机械波（核心考点）-2024年高考物理一轮复习（新高考专用）

考点32机械波

考情探究

1.3年真题考点分布

题型选择题、填空题和解答题

机械波及其波动图像；波的多解问题；振动图像和波动图像的综合问题；波

高考考点

的干涉和波的衍射；多普勒效应

北京卷4题、海南卷4题、浙江卷11题、浙江卷14题、上海卷7题、湖北

2023卷7题、辽宁卷8题、新课标卷1题、湖南卷3题、全国乙卷26题、全国

甲卷26题、浙江春招1题

重庆卷16题、北京卷6题、天津卷5题、福建卷8题、辽宁卷3题、河北

新高考2022卷16题、浙江卷16题、山东卷9题、湖南卷16题、广东卷16题、全国甲

卷26题、全国乙卷26题、上海卷7题

天津卷4题、湖北卷10题、湖南卷16题、全国乙卷26题、全国甲卷26

2021题、海南卷16题、北京卷3题、山东卷10题、浙江卷9题、重庆卷17

题、辽宁卷7题、浙江春招13题

2.命题规律及备考策略

【命题规律】近3年新高考卷对于运动的描述考查共计37次，主要考查：

I.机械波及其波动图像；

2.波的多解问题；

3.振动图像和波动图像的综合问题；

4.波的干涉、衍射现象以及多普勒效应；

【备考策略】掌握机械波的传播特点，并能波动图像判断波的传播方向和振动情况；掌握振动图像和波动图

像结合的综合性问题，能从这两种图像中找出隐藏的物理量和关系；有波振动方向、传播方向

不确定性和波的周期问题，掌握波的多解问题：理解波的叠加原则，能正确判断并计算波的振

动减弱和加强区域；理解波发生明显衍射的条件，判断生活中的衍射问题；理解并运用多普勒

效应解释生活中的物理现象。

【命题预测】本考点在全国各省考卷中出现频率是最高的板块，各个省份是必考的内容之•。往往将振动图

像和波动图像结合在一起，传播方向和周期的不确定性，出现高频的多解问题。有时也会与生

活实际问题结合在一起，考察波的叠加、衍射和多普勒效应等问题。2024年考生在复习本考点

是，不仅要掌握较难的题型，简单点的题型也不能忽略，学会同时抓。

考点梳理

考法1机械波及波动图彳

一、机械波

I.波的形成和传播

（1）产生条件

①有波源;②有介质,如空气、水、绳子等。

（2）传播特点

①传播振动形式、能量和信息；②介质中质点不随波迁移;③介质中各质点振动频率、起振方向都与波

源相同。

2.机械波的分类

质点振动方向利波的传播方向的关

分类形状举例

系

横波垂直凹凸相间；有波峰、波谷绳波等

纵波在同一条直线上疏密相间；有密部、疏部弹簧波、声波等

二、机械波的图像

I.坐标轴：横坐标x表示在波的传播方向上各质点的上衡位置，纵坐标y表示某一时刻各质点偏离平衡位

置的位移。

2.意义：表示介质中的“爸仝质点”在“某一时亥仁的位移。

3.图像（以筒谐波为例）

4.应用

（1）可直接读取振幅A、波长3以及该时刻各质点偏离平衡位置的位移。

（2）可确定该时刻各质点加速度的方向,并能比较该时刻不同质点速度或加速度的大小。

（3）可结合波的传播方向确定各质点的振动方向,或结合某个质点的振动方向确定波的传播方向。

三、波速、波长、频率（周期）及其关系

1.波长Q在波的传播方向上，振动相位总是想圆的两个相邻质点间的距离。

2.波速v：波在介质中的传播速度，由介质本身的性质决定，不同的介质，一般波速不同。

3.频率f：由波源决定，等于波源的“各个质点与周期的关系为f=/

4.波长、波速、频率和周期的关系：v=fX=1o

四、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.介质中每个质点做的都是受迫振动，所以任一质点的振动频左和周期都与波源相同.因此可以断定：波从

一种介质进入另一种介质，由于介质的情况不同，它的波长和波速可能改变，但频率和周期都不会改变.

3.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有v=fX=亍.

4.质点振动nT（波传播n）时，波形不变；

5.相隔波长整数倍的两质点，振动状态总相同：相隔半波长奇数倍的两质点，振动状态总相反。

☆典例引领

D.质点只是上下振动，不随波左右移动，故D错误。

故选BCo

角度2:振动图像和波动图像的结合运用

1.周期性

（1）时间周期性：时间间隔△（与周期T的倍数关系不明.

