高考物理一轮复习 考点32 机械波（核心考点精讲+分层精练）-备战2024年高考物理一轮复习（新高考专用）（原卷版）

考点32机械波1.3年真题考点分布题型选择题、填空题和解答题高考考点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；波的干涉和波的衍射；多普勒效应新高考2023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2022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2021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：1.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一。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。考法1机械波及波动图像一、机械波1．波的形成和传播（1）产生条件①有；②有，如空气、水、绳子等。（2）传播特点①传播、能量和信息；②介质中质点不；③介质中各质点振动频率、起振方向都与波源。2．机械波的分类分类质点振动方向和波的传播方向的关系形状举例横波凹凸相间；有、绳波等纵波疏密相间；有、弹簧波、声波等二、机械波的图像1．坐标轴：横坐标x表示在波的传播方向上各质点的，纵坐标y表示某一时刻各质点偏离平衡位置的。2．意义：表示介质中的“”在“某一时刻”的位移。3．图像(以简谐波为例)4．应用（1）可直接读取、，以及该时刻各质点偏离平衡位置的。（2）可确定该时刻各质点加速度的，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，或结合某个质点的振动方向确定波的。三、波速、波长、频率(周期)及其关系1．波长λ：在波的传播方向上，振动相位总是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“”；与周期的关系为f＝eq\f(1,T)。4．波长、波速、频率和周期的关系：v＝______＝__________。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率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＝fλ＝eq\f(λ,T).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。角度1：波的传播方向与质点的振动方向的关系【典例1】（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角度2:振动图像和波动图像的结合运用【典例2】（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上下坡法沿波的传播方向，上坡时质点向下振动，下坡时质点向上振动S同侧法波形图上某点表示传播方向和振动方向的箭头在图线同侧微平移法将波形图沿传播方向进行微小平移，再由某一位置的两波形曲线上的点来判定1．（2023·安徽·模拟预测）坐标原点O处有一波源，时刻，波源开始振动。在，的区域波形如图所示，质点P位于处。下列说法正确的是（）

A．波源的振动周期是B．在的时间内质点P通过的路程为C．质点P在时以最大速度平行于y轴向上运动D．一观察者在的位置沿x轴向波源运动，观测到该波的频率将大于2．（多选）（2023·安徽亳州·蒙城第一中学校考三模）图甲为一列简谐横波时的波形图，图乙为质点的振动图像，则下列说法正确的是（）

A．该波沿x轴正方向传播B．时，质点与的连线距离最远C．从到内，质点运动的路程为D．波在后的传播过程中，质点和的加速度大小始终相等考法2波的多解问题周期性（1）时间周期性：时间间隔△t与周期T的倍数关系不明.（2）空间周期性：传播距离△x与波长λ的倍数关系不明.波经△t由质点O传到相距△x的质点A，两质点振动情况始终相同，则△t=nT，△x=nλ。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.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5s B．该波的波速是3m/sC．4s时P质点向上振动 D．4s时Q质点向上振动角度2：周期引起的多解问题【典例4】（2023·河北唐山·开滦第一中学校考模拟预测）如图，平衡位置位于原点O的振源做简谐运动，其运动的表达式为。该振动激发一列沿x轴正方向传播的简谐波。某次振源的位置达到正向最大位移处时，坐标为（9，0）的P点恰好开始振动且OP之间存在4个波谷，从该时刻开始计时，下列说法正确的是（）

A．P点起振时沿y轴正方向运动B．该列简谐波的波速60m/sC．t=1.2s时，P点的加速度沿y轴负方向且最大D．t=1.2s时，坐标为（21，0）的Q点（图中未画出）通过的路程为0.2m1．（2023·天津·模拟预测）如图所示，实线是一列简谐横波在时刻的波形图，虚线是时刻的波形图，已知质点M的平衡位置距O点距离为5m。下列说法正确的是（）A．若波沿x轴负向传播时，其周期可能为B．无论波向哪个方向传播，质点M在时刻一定沿y轴正方向运动C．若该波沿x轴正向传播，其波速可能为D．若波沿x轴负向传播时，当周期时，质点M在到时间内运动的路程为2．（多选）（2023·天津和平·耀华中学校考二模）如图所示，实线是沿x轴负方向传播的一列简谐横波在时刻的波形图，虚线是这列波在时刻的波形图，则下列说法正确的是（）

