專題16機械波-三年（2022-2024）高考物理真題分類匯編（全國）

專題16機械波考點三年考情（2022-2024）命題趨勢考點1機械波傳播（5年幾考）2024年高考全國理綜甲卷：波動圖像；2024年高考廣東卷：波動圖像；2024年高考湖南卷：健身者在公園以每分鐘60次的頻率上下抖動長繩；2024高考全國理綜新課程卷：位于坐標原點O的波源在時開始振動，給出振動圖像，考查機械波；2023高考上海卷：機械波傳播；1.機械波高考考查頻率較高的知識主要表現在給出波動圖像，或給出波源或介質中某點的振動圖像，波動傳播速度計算，介質中質點位移、路程等一直是考查的熱點。2.機械波疊加、機械波干涉、衍射、多普勒效應等可能單獨考查，也可能與波動圖像有機結合考查?？键c2機械波干涉、衍射、多普勒效應（5年幾考）2024年高考江西卷：利用超聲波可以檢測飛機機翼內部缺陷。2023年6月高考浙江卷：聲波疊加；2023年高考選擇性考試遼寧卷：“球鼻艏”兩列波的疊加；考點01機械波傳播1.（2024年高考廣東卷）一列簡諧橫波沿x軸正方向傳播。波速為，時的波形如圖所示。時，處的質點相對平衡位置的位移為（）A.0 B. C. D.【參考答案】.B機械波的傳播【名師解析】由波動圖像可知，波長λ=2m，波動周期T=λ/v=2s，t=1s時，x=1.5m處的點運動到波峰，相對平衡位置的位移為0.1m，B正確。2.（2024年高考湖南卷）如圖，健身者在公園以每分鐘60次的頻率上下抖動長繩的一端，長繩自右向左呈現波浪狀起伏，可近似為單向傳播的簡諧橫波。長繩上A、B兩點平衡位置相距，時刻A點位于波谷，B點位于波峰，兩者之間還有一個波谷。下列說法正確的是（）A.波長為 B.波速為C.時刻，B點速度為0 D.時刻，A點速度為0【參考答案】D【名師解析】根據題意,長繩上A、B兩點平衡位置相距，時刻A點位于波谷，B點位于波峰，兩者之間還有一個波谷,可畫出波形圖如圖.由波形圖可知解得故A錯誤；波源的振動頻率為故波速為故B錯誤；質點的振動周期為，因為，故B點在運動到平衡位置，位移為0，速度最大，故C錯誤；，故A點在運動到波峰，位移最大，速度為0，故D正確。3.（2024年高考全國理綜甲卷）（1）.一列簡諧橫波沿x軸傳播，周期為，時刻的波形曲線如圖所示，此時介質中質點b向y軸負方向運動，下列說法正確的是（）A.該波的波速為B.該波沿x軸正方向傳播C.時質點a和質點c的運動方向相反D.時介質中質點a向y軸負方向運動E.時介質中質點b的速率達到最大值【答案】ACD【解析】由圖可知波長為，則該波的波速為故A正確；此時介質中質點b向y軸負方向運動，根據波形平移法可知，該波沿x軸負方向傳播，故B錯誤；由于質點a和質點c之間的距離為半個波長，則質點a和質點c的振動完全相反，所以時質點a和質點c的運動方向相反，故C正確；時刻質點a處于波峰位置，則時，質點a剛好經過平衡位置向y軸負方向運動，故D正確.關注公眾號高中物理學習研究獲取更多優(yōu)質資源！4.（2024高考全國理綜新課程卷）位于坐標原點O的波源在時開始振動，振動圖像如圖所示，所形成的簡諧橫波沿x軸正方向傳播。平衡位置在處的質點P開始振動時，波源恰好第2次處于波谷位置，則（）A．波的周期是0.1sB．波的振幅是0.2mC．波的傳播速度是10m/sD．