2026年高考物理二轮专题复习：易错05 机械振动与机械波（6易错点错因剖析）（易错专练）（全国适用）（原卷版）

易错05机械振动与机械波目录目录第一部分易错点剖析易错典题避错攻略举一反三易错点1不明确简谐运动的基本描述易错点2不理解振动图像的意义和物理量之间的关系易错点3不理解单摆模型和单摆的周期公式易错点4不明确机械波的基本性质易错点5分析振动图像与波的图像综合问题出现错误易错点6不会分析波的干涉现象，不理解其中的加强与减弱的含意第二部分易错题闯关易错点1不够明确简谐运动的基本描述易错典题【例1】（2024·贵州·高考真题）如图，一玻璃瓶的瓶塞中竖直插有一根两端开口的细长玻璃管，管中一光滑小球将瓶中气体密封，且小球处于静止状态，装置的密封性、绝热性良好。对小球施加向下的力使其偏离平衡位置，在时由静止释放，小球的运动可视为简谐运动，周期为T。规定竖直向上为正方向，则小球在时刻（）

A．位移最大，方向为正 B．速度最大，方向为正C．加速度最大，方向为负 D．受到的回复力大小为零避错攻略【知识链接】4.简谐运动的特点受力特点回复力F＝－kx，F(或a)的大小与x的大小成正比，方向相反运动特点靠近平衡位置时，a、F、x都减小，v增大；远离平衡位置时，a、F、x都增大，v减小(填“增大”或“减小”)能量特点对同一个振动系统，振幅越大，能量越大。在运动过程中，动能和势能相互转化，系统的机械能守恒简谐运动的周期性与对称性周期性做简谐运动的物体的位移、回复力、加速度和速度均随时间做周期性变化，变化周期就是简谐运动的周期T；动能和势能也随时间做周期性变化，其变化周期为T对称性(1)如图所示，做简谐运动的物体经过关于平衡位置O点对称的两点P、P'(OP＝OP')时，速度的大小、动能、势能相等，相对于平衡位置的位移大小相等(2)物体由P到O所用的时间等于由O到P'所用的时间，即tPO＝tOP'(3)物体往复运动过程中通过同一段路程(如OP段)所用时间相等，即tOP＝tPO(4)相隔T2或(2n＋1)举一反三【变式1-1】.（2025·江西南昌·一模）如图所示，并列悬挂两个相同的弹簧振子（互不影响）。把两个小球拉到相同的位置，先释放A球，当A球第一次到达平衡位置时再释放B球，在接下来的运动过程中，两小球不可能在同一时刻具有（）A．相同的速度与相同的动能 B．相同速度与相同位移C．相同的位移与相同的加速度 D．相同的位移与相同的动能【变式1-2】（2022·浙江6月卷·T11）如图所示，一根固定在墙上的水平光滑杆，两端分别固定着相同的轻弹簧，两弹簧自由端相距。套在杆上的小球从中点以初速度向右运动，小球将做周期为的往复运动，则（）A.小球做简谐运动B.小球动能变化周期为C.两根弹簧的总弹性势能的变化周期为D.小球的初速度为时，其运动周期为【变式1-3】如图所示，小球在BC之间做简谐运动，当小球位于O点时，弹簧处于原长，在小球从C点运动到O点的过程中()A.动能不断增大，加速度不断减小B.回复力不断增大，系统机械能守恒C.弹性势能不断减小，加速度不断增大D.弹性势能不断增大，加速度不断减小，故C、D易错点2不理解振动图像的意义和物理量之间的关系易错典题【例2】（2024·福建·高考真题）如图（a），装有砂粒的试管竖直静浮于水中，将其提起一小段距离后释放，一段时间内试管在竖直方向的振动可视为简谐运动。取竖直向上为正方向，以某时刻作为计时起点，试管振动图像如图（b）所示，则试管（）A．振幅为 B．振动频率为C．在时速度为零 D．在时加速度方向竖直向下避错攻略【知识链接】1.由简谐运动图像可获取的信息（1）判定振动的振幅A和周期T。(如图所示)（2）判定振动物体在某一时刻的位移。（3）判定某时刻质点的振动方向：①下一时刻位移若增加，质点的振动方向是远离平衡位置；②下一时刻位移如果减小，质点的振动方向指向平衡位置。（4）判定某时刻质点的加速度(回复力)的大小和方向。