A．这列波的周期可能是B．这列波的波长是C．处的质点在内振动的路程可能是D．时，处的质点速度沿y轴负方向3．（2023·河北·模拟预测）一列沿x轴正方向传播的简谐横波，O点是波源，其振动图像如甲图，x轴上A、B两点的坐标分别是xA=0.5m、xB=1.5m，如图乙，质点B比A晚起振，则下列说法正确的是（）A．该波的波长为4m B．该波的波速为1.5m/sC．，A、B两质点的位移相同 D．，A、B两质点的速度相同考法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信息(1)质点振动周期(2)质点振幅(3)各时刻质点位移(4)各时刻速度、加速度方向(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、振动方向的互判图像变化随时间推移，图像延续，但已有形状不变随时间推移，图像沿传播方向平移形象比喻记录着一个人一段时间内活动的录像带记录着许多人某时刻动作、表情的集体照片“一分、一看、二找”巧解波的图像与振动图像综合类问题【典例5】（2023·湖北·统考高考真题）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．【典例6】（2023·湖南·统考高考真题）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1．（2023·安徽合肥·合肥一中校考模拟预测）如图甲所示，S是上下振动的波源，它所产生的横波分别沿直线向左、右两边传播，形成两列简谐横波，在波源左、右两侧有Q、P两点，与波源S在同一水平直线上，它们的振动图像分别是图乙和图丙，且，，则这两列波的波速可能的最大值是（）

A．170m/s B．120m/s C．50m/s D．10m/s2．（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后水平面内形成的绳波波形如图乙。据此可知，该绳波的传播方向为___________（填“x轴正方向”或“x轴负方向”），波速大小为___________，再经过10s后绳上质点P的运动方向为___________（填“y轴正方向”或“y轴负方向”）。

3．（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。

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Δr，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；（1）当两波源振动步调一致时，若Δr＝nλ(n＝0,1,2，…)，则振动加强；若Δr＝(2n＋1)eq\f(λ,2)(n＝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；（2）当两波源振动步调相反时，若Δr＝(2n＋1)eq\f(λ,2)(n＝0,1,2,3，…)，则振动加强；若Δr＝nλ(n＝0,1,2，…)，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(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)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对静止，观察者接收到的频率等于波源的频率．角度1：波的叠加【典例7】（2023·浙江·统考高考真题）如图所示，置于管口T前的声源发出一列单一频率声波，分成两列强度不同的声波分别沿A、B两管传播到出口O。先调节A、B两管等长，O处探测到声波强度为400个单位，然后将A管拉长，在O处第一次探测到声波强度最小，其强度为100个单位。已知声波强度与声波振幅平方成正比，不计声波在管道中传播的能量损失，则（

）

A．声波的波长 B．声波的波长C．两声波的振幅之比为 D．两声波的振幅之比为

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．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．增大波源频率角度3：多普勒效应【典例9】（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、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、，下列判断正确的是（）A． B．C． D．1．（多选）（2023·辽宁·统考高考真题）“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

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3．（2023·安徽滁州·安徽省定远中学校考模拟预测）如图甲所示，A、B、C是介质中的三个点，A、C间距为，B、C间距为1m，两个波源分别位于A、B两点，且同时从时刻开始振动，振动图像如图乙所示。已知A点波源振动形成的波长为2m。则（）A．A点波源振动形成的波在此介质中波速为 B．B点波源振动形成的波长为1.5mC．A、B中点是振动加强点 D．时C点位移为-7cm【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2．（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t＝0时的图像如图所示，此时质点P沿y轴负方向运动。下列说法正确的是（）A．该波沿x轴负方向传播B．该波的传播速度为2.5m/sC．x＝5m处质点的振动经过6s传到P，所以t＝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4．（2023·贵州·校联考模拟预测）一列简谐横波沿轴正方向传播，图甲为该波传播到质点（平衡位置在处的质点）处时的波形图，图乙为质点（平衡位置在处的质点）从此时刻开始计时的振动图像，是平衡位置在处的质点，则下列说法正确的是（）A．如果该波在传播过程中遇到尺寸为的障碍物，该波可发生明显的衍射现象B．这列波沿x轴正方向的传播速度是C．质点开始振动时的方向沿y轴正方向D．由图甲对应时刻开始计时，经过质点，第一次到达波谷E．由图甲对应时刻开始计时，质点的振动方程为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．这列波的波长为12cmB．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/sD．这列波遇到5m宽的物体，能发生明显的衍射现象6．（2023·全国·模拟预测）一列简谐波沿x轴正方向传播，t＝0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t=0时刻的波形图如图所示，波速大小为1.5m/s，P、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（）