平衡位置在處的質點Q開始振動時，質點P處于波峰位置參考答案AC解題思路本題考查的考點：振動圖像、波動傳播。由振動圖像，可知波動周期T=0.2s，振幅為0.2m，A錯誤B正確；根據題述，平衡位置在x=3.5m處的質點開始振動時，波源恰好第二次處于波谷位置，t=7T/4，波動傳播速度v=x/t=10m/s，C正確；由波長λ=vT=2m，可知PQ兩點為反相點，平衡位置在x=4.5m處的質點Q開始振動時，質點P運動到平衡位置向下運動，D錯誤?！娟P鍵點撥】波動傳播時，相距整數波長的兩個質點為同相點，振動情況相同；相距半波長奇數倍的兩個質點為反相點，振動情況相反。5.（2023高考海南卷）下面上下兩圖分別是一列機械波在傳播方向上相距6m的兩個質點P、Q的振動圖像，下列說法正確的是（）A.該波的周期是5s B.該波的波速是3m/sC.4s時P質點向上振動 D.4s時Q質點向上振動【參考答案】C【名師解析】由振動圖像可看出該波的周期是4s，A錯誤；由于Q、P兩個質點振動反相，則可知兩者間距離等于，n=0，1，2，…根據，n=0，1，2，…，可知B錯誤；由P質點的振動圖像可看出，在4s時P質點在平衡位置向上振動，C正確；由Q質點的振動圖像可看出，在4s時Q質點在平衡位置向下振動，D錯誤。6．（2023全國高考新課程卷）船上的人和水下的潛水員都能聽見輪船的鳴笛聲。聲波在空氣中和在水中傳播時的（）A．波速和波長均不同B．頻率和波速均不同C．波長和周期均不同D．周期和頻率均不同【參考答案】A【名師解析】聲波在空氣中傳播時速度小于在水中傳播的速度，頻率相同，周期相同，由v=fλ可知波長不同，A正確。7．（2023年6月高考浙江選考科目）下列說法正確的是（）A．熱量能自發(fā)地從低溫物體傳到高溫物體B．液體的表面張力方向總是跟液面相切C．在不同的慣性參考系中，物理規(guī)律的形式是不同的D．當波源與觀察者相互接近時，觀察者觀測到波的頻率大于波源振動的頻率【參考答案】.BD【名師解析】熱量能夠自發(fā)地從高溫物體傳到低溫物體，不能自發(fā)地從低溫物體傳到高溫物體，A錯誤；液體表面張力方向總是與表面相切，B正確；在不同慣性參考系中，物理規(guī)律的形式是相同的，C錯誤；根據多普勒效應，當波源與觀察者相互接近時，觀察者觀測到波的頻率大于波源的振動頻率，D正確。7.8.（2023高考湖北卷）一列簡諧橫波沿x軸正向傳播，波長為，振幅為。介質中有a和b兩個質點，其平衡位置分別位于和處。某時刻b質點的位移為，且向y軸正方向運動。從該時刻開始計時，a質點的振動圖像為（）A. B.C. D.【參考答案】A【名師解析】a、b之間的距離為此時b點的位移4cm且向y軸正方向運動，令此時b點的相位為，則有解得或（舍去，向下振動）由a、b之間的距離關系可知則，可知a點此時的位移為且向下振動，即此時的波形圖為a質點的振動圖像A正確。9（5分）（2023高考全國乙卷）一列簡諧橫波沿x軸傳播，圖（a）是時刻的波形圖；P是介質中位于處的質點，其振動圖像如圖（b）所示。下列說法正確的是（）A.波速為B.波向左傳播C.波的振幅是D.處的質點在時位于平衡位置E.質點P在0~7s時間內運動的路程為【參考答案】ABE【命題意圖】本題考查波動圖像、振動圖像和機械波及其相關知識點。