eq\x(\a\al(从图像读,取x大小,及方向))eq\o(→,\s\up7(F＝－kx))eq\x(\a\al(F的大小,及方向))eq\o(→,\s\up7(F＝ma))eq\x(\a\al(a的大小,及方向))（5）比较不同时刻质点的势能和动能的大小。质点的位移越大，它所具有的势能越大，动能则越小。举一反三【变式2-1】.（2023浙江1月卷）主动降噪耳机能收集周围环境中的噪声信号，并产生相应的抵消声波．，某一噪声信号传到耳膜的振动图像如图所示，取得最好降噪效果的抵消声波（声音在空气中的传播速度为）（）A．振幅为2AB．频率为C．波长应为的奇数倍D．在耳膜中产生的振动与图中所示的振动同相【变式2-2】（2024·北京·高考真题）图甲为用手机和轻弹簧制作的一个振动装置。手机加速度传感器记录了手机在竖直方向的振动情况，以向上为正方向，得到手机振动过程中加速度a随时间t变化的曲线为正弦曲线，如图乙所示。下列说法正确的是（）A．时，弹簧弹力为0B．时，手机位于平衡位置上方C．从至，手机的动能增大D．a随t变化的关系式为【变式2-3】（多选）如图甲所示为光滑水平面上的弹簧振子，以平衡位置O为原点，在A、B之间做简谐运动，某时刻开始计时，以向右为正方向，其偏离平衡位置的位移x随时间t变化的图像如图乙所示。下列说法正确的是（）A．该弹簧振子的振幅为5cm B．该振动系统的振动周期为2.5sC．t=0时，弹簧振子动能最大 D．t=1易错点2不理解单摆模型和单摆的周期公式易错典题【例3】（2025·贵州黔东南·一模）惠更斯利用摆的等时性发明了带摆的计时器，叫摆钟。某摆钟如图甲所示，旋转摆钟下端的螺母可以使摆上的圆盘沿摆杆上下移动，简化图如图乙所示。摆的运动可视为简谐运动，下列说法正确的是（）A．旋转摆钟下端的螺母，若将圆盘沿摆杆上移，则摆的振幅一定减小B．旋转摆钟下端的螺母，若将圆盘沿摆杆下移，则摆的振幅一定增大C．旋转摆钟下端的螺母，若将圆盘沿摆杆上移，则摆的周期一定增大D．旋转摆钟下端的螺母，若将圆盘沿摆杆上移，则摆的周期一定减小避错攻略【知识链接】.单摆模型2．周期公式T＝2πeq\r(\f(l,g))的理解(1)l为等效摆长，表示从悬点到摆球重心的距离。(2)g为当地重力加速度。说明：在不同星球表面：g′＝eq\f(GM,R2)，M为星球的质量，R为星球的半径。3．等效摆长及等效重力加速度有些情况下，单摆处在并非只有重力场的环境中，即为类单摆，则T＝2πeq\r(\f(l′,g′))，其中g′和l′的意义如下：(1)l′——等效摆长：摆动圆弧的圆心到摆球重心的距离。如图甲所示的双线摆的摆长l′＝r＋Lcosα。乙图中小球(可看作质点)在半径为R的光滑圆槽中靠近A点的附近振动，其等效摆长为l′＝R。(2)g′——等效重力加速度一般情况下，g′＝eq\f(F,m)，F为单摆摆球相对于摆动圆弧的圆心静止时，摆线或圆弧轨道对摆球的作用力，如图丙中g′＝eq\f(mgsinα,m)＝gsinα。如图丁中g′＝eq\f(F,m)＝eq\f(mg＋Eq,m)。举一反三【变式3-1】.（2025·河北秦皇岛·模拟预测）如图甲所示，一摆长为0.99m的单摆悬挂在天花板上，如图乙所示，将相同的单摆悬挂在光滑斜面上。两情况下将摆球拉离平衡位置相同的小角度并由静止释放，小球相对平衡位置的位移随时间的关系图像如图丙所示，取9.87。下列说法正确的是（）A．图甲、乙中单摆的频率之比为B．当地的重力加速度约为C．斜面倾角的正弦值为D．图甲、乙中摆绳上最大拉力之比为【变式3-2】.（2025·四川·高考真题）如图所示，甲、乙、丙、丁四个小球用不可伸长的轻绳悬挂在天花板上，从左至右摆长依次增加，小球静止在纸面所示竖直平面内。将四个小球垂直纸面向外拉起一小角度，由静止同时释放。释放后小球都做简谐运动。当小球甲完成2个周期的振动时，小球丙恰好到达与小球甲同侧最高点，同时小球乙、丁恰好到达另一侧最高点。则（