（2）空间周期性：传播距离2x与波长人的倍数关系不明.

p_

------•-------------•・

质.最。--------------质点彳

波经//由质点0传到相距△x的质点A,两质点振动情况始终相同，则△［二nT,△x=nl。

2.双向性

（1）传播方向双向性：无法确定传播方向时，两个方向都要考虑

（2）振动方向双向性：无法确定位移方向或振动方向是要考虑正负两个方向

3.波形的隐含性

只给出完整波形的一部分，或只给出几个质点的振动情况和质点之间的联系,

而其余信息处于隐含状态，这时波形可能有多种情况.

例：波上恰好处于平衡位置的两质点间只有一个波峰.

典例引领

■■■■■■■■■■■

角度1:传播方向的多解问题

【典例3］（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5sB.该波的波速是3m/s

C.4s时尸质点向上振动D.4s时。质点向上振动

【答案】C

【洋解】A.由振动图像可看出该波的周期是4s,A错误；

C.由P质点的振动图像可看出，在4s时P质点在平衡位置向上振动，C正确；

D.由。质点的振动图像可看出，在4s时Q质点在平衡位置向下振动，D错误。

故选C.,

角度2：周期引起的多解问题

八y/cm

P

0----------，---►x/m

9

A.P点起振时沿y轴正方向运动

B.该列简谐波的波速60m/s

C.f=l.2s时，。点的加速度沿y轴负方向且最大

D.7=1.2s时，坐标为（21,0）的。点（图中未画出）通过的路程为0.2m

【答案】D

【详解】A.根据表达式可知，简谐波的振幅为0.05m,频率为5Hz,周期为0.2s,各个质点的起振方向沿

着y轴负方向，A错误；

B.P点恰好开始振动时，振源在最大位移处，可知OP间的距离为

公式中n=3,代入得波速为v=12m/s,B错误；

C.由于f=1.2s=6T,。点经过平衡位置向y轴负方向运动，加速度为0,C错误；

D.波经过1s传到。点，/=1.2s时。点振动了0.2s,经过的路程为A$=4A=0.2m,D正确。

故选D。

☆即时检测

4

A.若波沿x轴负向传播时，其周期可能为jjs

B.无论波向哪个方向传播，质点M在。时刻一定沿），轴正方向运动

【答案】A

B.波沿x轴负方向传播，根据上下坡法可知质点M在4时刻沿），轴负方向运动；波沿大轴正方向传播，根

据上下坡法可知质点例在4时刻沿y轴正方向运动，B错误；

故选Ac

y/cm

,oh

0.24U8161214

A.这列波的周期可能是O.3s

B.这列波的波长是12m

【答案】BC

C.当〃=0时，T=0.6s,则x=2m处的质点在0.6s内即一个周期内振动的路程是s=4A=40cm,

故C正确；

D.由波形平移法知，/=0.2s时，户4m处的质点速度沿)，轴正方向，故D错误。

故选BC。

3.(2023•河北•模拟预测)一列沿x轴正方向传播的简谐横波，。点是波源，其振动图像如甲图，X轴

2

上A、8两点的坐标分别是XA=O.5m、xe=1.5m,如图乙，质点5比A晚起振不，则下列说法正确的是

()

A.该波的波长为4mB.该波的波速为L5m/s

【答案】BCD

A、4两质点的位移相同，C正确；

4、B两质点的速度相同，D正确。

故选BCDo

考法3振动图像和波动图像的综合应用

1.振动图像与波的图像的比较

振动图像波的图像

俨/cm♦y/cm

图像,T一一\.kA

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

(1)质点振动周期(1)波长、振幅

(2)质点振幅(2)任意一质点在该时刻的位移

图像信息

(3)各时刻质点位移(3)任意一质点在该时刻的加速度方向

(4)各时刻速度、加速度方向(4)传播方向、振动方向的互判

图像变化随时间推移，图像延续，但已有随时间推移，图像沿传播方向平移

形状不变

记录着一个人一段时间内活动的记录着许多人某时刻动作、表情的集

形象比喻

录像带体照片

“一分、一看、二找”巧解波的图像与振动图像综合类问题

典例引领

D

【答案】A

【答案】C

由振动图像可知此时。处的质点向y轴负方向运动，C正确;

