2026年高考物理二轮复习讲练测（广东）题型15 机械振动和机械波（原卷版）

题型15机械振动和机械波

目录

第一部分题型解码高屋建瓴，掌握全局

第二部分考向破译微观解剖，精细教学

典例引领方法透视变式演练

考向01机械振动【重难】

考向02机械波【重难】

考向03波的图像与振动图像的综合问题【重难】

考向04波的干涉、衍射、多普勒效应

第三部分综合巩固整合应用，模拟实战

本题型是力学中的比较少接触的知识，多数可能是选择题的考向。本题型的命题常与现代科技

中的实际问题等知识结合考查。解题的关键和核心能力在于灵活运用简谐运动、单摆、图像、干涉、

衍射等知识解题。

考向01机械振动

【例1-1】1．（2025·广东中山·中山纪念中学·一测）某质点做简谐运动的yt图像如图所示，以下说法正

确的是（）

A．该简谐运动的振幅为2cmB．该简谐运动的频率为0.4Hz

C．0.1s时质点的速度最大D．0.2s时质点的加速度沿y轴负方向

【例1-2】（2025·广东·联考）如图甲所示，弹簧振子在A、B两点之间做简谐运动，平衡位置为O点，取

向右为正方向，以振子从A点开始运动的时刻作为计时起点，振子的位移x随时间t变化的关系图像如图乙

所示，下列说法正确的是（）

A．t=0.4s时，振子的速度方向向右

B．t=0.4s时，振子的回复力最大

C．t=0.8s到t=1.2s的时间内，振子的加速度逐渐增大

D．t=1.2s到t=1.6s的时间内，振子的动能逐渐增大

1.简谐运动的五个特征

受力特征回复力：F＝－kx，F(或a)的大小与x的大小成正比，方向相反

运动特征(1)运动学表达式：x＝Asin(ωt＋φ0)。

(2)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

(1)振幅越大，能量越大。

能量特征

(2)在运动过程中，系统的动能和势能相互转化，机械能守恒

质点的位移、回复力、加速度和速度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

周期性特征

T

2

关于平衡位置O对称的两点，速度的大小、动能、势能相等，相对平衡

对称性特征

位置的位移大小相等

2.单摆

l

(1)单摆周期公式T＝2π

g

①g为当地重力加速度，在地球上不同位置g的取值不同，不同星球表面g值也不相同。

②单摆处于超重或失重状态时等效重力加速度g0＝g±a。在近地轨道上运动的卫星加速度a＝g，为完全失

重，等效重力加速度g0＝0。

mv2

(2)①当摆球在最高点时，F向＝＝0，FT＝mgcosθ。

l

22

mvmaxvmax

②当摆球在最低点时，F向＝，F向最大，FT＝mg＋m。

ll

【变式1-1】（2025·广东深圳·模拟）如图甲所示，光滑水平面上有大小相同的小球A和B靠在一起，小球

A与轻绳组成单摆，小球B与轻弹簧组成的弹簧振子，刚开始小球A和B均处于静止状态。现将小球A向

左拉开一个较小角度（小于5°）并t0时由静止释放，经最低点时与小球B发生碰撞，碰撞时间可忽略不

计，此后小球B运动的vt图像如图乙所示。以最低点为零势能面，小球A与B第一次碰撞后A球速度恰

好为零，已知小球B的质量为m，重力加速度为g，不计空气阻力，下列说法正确的有（）

4

A．弹簧振子的周期等于2tB．单摆的摆长等于gt2

0π20

v2

C．A球释放的高度为0D．A球运动的最大速率为v

2g0

【变式1-2】（2025·广东·联考）如下左图，一个质量为M的大圆环直立在水平面上，圆环顶端固定了一根

劲度系数为k的轻质弹簧，弹簧下面拴接了一个质量为m的小球（可视为质点），用力向下拉住小球，然

后释放，小球开始上下振动，不计空气阻力，以向上为正方向，小球振动的位移时间图像是一个余弦函数，

