射升空，飞船进入预定轨道，调整姿
态后成功与空间站对接，历时约6.5 小时，空间站离地面高度约为400km，则（ ）
A．与空间站对接过程中飞船可视为质点
B．雷达跟踪飞船的无线电波是纵波
C．火箭点火升空瞬间处于超重状态
D．飞船从发射到对接过程的平均速率约为62m/s
[模型演练3] （2024•嘉兴一模）某研究性学习小组研制了一种简易地震仪，由竖直弹簧
振子P 和水平弹簧振子Q 组成，两振子所用弹簧完全相同，小球P 的质量小于Q 的质量。在
一次地震中，观察到P 先发生振动，3s 后Q 也开始振动，某个稳定时段P 的振幅大于Q 的振
幅。从震后的媒体报道中获悉，此次地震的震源位于地震仪正下方，地震波中的横波和纵波传
播速率分别约为4km/s 和6km/s。据此，该学习小组做出了以下判断，其中正确的是（ ）
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A．震源距地震仪约10km
B．震源距地震仪约36km
C．此地震波横波的振幅一定小于纵波的振幅
D．此地震波横波的频率一定大于纵波的频率
[模型演练4] （2022 秋•桂林期末）由多家中国建筑公司承担建设的卡塔尔卢赛尔体育场，
承办了2022 年足球世界杯包括决赛在内的多场赛事。12 月10 日，阿根廷队和荷兰队在卢赛尔
体育场争夺世界杯“八进四”的比赛中，八万观众自发的在观众席上进行“人浪”游戏，从看
台A 区到B 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，下
列关于“人浪”说法正确的是（ ）
A．当“人浪”从看台A 区传到B 区时，观众也要从看台A 区跑到B 区
B．“人浪”从看台A 区传到B 区的速度由观众从看台A 区跑到看台B 区的速度决定
C．观众“起立—举起双臂—坐下”的动作越频繁，“人浪”传播的速度一定越快
D．“人浪”的传播是观众所做动作“起立—举起双臂—坐下”形式的传播
[模型演练5] （2023 秋•重庆期中）如图所示小鸭A（视为质点）在平静的河道内靠近岸
边戏水，在水面上引起一列稳定的简谐水波，B 为岸边的一点，已知P 点为小鸭A 和B 点连线
的中点，忽略传播时能量的衰减，下列说法正确的是（ ）
A．P 点与B 点的振动频率相同
B．P 点将随水波运动到B 点
C．P 点与B 点的振动方向一定相同
D．P 点的振幅一定大于B 点的振幅
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题型二 波动图像和振动图像的理解和应用
振动图象
波动图象
研究对象
一振动质点
沿波传播方向的所有质点
研究内容
一质点的位移随时间的变化规律
某时刻所有质点的空间分布规律
图象
物理意义
表示同一质点在各时刻的位移
表示某时刻各质点的位移
图象信息
(1)质点振动周期
(2)质点振幅
(3)某一质点在各时刻的位移
(4)各时刻速度、加速度的方向
(1)波长、振幅
(2)任意一质点在该时刻的位移
(3)任意一质点在该时刻的加速度
方向
(4)传播方向、振动方向的互判
图象变化
随时间推移，图象延续，但已有
形状不变
随时间推移，波形沿传播方向平
移
一完整曲
线占横坐
标的距离
表示一个周期
表示一个波长
[模型演练6] （多选）（2024 春•佛山期末）O 点处有一质点从t＝0 时刻开始沿y 轴方向
做简谐运动，产生一列沿x 轴正方向传播的波，t＝0.4s 时形成的波形图如图所示，此时刻后波
源质点的振动频率突然变为原来的2 倍，振幅不变，则（ ）
A．波源的起振方向为沿y 轴负方向
B．t＝0.4s 后波速变为10m/s
C．平衡位置为x＝4m 处的质点B 第一次处于波峰时，x＝1m 处的质点A 正处于波谷
D．0～1.5s 时间内，平衡位置为x＝4m 处的质点运动的总路程为100cm
[模型演练7] （2024•天津模拟）“地震预警”是指在地震发生以后，抢在地震波传播到
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受灾地区前，向受灾地区提前发出警报，通知目标区域从而实现预警。科研机构对波的特性展
开研究，某机械波沿x 轴传播，图甲为t＝0.6s 时的波动图像，图乙为x＝5m 处A 质点的振动
图像，此时P、Q 两质点的位移均为﹣1cm，下列说法正确的（ ）
A．这列波沿x 轴正方向传播
B．P 质点的振动方程为y＝2sin（5 π
3
t+ π
6
）（cm）
C．t＝0.6s 时，P、Q 两质点加速度大小相同，方向相反
D．从t＝0.6s 开始经过0.3s，P、Q 两质点经过的路程相等
[模型演练8] （2024•沙坪坝区校级模拟）一简谐横波沿x 轴正向传播，t＝0 时刻的波形
如图a 所示，x＝0.3m 处的质点的振动图像如图b 所示，已知该波的波长大于0.3m，则
（ ）
A．t＝0 时刻x＝0 处的质点正在向y 轴正方向振动