故选C。

即时检测

A.170m/sB.120m/sC.50m/sD.lOm/s

【答案】D

故选Do

2.（2023•贵州黔东南•校考模拟预测）一根绳子的一端固定在光滑水平面上，从某时刻开始使绳子另

一端做简谐运动，其振动图像如图甲。以绳子某一端为原点建立x轴，7s后水平面内形成的维波波形如图

乙。据此可知，该绳波的传播方向为（填。轴正方向"或"x轴负方向"），波速大小为

，再经过10s后绳上质点夕的运动方向为（填，轴正方向〃或勺轴负方向。

【答案】x轴负方向0.5m/sy轴负方向

【详解】⑴由振源的振动图像可知，7s时振源在平衡位置向上振动，结合波形图可知，该绳波的传播方向

为X轴负方向；

⑶该时刻质点。在平衡位置向上振动，再经过10s=2.57后绳上质点尸回到平衡位置向下振动，即质点P

的运动方向为y轴负方向。

(1)波在水中的传播速度；

(2)C点第2次到达波峰的时刻.

考法4波的干涉和衍射多普勒效应

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△一稳定干涉中，振动加强区域

或震动减弱区域的空间位置是不变的；

A

(1)当两波源振动步调一致时，若△「=〃，〃=(),1,2,…)，则振动加强；若&=(2〃+1)5(〃=0,1,2,...),则

振动减弱.加强区域中心质点的振幅等于两列波的振幅之和，即：振动变剧烈了；

1

(2)当两波源振动步调相反时，若Ar=(2〃+1)5(〃=0』,2,3,…)，则振动加强；若0,...),

则振动减弱.减弱区域中心质点的振幅等于两列波振幅之差，即：振动减弱了。

2.多普勒效应的成因分析

(I)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)波源与观察者如果相互靠近，观察者接收到的频率增大.

(3)波源与观察者如果相互远离，观察者接收到的频率减小.

(4)波源和观察者如果相劝静止，观察者接收到的频率等于波源的频率.

☆典例引领

角度1:波的叠加

T

C.两声波的振幅之比为3:1D.两声波的振幅之比为2:1

【答案】C

故选C。

角度2：波的衍射

【典例8】（2023•湖北•模拟预测）如图，P为桥墩，A为靠近桥墩浮在水面的叶片，波源S连续振动,

形成水波，此时叶片A静止不动。为使水波能带动叶片振动，可用的方法是（）

A，

A.增大波源振幅B.降低波源频率

C.减小波源距桥墩的距离D.增大波源频率

【答案】B

波速由介质决定，介质一定，波速一定，当降低波源频率，波长增大，更容易产生衍射现象。

故选Bo

角度3：多普勒效应

【典例91（2023•山东青岛•统考二模）我国研制的“复兴号动车组”首次实现了时速350km/h的自动驾

驶，此时多普勒效应会影响无线通信系统稳定，这要求通信基站能分析误差并及时校正。如图一辆行驶的

动车组发出一频率为A、持续时间为的通讯信号，与动车组行驶方向在同一直线上的通信基站A、B接

收到信号的频率和持续时间分别为£,、△。和人、下列判断正确的是（）

太太

AB

【答案】A

故选A。

即时检测

1.（多选）（2023•辽宁•统考高考真题）“球鼻艄〃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，球鼻艄推起的波与船首推起的波加图所示，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