）A．小球甲第一次回到释放位置时，小球丙加速度为零B．小球丁第一次回到平衡位置时，小球乙动能为零C．小球甲、乙的振动周期之比为D．小球丙、丁的摆长之比为【变式3-3】.（2025·江苏南京·二模）如图，某同学利用一半径R较大的固定光滑圆弧槽和一直径为d的刚性小球来测定当地的重力加速度。已知小球的运动为简谐运动.下列说法正确的是（）A．应从小球处于最高点开始计时B．从不同高度释放，小球的周期不同C．若将n次全振动误记为n−1次，重力加速度的测量值将偏小D．小球经过最低点时加速度为零易错点4不够明确机械波的基本性质易错典题【例4】.（2025·安徽·高考真题）如图，某同学演示波动实验，将一根长而软的弹簧静置在光滑水平面上，弹簧上系有一个标记物，在左端沿弹簧轴线方向周期性地推、拉弹簧，形成疏密相间的机械波。下列表述正确的是（）A．弹簧上形成的波是横波B．推、拉弹簧的周期越小，波长越长C．标记物振动的速度就是机械波传播的速度D．标记物由静止开始振动的现象表明机械波能传递能量避错攻略【知识链接】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。(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。2．波的图像的特点(1)时间间隔Δt＝nT(波传播nλ，n＝0,1,2,3，…)时，波形不变。(2)在波的传播方向上：①当两质点平衡位置间的距离Δx＝nλ(n＝1,2,3，…)时，它们的振动步调总相同，在波形图上的对应位移一定相同；②当两质点平衡位置间的距离Δx＝(2n＋1)eq\f(λ,2)(n＝0,1,2,3，…)时，它们的振动步调总相反，在波形图上的对应位移一定等值反向。(3)波源质点的起振方向决定了它后面的质点的起振方向，各质点的起振方向与波源的起振方向相同。3．根据波的图像、波的传播方向判定质点的振动方向的方法内容图像“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“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”法将波形沿传播方向进行微小的平移，再由对应同一x坐标的两波形曲线上的点来判断振动方向注意：波的图像、波的传播方向与质点振动方向三者之间可以互相判举一反三【变式4-1】（2025·北京·高考真题）质点S沿竖直方向做简谐运动，在绳上形成的波传到质点P时的波形如图所示，则（）A．该波为纵波 B．质点S开始振动时向上运动C．S、P两质点振动步调完全一致 D．经过一个周期，质点S向右运动一个波长距离。【变式4-2】（多选）（2025·重庆·高考真题）一浮筒（视为质点）在池塘水面以频率f上下振动，水面泛起圆形的涟漪（视为简谐波）。用实线表示波峰位置，某时刻第1圈实线的半径为r，第3圈实线的半径为9r，如图所示，则（）A．该波的波长为4r B．该波的波速为2frC．此时浮筒在最低点 D．再经过14f【变式4-3】（多选）（2025·全国卷·高考真题）一组身高相近的学生沿一直线等间隔排成一排，从左边第一位同学开始，依次周期性地“下蹲、起立”，整个队列呈现类似简谐波的波浪效果，如图所示。假定某次游戏中，形成的波形的波长为4m，左边第一位同学蹲至最低点时，队列中另一同学恰好站直，则这两位同学间的距离可能是（