如下右图所示。小球振动过程中，大圆环始终与地面接触，且对地面的最小压力为0，重力加速度为g，下

列说法正确的是（）

A．图中t1时刻，大圆环对地压力大小为Mg

Mgmg

B．图中t2时刻，小球的加速度大小为

m

C．图中t4时刻，大圆环对地压力大小为Mg+2mg

Mgmg

D．图中A

k

【变式1-3】（2025·广东广州增城·模拟）“战绳”是一种近年流行的健身器材，健身者把两根相同绳子的一

端固定在一点，用双手分别握住绳子的另一端，上下抖动绳端，使绳子振动起来，以手的平衡位置为坐标

原点，图是健身者右手在抖动绳子过程中t0时刻的波形，若右手抖动的频率是0.5Hz，则下列说法正确的是

（）

A．t0时刻P点的振动方向向上

B．绳波的传播速度为8m/s

C．再经过1s质点Q位于平衡位置

D．健身者提高抖动的频率绳波的波速将增大

考向02机械波

【例2-1】（2025·广东中山·三模）近年来，人们越来越注重身体锻炼。如图（a）所示，有种健身设施叫战

绳，其用途广泛，通常可用于高强度间歇训练形式的心肺锻炼或肌肉锻炼。一次锻炼中，形成的机械波可

以视为简谐波，如图（b）所示，位于原点O的质点从t＝0时刻开始振动，产生的简谐横波沿着x轴正方

向传播，t10.3s时刻传至P点，若xOP6m，xPC9m，求：

(1)这列波的波速和周期；

(2)当C点第一次到达波峰时的时刻。

【例2-2】（2026·广东·模拟）如图甲所示，某次运动员利用战绳进行训练时，战绳上形成的绳波可视为简

谐横波，P和Q是某条战绳上相距1.5m的两个质点，图乙、丙分别表示P、Q两个质点的振动图像。下列

说法正确的是（）

A．0~1s内，质点P运动的路程为3.75m

B．t0时刻质点Q的振动方向向右

C．若波长满足1.5m2.5m，则该绳波的传播速率为2.5m/s

D．若波长大于2.5m，则该绳波的传播速率可能为10m/s

机械波的特点及性质

形成

（1）波源；（2）传播介质，如空气、水等

条件

（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

传播

（2）介质中各质点振动周期和频率都与波源的振动周期和频率相同

特点

（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

（4）一个周期内，波向前传播一个波长的距离

波的图

像及各

量关系

v＝λf＝

�

�

（1）两个振动情况相同的波源形成的波，振动加强的条件为Δx＝nλ（n＝0，1，2，…），

波的

振动减弱的条件为Δx＝（2n＋1）（n＝0，1，2，…）

�

叠加

�

（2）振动加强点的位移随时间而改变，振幅为两波振幅的和（A1＋A2）

波的多

由于波的周期性、波传播方向的双向性，波的传播易出现多解问题

解问题

【变式2-1】（2025·广东顺德·一模）电影《哪吒2》中，申公豹手握雷公鞭纵身，一人战三龙的情景让观

众热血沸腾。申公豹挥舞雷公鞭，可视为周期为1s的简谐运动，t=0时刻雷公鞭的波形图如图所示。下列

说法正确的是（）

A．该波的波速为2m/s

B．t=0时质点a的回复力为零

C．t=0.25s时质点a向y轴负方向运动

D．t=0.5s时质点b的速率为零

【变式2-2】（2025·广东深圳·模拟）两列简谐波a、b沿x轴相向而行，波速均为v0.8m/s，两波源分别

位于A、B处，t0时的波形如图所示。P为A、B间的一点，下列说法正确的是（）

A．简谐波a的频率为2Hz

B．简谐波b的周期为2s

C．P点的起振方向向下

D．t0.5s时，质点P的位移为0

【变式2-3】（2025·广东省大湾区·10月联合模拟）一列简谐横波沿x轴正向传播，a、b为x轴上两质点，

其平衡位置相距3m。a、b的振动图像分别如图乙、丙所示，已知该波的波长大于3m。下列说法正确的是

（）

