重难点16 机械振动 机械波-2025年高考物理 热点 重点 难点 专练（江苏专用）

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【情境解读】
【高分技巧】
1．振动图像及其应用
通过图像可知：
1）振幅A．、周期T（或频率f）和初相位φ0（如图所示）。
2）某时刻振动质点离开平衡位置的位移。
3）某时刻质点速度的大小和方向：曲线上各点切线的斜率的大小和正负分别表示各时刻质点的速度大小和方向，速度的方向也可根据下一相邻时刻质点的位移的变化来确定。
4）某时刻质点的回复力和加速度的方向：回复力总是指向平衡位置，回复力和加速度的方向相同。
5）某段时间内质点的位移、回复力、加速度、速度、动能和势能的变化情况。
2．波的图像及应用
通过图像可知：
1）从图像可以直接读出振幅（注意单位）。
2）从图像可以直接读出波长（注意单位）。
3）可求任一点在该时刻相对平衡位置的位移（包括大小和方向）。
4）在波速方向已知（或已知波源方位）时可确定各质点在该时刻的振动方向。
5）可以确定各质点振动的加速度方向（加速度总是指向平衡位置）。
3．波动问题多解的主要因素及解决思路
1）周期性
①时间周期性：时间间隔Δt与周期T的关系不明确。
②空间周期性：波传播的距离Δx与波长λ的关系不明确。
2）双向性
①传播方向双向性：波的传播方向不确定。
②振动方向双向性：质点振动方向不确定。
3）解决波的多解问题的思路
一般采用从特殊到一般的思维方法，即找出一个周期内满足条件的关系或，若此关系为时间，则；若此关系为距离，则。
4．机械振动与机械波的关联应用
1）波的传播方向与质点振动方向的互判
2）振动图象和波的图象的比较
【技巧点拨】
①由波的图像画出某一质点振动图像的步骤
Ⅰ、由波的图像求出波的周期，即质点做简谐运动的周期。
Ⅱ、从波的图像中找出该质点在计时时刻相对平衡位置的位移。
Ⅲ、根据质点振动方向和波传播方向间的关系，确定质点的振动方向。
Ⅳ、建立y-t坐标系，根据正弦或余弦规律画出质点的振动图像。
②由波的图像和某一质点的振动图像判断波的传播规律的方法
Ⅰ、首先根据横轴是长度还是时间分清哪一个是波的图像，哪一个是振动图像，注意各个质点振动的周期和振幅相同。
Ⅱ、从确定的振动图像中可以找出对应质点在波的图像中某一时刻的振动方向，根据该点振动方向确定波的传播方向。
（建议用时：40分钟）
1．（2020.江苏.高考真题）电磁波广泛应用在现代医疗中。下列属于电磁波应用的医用器械有（ ）
A．杀菌用的紫外灯B．拍胸片的X光机
C．治疗咽喉炎的超声波雾化器D．检查血流情况的“彩超”机
【答案】AB
【解析】紫外灯的频率高，能量强，所以用于杀菌，属于电磁波的应用，A正确；X光的穿透能力较强，所以用于拍胸片，属于电磁波的应用，B正确；超声波雾化器是超声波的应用，与电磁波无关，C错误；
彩超属于超声波的应用，与电磁波无关，D错误。故选AB。
2．（2020.江苏.高考真题）国际宇航联合会将2020年度“世界航天奖”授予我国“嫦娥四号”任务团队。“嫦娥四号”任务创造了多项世界第一、在探月任务中，“玉兔二号”月球车朝正下方发射一束频率为f的电磁波，该电磁波分别在月壤层的上、下表面被反射回来，反射波回到“玉兔二号”的时间差为。已知电磁波在月壤层中传播的波长为，求该月壤层的厚度D。
【答案】
【解析】电磁波的在土壤中传播速度满足
根据题意可知
解得土壤厚度为。
3．（2021.江苏.高考真题）如图所示，半径为R的圆盘边缘有一钉子B，在水平光线下，圆盘的转轴A．和钉子B．在右侧墙壁上形成影子O和P，以O为原点在竖直方向上建立x坐标系。时从图示位置沿逆时针方向匀速转动圆盘，角速度为，则P做简谐运动的表达式为（ ）
A．
B．
C．
D．
【答案】B．
【解析】由图可知，影子P做简谐运动的振幅为，以向上为正方向，设P的振动方程为
由图可知，当时，P的位移为，代入振动方程解得
则P做简谐运动的表达式为，故B正确，A．C．D．错误。故选B．。
4．（2024.江苏.高考真题）如图所示，水面上有O、A、B三点共线，OA=2AB，时刻在O点的水面给一个扰动，t1时刻A开始振动，则B振动的时刻为（ ）
A．t1B．C．2t1D．
【答案】B．
【解析】机械波的波速不变，设OA=2AB=2L，故可得
可得
故可得B振动的时刻为，故选B。
5.（2024.江苏南京弘光中学.二模）如图甲所示为共振筛原理图，筛子上装一个电动偏心轮，它每转一周给筛子一个驱动力，图乙是该共振筛的共振曲线。已知增加筛子质量可减小筛子的固有频率，现偏心轮的频率为0.75Hz，为增大筛子的振幅，可以（ ）
A．提高偏心轮的频率或增大筛子质量
B．提高偏心轮的频率或减小筛子质量
C．降低偏心轮的频率或增大筛子质量
D．降低偏心轮的频率或减小筛子质量
【答案】A
【解析】根据图像可知要使振幅增大需要使偏心轮的频率接近固有频率，可以提高偏心轮的频率，或者增大筛子质量减小筛子的固有频率，使驱动力频率接近固有频率。故选A。
6．（2024.江苏省前高中.一模）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．
【答案】A
【解析】AB之间的距离为
此时B点的位移4cm且向y轴正方向运动，令此时B点的相位为，则有
解得或（舍去，向下振动）
由AB之间的距离关系可知
则，可知A点此时的位移为
且向下振动，即此时的波形图为

