机械振动和机械波（原卷版）-2025年高考物理重难点

重难点14机械振动和机械波

-----------------h

命题趋势

考点分析三年考情分析2025命题热点

2024：河北卷、浙江1月选考、甘肃卷、江苏

442H/n廿+rt狂卷、北京卷

机1械振动及其规律,-必

2023：山东卷

2022：湖南卷、浙江6月选考卷

2024：广东卷、安徽卷、湖南卷、江西卷、山、小融在上n+n=

土*立。田1、波的传播特点及规律

东卷、新课标卷后小网/缶加底的用局

4414RTZ,甘如狂■•―必M■口士心*广、用2、振动图像和波的图像

机械波及其规律2023：北东卷、广东卷、湖南卷、新课标卷给人而用

2022：辽宁卷、广东卷、河北卷、浙江6月选"口应用

考卷

七八网放**砧向2024：海南卷、湖北卷

振动图像和波的图

：山东卷

像g绵合a应用2023

2022：湖南卷、山东卷、辽宁卷、海南卷

【课标要求】

1.熟练掌握简谐运动各物理量的特点和规律。

2.掌握机械波的形式及传播规律。

3.能根据振动图像和波动图像分析质点的振动规律和波的传播规律。

【考查方向】

机械振动和机械波属于高考考查的选择性热点，重点考查波的传播、波的图像和振动与波

的关系，既有选择题、填空题，又有计算题。

【备考建议】

复习本专题时，要弄清的具体内容主要包括以下几个方面：

①简谐运动；

②振动图像和波的图像以及关系、波的传播规律等；

③机械波的波长、波速和频率（周期）的关系；

④单摆；

1

⑤掌握简谐运动图像问题的两种分析方法，掌握波的图像与振动图像关联问题的处理方法

等。

<1

重难诠释

【情境解读】

1.基本概念考查情境

振动图像与波动图像：

给出一个质点的振动图像，要求考生确定质点的振幅、周期、频率、相位等基本参数。例如，

通过观察振动图像的纵坐标最大值确定振幅，根据横坐标的周期范围计算周期。

给出一列波的波动图像，考查波的波长、振幅等概念。要求考生能根据波动图像读出波长（相

邻两个波峰或波谷之间的距离）和振幅（波峰或波谷到平衡位置的距离）。

波速、波长和频率（周期）关系：

已知波速和频率，求波长；或者已知波长和波速，求周期等。通常会设置在不同介质中传播的

情境，因为波在不同介质中传播速度不同，考生需要根据给定的条件，利用基本公式进行计算。

2.振动和波的综合考查情境

由振动图像推导波动图像：

给出某质点的振动图像和波的传播方向，要求考生画出某一时刻的波动图像。这需要考生先根

据振动图像确定该质点在给定时刻的振动状态，然后结合波的传播方向，确定其他质点的振动

状态，从而画出波动图像。

由波动图像推导振动图像：

给出波动图像和波上某质点的位置，要求考生画出该质点的振动图像。考生需要根据波动图像

确定波的周期、波长等信息，再结合波的传播方向和质点的位置，分析该质点在各个时刻的振

动状态，进而画出振动图像。

3.波的干涉、衍射和多普勒效应考查情境

波的干涉：

描述两列相干波叠加的情境，要求考生判断干涉图样中的加强区和减弱区的位置。通常会给出

两列波的波长、频率、波源间距等信息，考生需要利用波的干涉条件（两列波的频率相同，相

位差恒定）和干涉加强、减弱的判断方法来确定。

波的衍射：

2

考查波绕过障碍物继续传播的现象。例如，给出不同波长的波和不同尺寸的障碍物，要求考生

判断波是否能发生衍射以及衍射现象的明显程度。一般来说，当障碍物或孔的尺寸比波长小或

差不多时，衍射现象明显。

多普勒效应：

描述波源和观察者有相对运动时频率变化的情境。如一辆鸣笛的汽车靠近或远离观察者，要求

考生根据多普勒效应的公式计算观察者听到的声音频率变化情况。

【高分技巧】

一、弹簧振子。

上图的运动情景导致各物理量的变化情况如下表所示。

振子的运动位移加速度速度动能势能

0TB增大，方向向右增大，方向向左减小，方向向右减小增大

B最大最大00最大

B70减小，方向向右减小，方向向左增大，方向向左增大减小

000最大最大0

o—c增大，方向向左增大，方向向右减小，方向向左减小增大

c最大最大00最大

c-。减小，方向向左减小，方向向右增大，方向向右增大减小

由表格可得：①在简谐运动中，位移、回复力、加速度和势能四个物理量同时增大或减小,

与速度和动能的变化步调相反；②最大位移处是速度方向变化的转折点；③关于平衡位置0对

称的两点,速度的大小、动能、势能、相对平衡位置的位移大小相等，由对称点向平衡位置0运

动时用时相等。

二、单摆的类型

图例等效摆长运动特点

3

1