A．质点b在0~1.4s时间内的运动路程为24cm

B．该波波速大小为5m/s

C．该波波长为12m

D．t0时，质点a速度方向沿y轴负方向

考向03波的图像与振动图像的综合问题

【例3-1】（2026·广东珠海&惠州&深圳·调研）艺术体操选手带操比赛时彩带的运动可简化为一列沿x轴方

向传播的简谐横波，图甲是t1.0s时的波形图，图乙是x1.0m处质点的振动图像，a、b质点在x轴上的

平衡位置分别为xa0.5m、xb2.5m，下列说法正确的是（）

A．选手抖动频率加大，波长变大

B．波沿x轴负方向传播，波的传播速度为2m/s

C．t1.0s时，a、b两质点的速度和加速度方向均相反

D．从t1.0s到t1.5s，质点a的路程为10cm

【例3-2】（2025·广东深圳·一模）如图所示，M、P、N为一条弹性轻绳上的三点，且MP2PN4m。

t0时刻，波源P开始起振，方向垂直于MN向上，振动规律为y0.1sin10tcm。此后，测得N点开始

振动的时刻为t2.0s。下列说法正确的是（）

A．波长为0.2m

B．波传播速度为2m/s

C．N点开始振时方向向下

D．t4.25s时刻质点M处在平衡位置

解决y-t和y-x图像综合问题的基本思路

（1）由y-t图像可以获取振幅A、振动周期（即波的周期）T。

（2）由y-x图像可以获取振幅A、波长λ。

（3）进而由公式v＝λf或＝求得波速。

�

��

（4）明确y-t图像描述的是哪个质点的振动图像，y-x图像是哪一时刻的图像，然后根据y-t图像确定y-x

图像对应时刻该质点的位移和振动方向，最后根据y-x图像确定波的传播方向。进而判断其他有关问题。

【变式3-1】水袖是对古代服饰衣袖的夸张展现，戏曲演员经常通过对水袖的运用来刻画人物。假设某段时

间里水袖波形可视为简谐波，如图甲所示为演员水袖表演过程中某时刻的波形，此时刻记为t0，M是平

衡位置x2m的质点，如图乙为质点M的振动图像，则下列说法正确的是（）

A．该简谐波沿x轴正方向传播

B．该简谐波的传播速度为0.25m/s

C．质点M在5s内通过的路程为200cm

D．质点M在5s内沿x轴方向移动了5m

【变式3-2】（2026·广东清远·一模）如图甲所示，游乐场有一种水上蹦床设施，游客在蹦床上有规律的跳

动，水面激起一圈圈水波。波源位于O点，水波在xOy水平面内传播（不考虑能量损失），波面呈现为圆

形。t=1s时刻，部分波面的分布情况如图乙所示，其中虚线、实线表示两相邻的波谷、波峰。A处质点的振

动图像如图丙所示，z轴正方向表示竖直向上。下列说法中正确的是（）

A．水波的波长为4mB．水波的波速为2m/s

C．t=3s时，A处质点所受回复力最大D．t=3s时，B处质点处在波谷位置

【变式3-3】（2025·广东佛山顺德·二模）如图（a）所示，t=0时，一列简谐横波从质点O（坐标原点）沿x

轴正方向传播，实线和虚线分别为t1时刻和t2时刻的波形图，其中t2t1，P，Q分别是平衡位置为x11.0m

和x24.0m的两质点。图（b）为质点O的振动图像，下列说法正确的是（）

A．从t=0到t=0.9s时间内，质点Q通过的路程是1.6m

B．t2时刻Q的速度达到最小

C．质点Q的振动比质点P滞后0.075s

D．t1到t2内，P、Q运动的路程相等

考向04波的干涉、衍射、多普勒效应

【例4-1】（2025·广东广州·广州十六中·三模）如图所示为声波干涉演示仪的原理图，两个U形管A和B套

在一起，A管两侧各有一小孔。声波从左侧小孔传入管内，被分成两列波。当声波分别通过A、B传播到右

侧小孔时，下列说法正确的是（）

A．声波从左侧小孔传入管内，被分成两列频率不同的波

B．声波从左侧小孔传入管内，被分成两列波速不同的波

C．若两列波传播的路程相差半个波长，则此处声波的振幅减小

D．若传播的路程相差一个波长，则此处声波的振幅减小