）A．1m B．2m C．5m D．6m.易错点5分析振动图像与波的图像综合问题出现错误易错典题【例5】.（2023全国乙卷）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【避错攻略【知识链接】．求解波的图像与振动图像综合问题的三关键：“一分、一看、二找”举一反三【变式5-1】（2023海南卷）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【变式5-2】.如图（a）所示，一列简谐横波沿x轴传播，实线和虚线分别为时刻和时刻的波形图，其中，P、Q分别是平衡位置为和的两质点。图（b）为质点Q的振动图像，下列说法正确的是（）A．可能等于B．时刻质点Q的加速度达到最大C．简谐横波沿x轴传播的速度大小为D．到时间内，质点P随波向右移动了E．到时间内，P运动的路程可能大于Q运动的路程【变式5-3】．战绳运动是健身房设计用来减脂的一项爆发性运动，人们在做战绳运动时，用手抓紧绳子，做出用绳子的动作，使得绳子呈波浪状向前推进，形成横波（可视为简谐横波）。时波形图如图1所示，图2是绳上某质点的振动图像，下列说法中正确的是（）A．该波的波速为 B．波源开始振动的方向向下C．该质点与波源的距离为 D．时间内该质点通过的路程为。易错点五不会分析波的干涉现象，不理解其中的加强与减弱的含意易错典题【例6】（2025·黑吉辽蒙卷·高考真题）平衡位置在同一水平面上的两个振动完全相同的点波源，在均匀介质中产生两列波。若波峰用实线表示，波谷用虚线表示，P点位于其最大正位移处，曲线ab上的所有点均为振动减弱点，则下列图中可能满足以上描述的是（

）A． B．C． D．。避错攻略【知识链接】1.波的叠加原理：在波的叠加中，质点的位移等于这几列波单独传播时引起的位移的矢量和。2.波的干涉条件：频率相同、相位差恒定、振动方向相同。3.波的干涉现象中加强点、减弱点的判断方法（1）图像法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，一定是加强点，而波峰与波谷的交点一定是减弱点，各加强点或减弱点各自连接形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）公式法波的干涉现象中，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。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)λ2(n②当两波源振动步调相反时：若Δr＝(2n＋1)λ2(n若Δr＝nλ(n＝0，1，2，…)，则振动减弱。举一反三【变式6-1】（2023浙江6月卷）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【变式6-2】如图所示，两列简谐横波分别沿x轴正方向和负方向传播，两波源分别位于x=-2m和x=12m处，两列波的传播周期均为1s，两波源的振幅均为A=4cm。图示为t=0时刻两列波的图像，此时刻平衡位置处于x=2m和x=8m的两质点P、Q刚开始振动，质点M的平衡位置处于x=5m处。下列说法正确的是（）

A．t=0.75s时刻，两列波刚好在M点相遇B．t=0.75s时刻，质点P运动的路程12cmC．质点P、Q的起振方向相反D．t=1s时刻，质点Q加速度最大E．t=1s时刻，质点M的位移为-8cm【变式6-3】（多选）（2025·浙江·高考真题）如图1所示，两波源S1和S2分别位于x=0与x=12m处，以x=6m为边界，两侧为不同的均匀介质。t=0时两波源同时开始振动，其振动图像相同，如图2所示。t=0.A．t=0.B．在6m<x≤12m间C．两列波叠加稳定后，x=8.D．两列波叠加稳定后，在0<x<6m.1（2025·河北·高考真题）如图，截面为等腰三角形的光滑斜面体固定在水平地面上，两个相同的小物块通过不可伸长的细绳跨过顶端的轻质定滑轮，静止在斜面体两侧，细绳与斜面平行。此外，两物块分别用相同的轻质弹簧与斜面体底端相连，且弹簧均处于原长。将左侧小物块沿斜面缓慢拉下一小段距离，然后松开。弹簧始终在弹性限度内，斜面倾角为θ，不计摩擦和空气阻力。在两物块运动过程中，下列说法正确的是（）A．左侧小物块沿斜面做简谐运动B．细绳的拉力随左侧小物块加速度的增大而增大C．右侧小物块在最高位置的加速度与其在最低位置的加速度大小相等D．若θ增大，则右侧小物块从最低位置运动到最高位置所用的时间变长2.（2025·江苏·高考真题）如图所示，弹簧一端固定，另一端与光滑水平面上的木箱相连，箱内放置一小物块，物块与木箱之间有摩擦。压缩弹簧并由静止释放，释放后物块在木箱上有滑动，滑动过程中不与木箱前后壁发生碰撞，不计空气阻力，则（