B．t＝0 时刻x＝0.3m 处的质点正在向y 轴负方向振动
C．该波的波长为0.7m
D．该波的波长为0.8m
[模型演练9] （2024•成华区校级模拟）潜艇在水下活动时需要用声呐对水下物体及舰船
进行识别、跟踪、测向和测距。某潜艇声呐在水下发出的一列超声波在t＝0 时的波动图像如
图甲所示，图乙为水下质点P 的振动图像。下列说法正确的是（ ）
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A．该超声波在空气中的波速为1.5×103m/s
B．该超声波在空气中的频率为0.1MHz
C．0～1s 内，质点P 沿x 轴运动了1.5×103m
D．该超声波沿x 轴负方向传播
[模型演练10] （2024•黄州区校级二模）直角坐标系xOy 的y 轴为两种均匀介质Ⅰ、Ⅱ的
分界线。位于x＝0 处的波源发出的两列简谐横波a、b 同时在Ⅰ、Ⅱ中传播。t＝0 时刻波源开
始振动，t＝6s 时刻只画出了介于一6m 和6m 之间的波形（图甲）。已知该时刻a 波刚好传到
x＝6m 处，则t＝1.5s 时介于﹣6m 和6m 之间的波形图是（ ）
A．
B．
C．
D．
题型三 波传播的周期性和多解性问题
造成波动问题多解的主要因素有
1．周期性
(1)时间周期性：时间间隔Δt 与周期T 的关系不明确。
(2)空间周期性：波传播距离Δx 与波长λ 的关系不明确。
2．双向性
(1)传播方向双向性：波的传播方向不确定。
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(2)振动方向双向性：质点振动方向不确定。
3．波形的隐含性形成多解
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态。
这样，波形就有多种情况，形成波动问题的多解性。
[模型演练11] （2024•淇滨区校级模拟）一列简谐横波在t＝0 时的波形如图中实线所示，t
＝1s 时的波形如图中虚线所示，则下列说法正确的是（ ）
A．这列波的波长为8m
B．平衡位置分别为A、B 的两个质点，振动方向始终相同
C．若波向右传播，则波的最大频率为0.25Hz
D．若波向左传播，则波的传播速度大小为6m/s
[模型演练12] （2023 秋•齐齐哈尔期末）沿x 轴传播的简谐横波在t1＝0 时刻的波形如图中
实线所示，在t2＝0.4s 时刻的波形如图中虚线所示。已知波的周期0.2s＜T＜0.4s，P 为波中的
一个振动质点。则下列说法不正确的是（ ）
A．波的传播速度可能为20m/s
B．在t3＝0.6s 时刻，质点P 的振动方向一定向下
C．在t3＝0.6s 时刻，质点P 的加速度方向一定向上
D．质点P 在2.4s 内运动的路程可能为96cm
[模型演练13] （2024•长沙模拟）如图甲所示为沿x 轴传播的一列简谐横波在t＝0.2s 时刻
的波形图，两质点P、Q 的平衡位置分别位于x＝0.5m、x＝4.0m 处，质点Q 的振动图像如图
乙所示。下列说法正确的是（ ）
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A．t＝0 时刻，质点P 正沿y 轴负方向运动
B．质点P 的振动方程为y =5cos(10 πt + π
4 )cm
C．从t＝0 时刻至t＝0.15s 时刻，质点P 通过的路程为(20-5√2)cm
D．当质点Q 在波峰时，质点P 偏离平衡位置的位移为- 5
2 √2cm
[模型演练14] （2023 秋•东安区校级期末）如图，一列沿x 轴正方向传播的简谐横波，振
幅为2cm，波速为2m/s。在波的传播方向上两质点a、b 的平衡位置相距0.4m（小于一个波
长），当质点a 在波峰位置时，质点b 在x 轴下方与x 轴相距1cm 的位置。则下列不正确的是
（ ）
A．从此时刻起经过0.5s，b 点可能在波谷位置
B．从此时刻起经过0.5s，b 点可能在波峰位置
C．此波的周期可能为0.6s
D．此波的周期可能为1.2s
[模型演练15] （多选）（2024•菏泽一模）一列横波沿x 轴传播，a、b、c、d 为介质中的
四个质点的平衡位置。某时刻的波形如图甲所示，此后，若经过3
4
周期开始计时，正确的是（
）
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A．若波沿x 轴正向传播，则图乙描述的是b 处质点的振动图像
B．若波沿x 轴正向传播，则图乙描述的是d 处质点的振动图像
C．若波沿x 轴负向传播，则图乙描述的是b 处质点的振动图像
D．若波沿x 轴负向传播，则图乙描述的是d 处质点的振动图像
题型四 波特有的现象——波的干涉、衍射和多普勒效应
1．波的干涉中振动加强点和减弱点的判断
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.