【解題思路】由圖（a）可知波長λ=4m，由圖（b）可知，周期T=2s，波速v=λ/T=2m/s，A正確；由于x=2m處質點t=0時沿y軸負方向運動，所以波向左傳播，B正確；波的振幅是5cm，C錯誤；x=3m處質點在t=7s時即經過3.5個周期位于波峰位置，D錯誤；質點P在0~7s時間內運動的路程s=3.5×4A=70cm，E正確。10.（2023天津卷）一列機械波的波源是坐標軸原點，從時波源開始振動，時波形如圖，則下列說法正確的有（）A.在這種介質中波速B.處質點在時位于波谷C.波源振動方程D.處質點半個周期內向左位移半個波長【參考答案】BC【名師解析】由圖中可知時，波傳播的距離為x=2.5m，故波的速度為故A錯誤；由圖可知該波的波長為，所以波的周期為波傳播到需要的時間由圖可知該波的起振方向向下，該波振動了0.1s，即，所以位于波谷，故B正確；．根據圖像可知該波的振動方程為故C正確；質點只是上下振動，不隨波左右移動，故D錯誤。11.（2022新高考福建卷）藝術體操運動員站在場地中以一定頻率上下抖動長綢帶的一端，綢帶自左向右呈現波浪狀起伏。某時刻綢帶形狀如圖所示（符合正弦函數特征），此時綢帶上P點運動方向____________（填“向上”“向下”“向左”或“向右”）。保持抖動幅度不變，如果要在該綢帶上產生更加密集的波浪狀起伏效果，運動員上下抖動的頻率應____________（填“增大”“減小”或“保持不變”）?！緟⒖即鸢浮竣?向上②.增大【命題意圖】此題考查機械波的產生和傳播及其相關知識點?！久麕熃馕觥縖1]從圖中可知綢帶上形成的波是自左向右傳播的，根據波形平移法，可判斷綢帶上P點運動方向向上；[2]綢帶上產生更加密集的波浪狀起伏效果，說明波長變小，而同種介質中同類型波的傳播波速是不變的，根據可知運動員上下抖動的周期變短、頻率增大。12．（2023高考北京卷）位于坐標原點處的波源發(fā)出一列沿x軸正方向傳播的簡諧橫波．時波源開始振動，其位移y隨時間t變化的關系式為，則時的波形圖為（）【參考答案】D【名師解析】【解析】t=0時波源開始振動，t=T時的波形圖為圖D。13.（2022高考遼寧物理）一列簡諧橫波沿x軸正方向傳播，某時刻的波形如圖所示，關于質點P的說法正確的是（）

A.該時刻速度沿y軸正方向 B.該時刻加速度沿y軸正方向C.此后周期內通過的路程為A D.此后周期內沿x軸正方向遷移為【參考答案】A【命題意圖】本題考查對波動圖像的理解及其相關知識點.【名師解析】波沿x軸正向傳播，由“同側法”可知，該時刻質點P的速度方向沿y軸正向，加速度沿y軸負向，選項A正確，B錯誤。在該時刻質點P不在特殊位置，則在周期內的路程不一定等于A，選項C錯誤；質點只能在自己平衡位置附近振動，而不隨波遷移，選項D錯誤。14.（2022高考上海）在同一介質中有a、b兩列機械波，它們的波形如圖所示，兩列波的頻率分別為fa和fb，波長分別為λa和λb，則（）A.λa＞λb,，fa＞fb，B.λa＞λb,，fa＜fb，C.λa＜λb,，fa＞fb，D.λa＜λb,，fa＜fb，【參考答案】B【命題意圖】本題考查波動圖像+圖像思想【名師解析】由于橫波的波形圖等同于波動圖像，由此可知，a波波長λa=1，b波波長λb=2/3，所以λa＞λb；根據λ=v/f可知，fa小于fb，選項B正確。15.（2022山東物理）一列簡諧橫波沿x軸傳播，平衡位置位于坐標原點O的質點振動圖像如右圖所示。當時，簡諧波的波動圖像可能正確的是（）