）A．释放瞬间，物块加速度为零B．物块和木箱最终仍有相对运动C．木箱第一次到达最右端时，物块速度为零D．物块和木箱的速度第一次相同前，物块受到的摩擦力不变3.（2025·甘肃·高考真题）如图，轻质弹簧上端固定，下端悬挂质量为2m的小球A，质量为m的小球B与A用细线相连，整个系统处于静止状态。弹簧劲度系数为k，重力加速度为g。现剪断细线，下列说法正确的是（

）A．小球A运动到弹簧原长处的速度最大 B．剪断细线的瞬间，小球A的加速度大小为gC．小球A运动到最高点时，弹簧的伸长量为mgk D．小球A运动到最低点时，弹簧的伸长量为4．（2025·广东·高考真题）关于受迫振动和多普勒效应，下列说法正确的是（

）A．系统的固有频率与驱动力频率有关B．只要驱动力足够大，共振就能发生C．应用多普勒效应可以测量车辆的速度D．观察者与波源相互远离时，接收到的波的频率比波源的频率大5.（2025·河南·高考真题）贾湖骨笛是河南博物院镇馆之宝之一，被誉为“中华第一笛”。其中一支骨笛可以发出A5、B5、C6、DA．在空气中传播时，A5音的波长大于DB．在空气中传播时，A5音的波速小于DC．由空气进入水中，A5音和DD．由空气进入水中，A5音的波长改变量大于D6.（2025·陕晋青宁卷·高考真题）一列简谐横波在介质中沿直线传播，其波长大于1m，a、b为介质中平衡位置相距2m的两质点，其振动图像如图所示。则t=0时的波形图可能为（

）A． B．C． D．7.（2025·云南·高考真题）如图所示，均匀介质中矩形区域内有一位置未知的波源。t=0时刻，波源开始振动产生简谐横波，并以相同波速分别向左、右两侧传播，P、Q分别为矩形区域左右两边界上振动质点的平衡位置。t=1.5s和t=2.5A．波速为2.5B．波源的平衡位置距离P点1.5C．t=1.0sD．t=5.5s时，平衡位置在P、Q8.（2025·广西·高考真题）某乐器发出频率为两倍关系的两个纯音（简谐声波），其波形叠加后呈现一种周期性变化。图甲和图乙分别为同一时刻两列简谐声波单独沿x正方向传播的波形图，图中的坐标原点位于同一质点处，声速为340m/s。(1)从图中读出这两列波的波长。(2)该时刻这两列波叠加，分别求x=0和x=0.375m(3)求这两列波叠加后的周期。9.（2025·山东·高考真题）均匀介质中分别沿x轴负向和正向传播的甲、乙两列简谐横波，振幅均为2cm，波速均为1m/s，M、N为介质中的质点。t=0时刻的波形图如图所示，M、N的位移均为1A．甲波的周期为6s B．乙波的波长为6mC．t=6s时，M向y轴正方向运动 D．t=6s时，N向10．（2024·浙江·高考真题）频率相同的简谐波源S1、S2，和接收点M位于同一平面内，S1、S2到M的距离之差为6m。t=0时S1，S2，同时垂直平面开始振动，M点的振动图像如图所示，则