【答案】BD

【洋解】该现象属于波的叠加原理；插入水中的筷子看起来折断了是光的折射造成的，与该问题的物理原

理不相符；阳光下的肥皂膜呈现彩色条纹，是由于光从薄膜上下表面的反射光叠加造成的干涉现象，与该

问题的物理原理相符；驶近站台的火车汽笛音调变高是多普勒现象造成的，与该问题的物理原理不相符；

振动音叉的周围声音忽高忽低，是声音的叠加造成的干涉现象，与该问题的物理原理相符。

故选BDo

2.（2023•浙江-统考高考真题）下列说法正确的是（）

A.热量能自发地从低温物体传到高温物体

B.液体的表面张力方向总是跟液面相切

C.在不同的惯性参考系中，物理规律的形式是不同的

D.当波源与观察者相互接近时，观察者观测到波的频率大于波源振动的频率

【答案】BD

【详解】A.根据热力学第二定律可知热量能不可能自发地从低温物体传到高温物体，故A错俣；

B.液体的表面张力方向总是跟液面相切，故B正确；

C.由狭义相对论的两个基本假设可知，在不同的惯性参考系中,一切物理规律都是相同的，故C错误；

D.根据多普勒效应可知当波源与观察者相互接近时，观察者观测到波的频率大于波源振动的频率，故D

正确。

故选BDo

【答案】AD

C.由于两列波的周期不同，在同一位置不同时刻振动的叠加效果不同，8中点不是振动加强点，故选

项C错误；

故选ADo

好题冲关

【基础过关】

1.（2023•江西上饶•校联考二模）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

【答案】BCE

【详解】A.在两列波的叠加区域，某质点到两列波源的距离相等，若两个波源初相位相同，该质点的振

动一定加强，而若两个波源初相位相反，则该点振动减弱，故A错误；

B.单摆具有等时性，是因为其振动周期取决于摆长与所在处的重力加速度，与摆球的质量和振幅均无

关，故B正确；

C.火车鸣笛向我们驶来时，根据多普勒效应，我们听到的笛声频率将比声源发声的频率高，故C正确；

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大小相等，方向可能相同也可

能相反，故D错误；

E.机械波中各个质点由相邻近的先振动的质点通过相互作用带动起来依次振动的，通过受迫振动的形式

传递能量和信息，故E正确。

故选BCEo

2.（2023•甘肃•统考二模）在下列现象中，可以用多普勒效应解称的有（）

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&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

【答案】ACE

【详解】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，双星位置发生了变化，可以用多普勒效应解释，故A止确；