A． B． C． D．5s8．（2023·湖北·校联考模拟预测）如图所示，一列简谐横波向右传播，a、b两质点的平衡位置相距为l，在某时刻a、b均振动到平衡位置，且a、b之间仅有一个波谷。这列波的波长不可能是（）A． B． C．l D．9．（2023·重庆·统考二模）如图所示，某均匀介质中一列沿轴正方向传播的简谐横波（图中末画出），波速为，两质点、位于轴上。以该波传到质点为计时起点，质点的振动方程为，经过时间该波传到质点时，质点位于轴上方距其平衡位置处且向上振动。由此可知（）A．该波的波长为 B．质点开始振动的方向是向上C．质点P、Q平衡位置的间距可能为 D．10．（2023·全国·校联考模拟预测）一列简谐横波沿轴传播，图甲是时的波形图，图乙是平衡位置在处的质点的振动图像，则这列简谐波的波速为__________，时平衡位置在处的质点偏离平衡位置的位移为__________。

【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，B为岸边的一点，已知P点为小鸭A和B点连线的中点，则下列说法正确的是（）A．P处质点比B处质点的振动频率大B．P处质点将随水波运动到B点C．P点与B点的振动方向一定相反D．小鸭A与质点P（已经振动）的振动周期相等2．（2023·湖北·模拟预测）如图所示，在原点O处有一个波源，从时刻位于波源处的质点从平衡位置开始沿y轴正方向做简谐运动，振幅为4cm，产生的简谐横波在均匀介质中沿x轴正向传播。时，平衡位置坐标为的质点P开始运动，此时波源质点的振动位移为2cm，对该简谐波，下列说法错误的是（）

A．该列简谐横波在介质中传播的最大波长为36mB．该列简谐横波的传播速度为C．周期可能为6sD．周期为可能3．（2023·湖北·模拟预测）如图甲所示，在平面内有两个波源（，）和（4m，），两波源做垂直于平面的简谐运动，其振动图像分别如图乙和图丙所示，两波源形成的机械波在平面内向各个方向传播，波速均为。平面上有A、B两点，其位置坐标分别为A（，），（，），则（）

A．两波源形成的波不同，不能产生干涉现象B．图中点A（，）的振幅为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6m4．（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a、b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5．（多选）（2023·云南曲靖·校考模拟预测）如图所示，是上、下振动的振源，频率为，所激发的波向左、右方向传播，波速为，其振动先后传到、两点。已知，。当通过平衡位置向上振动时，、两个质点（）A．在波谷 B．在波峰 C．的速度方向向下 D．的速度方向向上6．（2023·吉林通化·梅河口市第五中学校考模拟预测）在x轴上有两个波源P、Q从时刻起开始振动，平衡位置位于处的质点P的振动图像如左图，平衡位置位于处的质点Q的振动图像如右图，波在x轴上传播，介质中的波速为0.5m/s，则下列说法中正确的是（）

A．t=5s时，位于处的质点速度方向向上B．处的质点在15s内走过的路程为C．处的质点位移始终为零D．在的区域内，加强点比减弱点的个数多7．（2023·山东青岛·统考一模）一列简谐横波沿x轴正方向传播，图甲是时刻的波形图，图乙和丙分别是x轴上某两处质点的振动图像。这两质点平衡位置之间的距离可能是（）A．0.5m B．1.8m C．1.9m D．2.0m8．（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x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相遇，则（）

A．实线波和虚线波的频率之比为2：3B．平衡位置为x=6m处的质点此刻速度方向为沿y轴正方向C．平衡位置为x=8.5m处的质点此刻位移y=10cmD．从图示时刻起再经过0.25s，平衡位置为x=5m处的质点的位移y<09．（2023·新疆阿勒泰·统考三模）某简谐横波在均匀介质中沿x轴正方向传播，波速v=20cm/s，波长大于20cm，振幅A=1cm，且传播时无衰减。在介质中的A、B两质点平衡位置坐标分别为xA=0和xB=8cm，t=0时刻A、B两质点偏离平衡位置的位移相同且均为正值，此后至少每隔Δt=0.6s两质点偏离各自平衡位置的位移