【例4-2】（2025·广东清远·二模）“稻花香里说丰年，听取蛙声一片。”图甲所示为青蛙通过振动鸣囊产生

水面波动，其周期性振动在水面形成机械波。某时刻波形可抽象为沿x轴传播的简谐横波（如图乙），取

青蛙位置为坐标原点O，P为波阵面上某一点。已知波速v4m/s，则（）

A．该时刻P点的振动方向向上

B．该青蛙鼓囊鸣叫的频率为0.5Hz

C．水面上大小为6cm的小石头不能阻挡水波的继续传播

D．若水中再有一只青蛙鼓囊鸣叫，则两列水波一定会产生干涉

【变式3-1】（2025·广东·一模）伐木时，被切割的木材会产生高频和低频声波，则（）

A．低频声波的波长更短

B．高频声波的传播速度更快

C．低频声波更容易发生明显的衍射现象

D．高频和低频声波叠加时会产生干涉现象

【变式3-2】（2026·广东广州天河区·一模）下列说法正确的是（）

A．“回声”是声波衍射现象

B．“未见其人，先闻其声”是声波干涉的结果

C．当观察者靠近波源运动时，观察者观测到的频率变小

D．集体列队经过桥梁时要便步走，以防止桥梁发生共振垮塌

【变式3-3】（2025·佛山禅城·供题训练）两船相距14km，一位同学在甲船上敲响水里的一口钟，发出的钟

声频率为200Hz，同时点亮船上的灯，乙船上的同学在看到甲船灯光10s后，通过水里的听音器听到了水下

的钟声，忽略光的传播时间，下列关于声波说法正确的是（）

A．该声波为横波

B．该声波在水中传播的波长为7m

C．测得声音在水中的速度为2.8km/s

D．若乙船向声源方向快速运动，接收到的钟声频率不变

1．（2025·广东·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

2．（2023·广东·真题）渔船常用回声探测器发射的声波探测水下鱼群与障碍物．声波在水中传播速度为

1500m/s，若探测器发出频率为1.5106Hz的声波，下列说法正确的是（）

A．两列声波相遇时一定会发生干涉

B．声波由水中传播到空气中，波长会改变

C．该声波遇到尺寸约为1m的被探测物时会发生明显衍射

D．探测器接收到的回声频率与被探测物相对探测器运动的速度无关

3．（2023·浙江·6月高考真题）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

4．（2023·辽宁·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

5．（2025·北京·高考真题）绝缘的轻质弹簧上端固定，下端悬挂一个磁铁。将磁铁从弹簧原长位置由静止

释放，磁铁开始振动，由于空气阻力的影响，振动最终停止。现将一个闭合铜线圈固定在磁铁正下方的桌

面上（如图所示），仍将磁铁从弹簧原长位置由静止释放，振动最终也停止。则（）

A．有无线圈，磁铁经过相同的时间停止运动

B．磁铁靠近线圈时，线圈有扩张趋势

C．磁铁离线圈最近时，线圈受到的安培力最大

D．有无线圈，磁铁和弹簧组成的系统损失的机械能相同

6．（2025·四川·高考）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3:4

D．小球丙、丁的摆长之比为1:2

7．（2025·甘肃·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（）

g

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

2

mg2mg

C．小球A运动到最高点时，弹簧的伸长量为D．小球A运动到最低点时，弹簧的伸长量为

kk

8．（2025·天津·高考）位于坐标原点的波源从平衡位置开始沿y轴运动，在均匀介质中形成了一列沿x轴

正方向传播的简谐波，P和Q是平衡位置分别位于x3m和x7m处的两质点，t0时波形如图所示，此