B.当水波通过障碍物时，若障碍物的尺寸与波长差不多，或比波长小得多时，将发生明显的衍射现象，

不能用多普勒效应解释，故B错误：

C.观察者听到远去的列车发出的汽笛声，根据多普勒效应可知音调会变低，故c正确；

D.同一声源发出的声波，在空气和水中传播的速度不同，不能用多普勒效应解释，故D错误；

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，可以用多普勒效应解释，故E

正确。

故选ACEo

3.（2023•宁夏银川•银川二中校考一模）周期为8.0s的简谐横波沿x轴传播，该波在，=0时的图像如图所

示，此时质点P沿），轴负方向运动。下列说法正确的是（）

B.该波的传播速度为2.5m/s

C.x=5m处质点的振动经过6s传到P,所以/=6s时P处于波谷

D.当遇到直径为20m的圆形障碍物时，该波能发生明显的衍射现象

E.当波源向着观测者运动时，观测者接收到该波的频率大于波源的实际频率

【答案】BDE

【详解】A.质点P沿），轴负方向运动，根据波形平移法可知，咳波沿x轴正方向传播，故A错误：

D.当孔或障碍物的尺寸与波长相差不多或者小于波长时波能发生明显的衍射现象，故D正确；

E.根据多普勒效应，当波源向着观测者运动时，观测者接收到的该波的频率大于波源的实际频率，故E

正确。

故选BDEo

A.如果该波在传播过程中遇到尺寸为2m的障碍物，该波可发生明显的衍射现象

C.质点A开始振动时的方向沿），轴正方向

D.由图甲对应时刻开始计时，经过7s质点C,第一次到达波谷

【答案】ADE

【详解】A.根据题意，由图甲可知，该波的波长为4m,则在传播过程中遇到尺寸为2m的障碍物，该波

可发生明显的衍射现象，故A正确；

C.根据题意，由同侧法可知，质点3开始振动的方向为沿），轴负方向，则质点A开始振动时的方向也沿），

轴负方向，故C错误；

由于质点的起振方向为），轴负方向，则第一次到达波谷，故D正确：

故选ADEa

5.（2023•辽宁•模拟预测）如图所示，实线是一列沿x轴正方向传播的简谐横波在t=0时刻的波形图，虚

线是这列波在t=0.2s时刻的波形图，则下列说法正确的是（）

A.这列波的波K为12cm

B.在t=0.2s时，x=6cm处的质点速度沿y轴正方向

C.这列波的波速可能为0.4m/s

D.这列波遇到5m宽的物体，能发生明显的衍射现象

【答案】AC

【详解】A.根据图中虚线可以看HI波长为12cm,A正确

B.因为波沿x轴正方向传播，根据平移法，可以得到在/=0.2s时，x=6cm处的质点速度沿y轴负方向，B错

误

D.因为波长远小于5m,所以不会发生明显的衍射现象，D错误

6.（2023•全国•模拟预测）一列简谐波沿x轴正方向传播，t=C时的波形如图所示，质点B恰好在波谷，

且经过0.1s第一次回到平衡位置，质点A在B的左侧.则（）

A.质点A正在向下运动

B.质点B正在向上运动

C.t=0.5s时，质点A在向上运动

D.t=0.5s时，质点B在向下运动

【答案】C

7.（2023•湖北武汉•华中师大一附中校考三模）一列沿x轴负方向传播的简谐横波在U0时刻的波形图如

图所示，波速大小为P、Q两质点平衡位置的坐标分别为1m、4m.经过多长时间，P、。两质点

的速度相同（）

333

【答案】C

故选C。

8.（2023•湖北,校联考模拟预测）如图所示，一列简谐横波向右传播，。、〃两质点的平衡位置相距为/,

在某时刻。、人均振动到平衡位置，且。、〃之间仅有一个波谷。这列波的波长不•可••能是（）

ab

3

A.2/B.-/C./D.-/

23

【答案】B

故不可能的是B项：

故选Bo

,y/cm

FQ

Ox/m

A.该波的波长为2mB.质点。开始振动的方向是向上

【答案】C

故选C。

【答案】2-10

【能力提升】

1.（2023•广东湛江•统考二模）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

上引起一列稳定的水波，8为岸边的一点，已知P点为小鸭4和8点连线的中点，则下列说法正确的是

()

B

_______________-_________________

A

A.尸处质点比8处质点的振动频率大

B.P处质点将随水波运动到B点

C.2点与8点的振动方向一定相反

D.小鸭A与质点尸（已经振动）的振动周期相等

【答案】D

【详解】AD.介质中的质点都在模仿波源，所以质点的振动周期和频率都相同，所以。处质点与3处质点

的振动频率一样，小鸭A与质点P（已经振动）的振动周期相等，A错误，D正确；

B.根据波的形成与传播，可知介质中的质点只在各自的平衡位置附近振动，不会随波逐流，B错误：

C.由于不确定P点与8点的距离与波长的关系，所以不能确定这两点的振动方向是相同还是相反，C错

误。

故选Do

fem

a----------------------*-------►

Px/m

A.该列简谐横波在介质中传播的最大波长为36m

C.周期可能为6s

D.周期为可能1.2s

【答案】A

本题选错误的故选A。

A.两波源形成的波不同，不能产生干涉现象

C.AB连线上有一个振动加强点

D.两波源的连线上有11个振动加强点，它们的位移大小始终是6m

【答案】C

可知两列波的频率相同，相位差恒定，可形成稳定的干涉现象，故A错误;

由于两波源的起振方向相反，可知4、8两点均为振动减弱点，而两波源到A点波程差为22,两波源到3

3

点波程差为4，因此4、8连线上有一个波程差为;4的点，该点为振动加强点，故C正确;

可知两波源的连线上有12个振动加强点，它们的振幅为6m,位移在。到6m之间变化，故D错误。

故选C。

4.（多选）（2023•四川成都•石室中学校考模拟预测）关于下列五幅图像所对应的物理规律，下列说

法正确的是（）

A.图1：弹簧振子的加速度大小与位移大小成正比

B.图2：若把单摆从北京移到赤道上，则单摆的振动频率会增加

C.图3：任意时刻M、N、P三点的位移都相同

D.图4：如图甲为汽车消音器，图乙为其结构简化图，声音从入口进入，经〃、〃传播后从出口排出，

消音原理主要是干涉

E.图5：观察者不动，波源S向右运动，相等的时间内，左边观察者接收到波的个数比右边的少

【答案】ADE

【详解】A.弹簧振子的加速度与回复力成正比，回复力大小与位移大小成正比，所以加速度大小与位移

成正比，故A正确；

C.对题图3,M、N两点的平衡位置的距离小于一个波长，位移有时相同，有时不相同，而M、P两点的

平衡位置的距离等于一个波长，位移总是相同，故C错误：

D.该消声器的消声原理为波的干涉；利用声波沿两个通道传播的路程差为半个波长的奇数倍，就能产生

稳定的消声效果，故D正确；

E.对题图5,观察者不动，波源向右运动，相等的时间内，左边观察者接收到波的个数比右边的少，这就

是多普勒效应，故E正确。

故选ADJ

sto'

A.P在波谷B.P在波峰C.。的速度方向向下D.。的速度方向向上

【答案】AD

当S通过平衡位置向上振动时，根据周期性特点，可知户质点比振源迟!此时处于波谷；。质点振动

4

与振源同步，此时处于平衡位置且速度方向向上。

故选ADo

【答案】AD

处的质点做简谐运动，位移并非始终为零，故C错误:

故选ADo

A.0.5mB.1.8mC.1.9mD.2.0m

8.（2023•吉林长春•东北师大附中校考模拟预测）两列简谐横波的振幅都是10cm,传播速度大小相

同。实线波的频率为2Hz,沿4轴正方向传播，虚线波沿x轴负方向传播。某时刻两列波在如图所示区域

B.平衡位置为x=6m处的质点此刻速度方向为沿