A. B.C. D.【參考答案】AC【命題意圖】本題考查對振動圖像的理解和機械波及其相關知識點?！久麕熃馕觥坑蒓點的振動圖像可知，周期為T=12s，設原點處的質點的振動方程為則，解得在t=7s時刻因則在t=7s時刻質點在y軸負向向下振動，根據“同側法”可判斷若波向右傳播，則波形為C所示；若波向左傳播，則波形如A所示。故選AC。16.（2022高考河北）一列簡諧橫波沿x軸正方向傳播。波速為10m/s。在傳播方向上有P、Q兩質點，坐標分別為xP=1m，xQ=6m。波傳播到P點開始計時，該點的振動圖像如圖所示，則簡諧波的波長為______m，經過______s，Q點第一次到達正向最大位移處。

【參考答案】①.2②.0.55【命題意圖】本題考查機械波及其相關知識點?！久麕熃馕觥坑蒔點的振動圖像可得出該波的周期T=0.2s，由于該波的波速為10m/s，則該波的波長λ=vT=10×0.2m=2m由題知P、Q兩質點相距xPQ=5m則波從P點傳播到Q點需經過由P點的振動圖像可得出該波的起振方向向上，則Q點從起振到第一次到達正向最大位移處還需經過T/4=0.05s，所以經過t=tPQ+0.05s==0.55s，Q點第一次到達正向最大位移處。17.（1）（2022·全國理綜甲卷·34（1））（5分）一平面簡諧橫波以速度沿x軸正方向傳播，時刻的波形圖如圖所示。介質中平衡位置在坐標原點的質點A在時刻的位移。該波的波長為_______m，頻率為______。時刻，質點A_______（填“向上運動”“速度為零”或“向下運動”）?！緟⒖即鸢浮?0.5向下運動【命題意圖】本題考查波動圖像和機械波?！窘忸}思路】由3λ/8=1.5m可得λ=4m；頻率f=v/λ=0.5Hz；周期T=1/f=2s；由于t=0時刻質點A向下運動，所以t=2s時刻質點A向下運動。18（2022·高考廣東物理）（6分）如圖15所示，某同學握住軟繩的一端周期性上下抖動，在繩上激發(fā)了一列簡諧波。從圖示時刻開始計時，經過半個周期，繩上M處的質點將運動至__________（選填“N”“P”或“Q”）處。加快抖動，波的頻率增大，波速__________（選填“增大”“減小”或“不變”）?！緟⒖即鸢浮浚?）P不變【命題意圖】本題考查機械波?！窘忸}思路】經過半個周期，處于波峰的質點將運動到波谷P點。加快抖動，波動的頻率增大，波速不變。19（1）（4分）（2022重慶高考）某同學為了研究水波的傳播特點，在水面上放置波源和浮標，兩者的間距為L。時刻，波源開始從平衡位置沿y軸在豎直方向做簡諧運動，產生的水波沿水平方向傳播（視為簡諧波），時刻傳到浮標處使浮標開始振動，此時波源剛好位于正向最大位移處，波源和浮標的振動圖像分別如圖中的實線和虛線所示，則（）A．浮標的振動周期為B．水波的傳播速度大小為C．時刻浮標沿y軸負方向運動D．水波的波長為【參考答案】A【名師解析】根據振動圖像可知，波源的振動經過t1=T/4傳遞到浮標處，浮標振動周期T=4t1，選項A正確；波速v=L/t1，選項B錯誤；根據虛線圖像可知浮標在時刻浮標沿y軸正方向運動，選項C錯誤；水波的波長為λ=vT=L/t1×4t1=4L，選項D錯誤?？