Tl等效=/sina做垂直纸面的小角度摆动

Tl等效=/sin。+1垂直纸面摆动

ll等效=/纸面内摆动

0Fi,

i左侧：/等效=/玳［I］内信列/=兀\-+

I右侧：/等效=；/71As

1°

«/当半径R远大于小球位移x

//等效=火

//

/时，小球做单摆运动

三、振动图像和波动图像

图像类型振动图像波的图像

研究对象一个质点波传播方向上的所有质点

某质点位移随时间的变化规

研究内容某时刻所有质点在空间分布的规律

律

图示/J

横坐标表示时间表示各质点的平衡位置

物理意义某质点在各时刻的位移某时刻各质点的位移

质点振动周期。波长、振幅

质点振幅。任一质点在该时刻的位移

图像信息

各时刻质点位移。任一质点在该时刻的加速度方向

各时刻速度、加速度方向。传播方向、振动方向的互判

振动方向的判断

（看下一时刻的位移）（同侧法）

A/后的图形随时间推移，图像延伸，但已随时间推移，图像沿波的传播方向平

4

有形状不变。移，原有波形做周期性变化。

记录着一个人一段时间内活记录着许多人某时刻动作、表情的集

形象比喻

动的录像带。体照片。

纵坐标均表示质点的位移。

联系纵坐标的最大值均表示振幅。

波在传播过程中，各质点都在各自的平衡位置附近振动。

限时提升练

一、单选题

1.（2024•河北•模拟预测）如图所示，一兴趣小组提出了一个大胆假设：有一条隧道从Z点到

8点直穿地心，地球的半径为R质量为将一质量为机的物体从Z点由静止释放（不计

空气阻力），C点距地心距离为x,已知均匀球壳对放于其内部的质点的引力为零，引力常量为

Go下列说法正确的是（）

A.物体在/点的加速度与在C点的加速度之比为

B.物体到达。点的动能为空

C.物体将做简谐运动

D.物体从Z运动到5的时间为，密

2.（2025•陕西宝鸡•一模）如图甲所示，小明同学利用漏斗做简谐运动实验，他将漏斗下方的

薄木板沿箭头方向拉出，漏斗4s内漏出的细沙在板上形成了如图乙所示曲线ZE,当地重力加

速度大小g=9.8m/s2。下列说法正确的是（）

5

乙

A.该沙摆的摆动频率为2Hz

B.该沙摆的摆长约为2nl

C.由图乙可知薄木板做匀加速直线运动，且加速度大小约为0.03m/s2

D.当图乙中的。点通过沙摆正下方时，薄木板的速度大小约为0.25m/s

3.（2025•云南•模拟预测）如图，原长为4的轻弹簧上端固定在天花板上，下端连接质量为制

的物块A,物块A下端用细线连接质量为2机的小球B,整个装置处于静止状态，弹簧未超出

弹性限度，已知弹簧的劲度系数斤=裂。现剪断细线，不计空气阻力，则物块A振动过程中

弹簧的最短长度与最长长度之比为（）

✓

A

OB

A.1:2B.1:3C.3:5D.3:7

4.（2024・湖南•模拟预测）如图所示，光滑斜面上有一倾斜放置的弹簧，弹簧上端固定，下端

连接物体P,其正在做振幅为％的简谐运动，当达到最高点时弹簧恰好为原长。当P振动到某

个位置时恰好断开为质量相等的两部分A、B,B掉下斜面，此后A继续做简谐运动。则下列

说法中正确的是（）

0

6

A.如果在平衡位置处断开，A依然可以到达原来的最低点

B.如果在最高点处断开，则B带走的能量最多

C.无论在什么地方断开，此后A振动的振幅一定增大，周期一定减小

D.如果在最低点处断开，此后A振动的振幅变为三

5.（2024•辽宁沈阳•三模）2024年我国将加速稳步推进载人登月，未来中国航天员将登上月球。

试想航天员用同一装置对同一单摆分别在地球和月球上做受迫振动实验，得到如图所示的共振

曲线，共振频率为工、力。将月球视为密度均匀、半径为『的球体，引力常量为G,地球表面的

重力加速度为g,不考虑星球自转的影响。下列说法正确的是（）

A.该单摆在月球上的共振频率为人B.月球表面的重力加速度g月=£g

71

C.月球的密度2月=券方D.月球的质量•月=等

6.（2025•广西•模拟预测）某消声器的结构及气流运行如图所示，波长为％的声波沿水平管道

自左向右传播，当声波到达。处时，分成两束波，它们分别通过〃和「2的路程，再在6处相

遇，从而达到削弱噪声的目的。下列说法正确的是（）

A.该消声器是根据波的衍射原理设计的

B.两束波到达b点的路程差Ar,则Ar等于;X的偶数倍

C.若A、c在同一条直线上，无论5、c之间的距离为多少，c一定为声波的减弱点

D.若声波的频率发生改变，声波在6处相遇，也一定能达到削弱噪声的目的

7.（24-25高三上•重庆沙坪坝•期中）如图左所示是一列简谐横波在f=0.1s时刻的波形图,

7