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2．波的衍射现象
波能绕过障碍物继续传播的现象，产生明显衍射现象的条件是缝、孔的宽度或障碍物的尺寸跟波长
相差不大或者小于波长．
3．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．当波以速度v
通过观察者时，时间t 内通过的完全波的个数为N＝，因而单位时间内通过观察者的完全波的个数
即接收频率．
(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．
[模型演练16] （2024•宜兴市校级三模）如图a 所示，为一列简谐横波在某一时刻的波形
图，图b 为质点P 以此时刻为计时起点的振动图像，从该时刻起，下列说法正确的是（ ）
A．该波正在向x 轴负方向传播，波速为20m/s
B．经过0.35s 后，质点Q 经过的路程为1.4m，且速度最大，加速度最小
C．若该波在传播过程中遇到一个尺寸为5m 的障碍物，不能发生明显的衍射现象
D．若波源向x 轴负方向运动，在x＝10m 处放一接收器，接收器接收到的波源频率可能为6Hz
[模型演练17] （2024 春•大兴区校级期中）如图，挡板M 是固定的，挡板N 可以上下移动。
现在把M、N 两块挡板中的空隙当作一个“小孔”做水波的衍射实验，出现了图示中的图样，
P 点的水没有振动起来。为了使挡板左边的振动传到P 点，可以采用的办法是（ ）
A．增大振源频率
B．减小振源频率
C．N 板向下移动
D．N 板向左移动
[模型演练18] （2024 春•鼓楼区校级期中）潜艇在水下活动时需要用声呐对水下物体及舰
船进行识别、跟踪、测向和测距。某潜艇声呐发出的一列超声波在t＝0 时的波动图像如图甲
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所示，图乙为质点P 的振动图像，则（ ）
A．该超声波的波速为1.5×103m/s
B．该超声波沿x 轴负方向传播
C．0∼1s 内，质点P 沿x 轴运动了1.5×103m
D．该超声波遇到1m 的障碍物会产生明显的衍射现象
[模型演练19] （2024•龙凤区校级模拟）P、Q 两波源分别位于x 轴﹣10m 和10m 处，产生
的两列简谐横波分别沿x 轴正方向和负方向传播，振幅分别为15cm 和30cm。t＝0 时刻两波源
同时开始起振，t＝3s 时的波形图如图所示，此刻平衡位置在x 轴﹣4m 和4m 处的两质点刚要
开始振动。质点M、N 的平衡位置分别为坐标原点和x＝2m 处，则（ ）
A．两波源的起振方向均沿y 轴负方向
B．两列简谐横波的波速均为4m/s
C．0～5s 内质点N 运动的路程为30cm
D．0～10s 内质点M 运动的路程为4.5m
[模型演练20] （2024•乐清市校级三模）如图所示为某水池的剖面图，A、B 两区域的水深
分别为hA、hB，其中hB＝2.5m，点O 位于两部分水面分界线上，M 和N 是A、B 两区域水面
上的两点，OM＝4m，ON＝7.5m。t＝0 时M 点从平衡位置向下振动，N 点从平衡位置向上振
动，形成以M、N 点为波源的水波（看作是简谐横波），两波源的振动频率均为1Hz，振幅均
为5cm。当t＝1s 时，O 点开始振动且振动方向向下。已知水波的波速跟水深的关系为y =√gh，
式中h 为水深，g＝10m/s2。下列说法正确的是（ ）
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A．区域A 的水深hA＝2.0m
B．A、B 两区域水波的波长之比为5：4
C．t＝2s 时，O 点的振动方向向下
D．两波在相遇区域不能形成稳定的干涉
[模型演练21] （2024 春•洛阳期末）降噪可分为被动式降噪和主动式降噪。其中主动式降
噪指通过降噪系统产生与外界噪音相位相反的声波，二者叠加后，将噪音中和，从而实现降噪
效果。高铁通过拾噪麦克风，采集一些有规律的噪声，通过电路，在音乐中加入降噪声波，从
而达到降噪效果。图甲为原理简化图，图乙为理想情况下的降噪过程图，实线表示环境声波，
虚线表示降噪系统产生的降噪声波，则下列说法正确的是（ ）
A．降噪过程应用了声波的多普勒效应
B．降噪声波与环境噪声声波的频率不相等
C．降噪过程应用的是声波的干涉原理，P 点振动减弱
D．降噪过程应用了声波的衍射原理，使噪声无法从外面进入耳麦
[模型演练22] （2024•江苏模拟）汽车主动降噪系统是一种能够自动减少车内噪音的技术，
在汽车行驶过程中，许多因素都会产生噪音，系统会通过车身的声学反馈技术，通过扬声器发
出声波将车外噪音反向抵消，从而减少车内噪音。某一噪声信号的振动方程为
y = Asin(100 πt + π
3 )，下列说法正确的是（ ）
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A．抵消声波频率应为100Hz
B．抵消声波振幅应为2A
C．汽车降噪过程应用的是声波的多普勒效应原理
D．抵消声波和环境噪声在空气中传播的速度相等
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