键c02機械波干涉、衍射和多普勒效應1（2024年高考江西卷）如圖（a）所示，利用超聲波可以檢測飛機機翼內部缺陷。在某次檢測實驗中，入射波為連續(xù)的正弦信號，探頭先后探測到機翼表面和缺陷表面的反射信號，分別如圖（b）、（c）所示。已知超聲波在機翼材料中的波速為。關于這兩個反射信號在探頭處的疊加效果和缺陷深度d,下列選項正確的是（）A.振動減弱； B.振動加強；C.振動減弱； D.振動加強；【答案】A【解析】根據反射信號圖像可知，超聲波的傳播周期為又波速v=6300m/s，則超聲波在機翼材料中的波長結合題圖可知，兩個反射信號傳播到探頭處的時間差為故兩個反射信號的路程差解得兩個反射信號在探頭處振動減弱，A正確。2．（2023年6月高考浙江選考科目）如圖所示，置于管口T前的聲源發(fā)出一列單一頻率聲波，分成兩列強度不同的聲波分別沿A、B兩管傳播到出口O。先調節(jié)A、B兩管等長，O處探測到聲波強度為400個單位，然后將A管拉長，在O處第一次探測到聲波強度最小，其強度為100個單位。已知聲波強度與聲波振幅平方成正比，不計聲波在管道中傳播的能量損失，則（）A．聲波的波長B．聲波的波長C．兩聲波的振幅之比為D．兩聲波的振幅之比為【參考答案】C【名師解析】先調節(jié)A、B兩管等長，兩管中傳播的聲波到O點路程差為零，振動加強，O處探測到聲波強度為400個單位，將A管拉長，在O處第一次探測到聲波強度最小，說明兩管中傳播的聲波到O點路程差λ/2，其強度為100個單位，由此可知2d=λ/2，聲波的波長λ=60cm，AB錯誤；根據題述，已知聲波強度與聲波振幅平方成正比，即=，解得=，C正確D錯誤。3.（2023年高考選擇性考試遼寧卷）“球鼻艏”是位于遠洋輪船船頭水面下方的裝置，當輪船以設計的標準速度航行時，球鼻艏推起的波與船首推起的波如圖所示，兩列波的疊加可以大幅度減小水對輪船的阻力。下列現象的物理原理與之相同的是（）A.插入水中的筷子、看起來折斷了B.陽光下的肥皂膜，呈現彩色條紋C.駛近站臺的火車，汽笛音調變高D.振動音叉的周圍，聲音忽高忽低【參考答案】BD【名師解析】該現象屬于波的疊加原理；插入水中的筷子看起來折斷了是光的折射造成的，與該問題的物理原理不相符；陽光下的肥皂膜呈現彩色條紋，是由于光從薄膜上下表面的反射光疊加造成的干涉現象，與該問題的物理原理相符；駛近站臺的火車汽笛音調變高是多普勒現象造成的，與該問題的物理原理不相符；振動音叉的周圍聲音忽高忽低，是聲音的疊加造成的干涉現象，與該問題的物理原理相符。BD正確。4（2023高考湖南卷）如圖（a），在均勻介質中有和四點，其中三點位于同一直線上，垂直．時，位于處的三個完全相同的橫波波源同時開始振動，振動圖像均如圖（b）所示，振動方向與平面垂直，已知波長為．下列說法正確的是（）A.這三列波的波速均為B.時，處質點開始振動C.時，處的質點向軸負方向運動D.時，處的質點與平衡位置的距離是【參考答案】C【名師解析】在同一介質中傳播的橫波波速相同，由圖（b）可知，T=4s，v=λ/T=1m/s，A錯誤；t=2s時，三列波均未傳播到D，所以時，處的質點未開始振動，B錯誤；由于AD=BD=5m，所以時，波源A、B處產生的波未傳播到D處，波源C處產生的波到達D處已經1.5s，所以處的質點向軸負方向運動，C正確；時，處的質點在平衡位置振動，y=2cm+2cm-2cm=2cm，D錯誤。