P是平衡位置在尤=L5m处的质点，。是平衡位置在x=12m处的质点；图右为质点Q

的振动图像，下列说法正确的是（）

A.这列波沿x轴负方向传播

B.在，=0.35s时，质点Q的位置坐标为（12m,10cm）

C.从，=01s到f=0.35s的过程中，质点P的路程为50cm

D.从t=OAs时刻开始计时，质点P再过&=（0.075+0.2〃）s时（〃=0、1、2…）到达波谷

8.（2024•云南•模拟预测）”0时刻，。点处的波源垂直于纸面做简谐运动，所形成的简谐横

波在均匀介质中沿纸面向四周传播.如图1所示为该简谐波在"0.10s时的图像，图中实线圆

表示波峰，虚线圆表示波谷，相邻两个实线圆之间仅有1个虚线圆，且该时刻尸点在实线圆上,

。点在虚线圆上，N点到其相邻两圆距离相等，相邻两圆的半径之差为6cm.介质中某质点的

振动图像如图2所示，取垂直纸面向外为位移的正方向.下列说法正确的是（）

A.该波的波速为60m/s

B.图1中质点尸和Q的相位差的绝对值为2兀

C.图1中质点N在该时刻速度方向垂直纸面向里

D.图2可能是质点N的振动图像

二、多选题

9.（2024・四川成都•三模）如图所示，A球在轻绳的作用下在竖直面内摆动，B球在轻绳的作

用下在水平面内做匀速圆周运动。两小球质量相同，均可视为质点。连接两小球的轻绳长度相

同，A球轻绳与竖直方向所成的最大角度和B球轻绳与竖直方向所成的夹角均为。（。＜5。）。

下列说法中正确的是（）

8

//////////////////

用遮

ZA.A、B两球运动的周期之比为1：1

B.图示位置A、B两球所受轻绳拉力大小之比为cos?。：］

C.A球的最大向心力大小与B球的向心力大小之比为匕*

tan”

D.A球的最大动能与B球的动能之比为尸与

1+C0S。

10.（24-25高三上•山东潍坊•期中）如图甲所示，一根粗细均匀的木筷，下端绕几圈细铁丝后

竖直悬浮在装有盐水的杯子中。现把木筷竖直向上提起一段距离后放手，忽略水的粘滞阻力及

水面高度变化，其在水中的运动可视为简谐运动。以竖直向上为正方向，从某时刻开始计时，

木筷下端的位移＞随时间/变化的图像如图乙所示。已知盐水的密度为小木筷的横截面积为S,

木筷下端到水面的最小距离为4,最大距离为为。则（）

A.木筷在5%时间内动能先增大后减小

B.木筷做简谐运动的振幅为:（4+初

C.木筷（含铁丝）的质量为3前（4+初

D.木筷在。〜3%时间内运动的路程为与©（%_4）

11.（2024•浙江•一模）如图（a）所示轻质弹簧下端固定在水池底部，上端固定一个小灯泡，

其大小可忽略，点光源在水面上的投影位置为。'点，点光源静止不动时在。点，距离水面深度

为00=/z=1.5m,现让点光源在竖直方向做简谐运动，其振动图像如图（b）所示振幅为A,周

期为2s,光源向左照射的最远位置记为P,当点光源距离水面最近时P在。点，点光源距离水

9

4

面最远时P在e点.已知图（a）中ac=ce,be=cd,水的折射率为则下列正确的是（)

edcbaO空气

----------------1------------—T1一

-

S

S

S

-p

图（a）图（b）

A.尸在。点时，光斑的移动速度最小

B.尸从。到d经过的时间可能为Is

C.光斑振幅4=士夕/

7

D.点光源在。点时，有光射出水面的面积为詈万n?

64

12.（2025•全国•模拟预测）如图所示，一列简谐横波沿x轴传播，在:0时刻和f=ls时刻的波

形分别如图中实线、虚线所示。已知波的振动周期大于1s,则（）

A.x=0处质点的振动方程可能为ksin*（cm）

B.波源的振动周期可能为2.4s

C.波的传播速度可能为5m/s

D.x=0处质点在0~ls内通过的路程为3.5cm

13.（2024・山东威海•一模）如图甲所示，在均匀介质中有幺、B、C、。四点，其中幺、B、C

三点位于同一直线上，AC=BC=4m,CD=3m,CZ）垂直AB。f=0时，位于Z、B、C处的三个

完全相同的横波波源同时开始振动，振动图像均如图乙所示，振动方向与平面Z5Q垂直，已

知波长为4m。下列说法正确的是（）

10

A.这三列波的波速均为2m/s

B.Z=3s时，。处的质点开始振动

C.Z=4.5s时，。处的质点正向,V轴正方向运动

D.片6s时，。处的质点与平衡位置的距离是2cm

14.（2025•山东•模拟预测）如图甲所示为一列简谐横波在"0时刻的波形图，两质点平

衡位置间的距离为2m,此时质点/偏离平衡位置的位移为lOgcm,如图乙所示为质点。相

对平衡位置的位移y随