时Q刚开始振动，t1s时Q第一次到达波谷。则（）

A．该波在此介质中的波速为2m/s

B．波源开始振动时的运动方向沿y轴负方向

C．P的位移随时间变化的关系式为ysintcm

D．平衡位置位于x9m处的质点在t6s时第一次到达波峰

9．（2025·浙江·真题）如图甲所示，有一根长1m、两端固定紧绷的金属丝，通过导线连接示波器。在金属

丝中点处放置一蹄形磁铁，在中点附近1.00cm范围内产生B103T、方向垂直金属丝的匀强磁场（其他区

域磁场忽略不计）。现用一激振器使金属丝发生垂直于磁场方向的上下振动，稳定后形成如图乙所示的不

同时刻的波形，其中最大振幅A0.5cm。若振动频率为f，则振动最大速度v2πfA。已知金属丝接入电路

的电阻r0.5，示波器显示输入信号的频率为150Hz。下列说法正确的是（）

3

A．金属丝上波的传播速度为πm/s

2

3

B．金属丝产生的感应电动势最大值约为π103V

2

9

C．若将示波器换成可变电阻，则金属丝的最大输出功率约为π21010W

16

D．若让激振器产生沿金属丝方向的振动，其他条件不变，则金属丝中点的振幅为零

10．（2025·陕西&山西&青海&宁夏·高考）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t0时的波形图可能为（）

A．B．

C．D．

11．（2025·广东深圳龙岗·华中师大附中三模）某机械波在t0时刻的波形如图甲所示，P是平衡位置在x0

处的质点，Q是平衡位置在x0.5m的质点，以此时刻做为计时起点，质点Q的振动图像如图乙所示。下

列说法正确的是（）

A．该机械波沿x轴负方向传播B．该机械波的波长为1.2m

C．t3s时，质点Q的加速度最大D．0~5s内，质点P运动的路程为10cm

12．（2025·广东广州·省实·适应性考试）如图所示，手握绳a端在竖直方向做简谐运动，形成的一列简谐横

波以速度v沿x轴正向传播，t0时刻，在x轴上a、b间的简谐横波如图所示，从此时刻开始，b点处质

点经过t0时间刚好第2次到达波谷，则下列说法正确的是（）

A．tt0时刻，绳端a正处于波峰位置

5

B．绳端a的振动频率为

4t0

C．若将波的振动频率增大一倍，则波的传播速度也增大一倍

D．若将波的振动频率增大为原来的2倍，则简谐波的波长变为原来的一半

13．（2025·广东揭阳·揭阳一中·热身）图为钓鱼时鱼漂静浮于水面的示意图，将鱼漂视为长为L的细圆柱体，

L

其露出水面的长度恰好为。某次鱼咬钩时将鱼漂竖直往下拉到整个鱼漂刚好全部没入水面时松口，把鱼

2

漂在水面处的运动视为简谐运动。已知鱼漂的质量为m，重力加速度为g，除鱼漂浮力和重力外不计其它作

用力，下列说法正确的是（）

A．鱼漂在上浮过程中超重

B．鱼漂做简谐运动的最大回复力为2mg

C．鱼漂做简谐运动的最大加速度为g

D．一个周期内，鱼漂做简谐运动通过的路程为4L

14．（2025·深圳·高级中学高中园·适应性考）某人握住轻绳的一端上下抖动，使绳子振动起来，t0时刻

的波形图如图所示，此时质点A位于波峰，质点B开始振动，A、B两质点平衡位置间的距离为0.9m。t3s

时质点C开始振动，B、C两质点平衡位置间的距离为9m。若将该绳波视为简谐横波，下列说法正确的是

（）

A．手的起振方向向上B．该绳波的波速大小为3m/s

C．手抖动的频率是2HzD．t0.2s时质点B向下运动

15．（2025·广东湛江·湛江二十一中5月模拟）发生地震时，我国地震局能记录地震过程中的振动图像和波

动图像，图（a）为传播方向上距离震源2km的质点P的振动图像，图（b）为地震发生后，质点P振动t=1.0s

时的地震简谐横波图像，假设地震简谐横波传播的速度大小不变，求：

(1)该地震简谐横波的传播方向和t=1.0s时质点P的振动方向；

(2)该地震简谐横波传播的速度大