5、（2023高考全國甲卷）（10分）分別沿x軸正向和負向傳播的兩列簡諧橫波PQ的振動方向相同，振幅均為5cm，波長均為8m，波速均為4m/s。t==0時刻，P波剛好傳播到坐標原點，該處的質點將自平衡位置向下振動；Q波剛好傳播到x=10m處，該處的質點將自平衡位置向上振動。經過一段時間后，兩列波相遇。（i）在答題卡給出的坐標圖上分別畫出PQ兩列波在t=2.5s時刻的波形圖（P波用虛線，Q波用實線）（ii）求出圖示范圍內的介質中，因兩列波干涉而振動振幅最大和振幅最小的平衡位置?！緟⒖即鸢浮浚╥）（ii）圖示范圍x=1m、x=5m、x=9m振幅最??；x=3m、x=7m振幅最大?！久}意圖】本題考查波動傳播、波的疊加原理及其相關知識點?！窘忸}思路】（i）由x=vt可知2.5s時刻P波傳播到x=10m處，Q波傳播到x=0處。2.5s時刻波形圖如圖。（ii）根據波的疊加原理，振動加強點滿足△x=，（n=0，1，2···）n=0，△x=4m△x=│x-（10-x）│，解得x=3m，x=7m即圖示范圍x=3m、x=7m振幅最大。振動減弱點滿足△x=nλ，（n=0，1，2···）n=0，△x=0，由△x=│x-（10-x）│，解得x=5m；n=1，△x=8△x=│x-（10-x）│，解得x=1m、x=9m即圖示范圍x=1m、x=5m、x=9m振幅最小?！疽族e提醒】由于題中的兩列波反相，振動加強點為路程差為半波長的奇數倍；振動減弱點為路程差為波長的整數倍。6.（2022天津學業(yè)水平選擇性考試）在同一均勻介質中，分別位于坐標原點和處的兩個波源O和P，沿y軸振動，形成了兩列相向傳播的簡諧橫波a和b，某時刻a和b分別傳播到和處，波形如圖所示。下列說法正確的是（）A.a與b的頻率之比為 B.O與P開始振動的時刻相同C.a與b相遇后會出現干涉現象 D.O開始振動時沿y軸正方向運動【參考答案】A【命題意圖】本題考查機械波及其相關知識點?！久麕熃馕觥坑赏痪鶆蚪橘|條件可得a和b兩列波在介質中傳播速度相同，由圖可知，a和b兩列波的波長之比為根據可得a與b的頻率之比為，故A正確；因a和b兩列波的波速相同，由a和b兩列波分別傳播到和處的時刻相同，可知O與P開始振動的時刻不相同，故B錯誤；因a與b的頻率不同，a與b相遇后不能產生干涉現象，故C錯誤；a波剛傳到處，由波形平移法可知，處的質點開始振動方向沿y軸負方向，而所有質點的開始振動方向都相同，所以O點開始振動的方向也沿y軸負方向，故D錯誤。7.（2022·全國理綜乙卷·34）（1）介質中平衡位置在同一水平面上的兩個點波源和，二者做簡諧運動的振幅相等，周期均為，當過平衡位置向上運動時，也過平衡位置向上運動．若波速為，則由和發(fā)出的簡諧橫波的波長均為______m。P為波源平衡位置所在水平面上的一點，與、平衡位置的距離均為，則兩波在P點引起的振動總是相互______（填“加強”或“削弱”）的；當恰好在平衡位置向上運動時，平衡位置在P處的質點______（填“向上”或“向下”）運動?！緟⒖即鸢浮竣?4②.加強③.向下【名師解析】因周期T=0.8s，波速為v=5m/s，則波長為因兩波源到P點的距離之差為零，且兩振源振動方向相同，則P點的振動是加強的；因S1P=10m=2.5λ，則當S1恰好的平衡位置向上運動時，平衡位置在P點的質點向下振