故选A。
7．（2024.江苏扬州新华中学.二模）一简谐横波沿x轴方向传播，已知时的波形如图甲所示，图乙是处的质点的振动图像，则下列说法正确的是（ ）
A．该简谐波沿x轴正方向传播
B．经过1s，处质点向前传播10m
C．在时，处的质点速度方向与位移方向相同
D．经过任意0.5s的时间，处的质点经过的路程一定为25cm
【答案】C
【解析】由图乙可知，处的质点在时沿y轴正方向振动，由图甲根据波形平移法可知，该简谐波沿x轴负方向传播，故A错误；质点只会在平衡位置上下振动，并不会随波的传播方向迁移，故B错误；由图乙可知，周期为，则有，简谐波沿x轴负方向传播，由图甲可知，时处的质点从平衡位置向下振动，则在时，处的质点处于平衡位置到波谷的振动过程中，质点速度方向与位移方向均为负方向，故C正确；由于
可知只有当计时位置在平衡位置和波峰或波谷位置时，经过0.5s的时间，处的质点经过的路程才为，如果计时位置不在平衡位置和波峰或波谷位置时，经过0.5s的时间，处的质点经过的路程不等于，故D错误。故选C。
8．（2024.江苏海门.学情调研）.“智能表带”是一种新型的通话工具。如图所示，使用时只要按动表带上的按钮，就能触发表带内的人体传导单元，从而将信号转换为身体可以传输的振动信号，通过手指传入耳朵，根据以上描述，下列说法正确的是（ ）

A．经过手指传播的信号是电磁波B．该振动信号传播不依赖于介质
C．信号经表带传人手指的频率不变D．信号经表带传入手指的传播速度不变
【答案】C．
【解析】经过手指传播的信号是机械波，机械波的传播需要依赖介质，故AB错误；信号经表带传人手指的频率不变，故C正确；信号经表带传入手指，介质发生变化，传播速度发生变化，故D错误。故选C。
9．（2024.江苏海安高级中学.一模）如图（A）所示，一列简谐横波以速度u沿x轴正方向传播，在波的传播方向上有P、Q两点，且小于波长。P、Q两处质点的振动图像分别如图（B．）中实线和虚线所示。波速u和Q处质点在内的位移大小D是（ ）

A．B．
C．D．
【答案】A
【解析】因为简谐横波沿x轴正方向传播，且P、Q两点距离小于波长，所以
所以
由图（B）可知，周期为
所以这列简谐横波的速度为
由图（B）可知Q处质点在内的位移大小为，故选A。
10．（2024.江苏苏州南航附中.二模）如图所示，波I和波II的振动方向相同，并在同一介质中传播。时，波I传至A点，其振动图像如图2所示，波II传至B点，其振动图像如图3所示。已知A、C间距为2m，B、C间距为1.5m；时，波I传至C，则（ ）


A．波I的频率
B．波II的波速
C．波I和波II传到C点时，其合振幅为15cm
D．5s内C点的路程为30cm
【答案】D
【解析】由图2可知，波I的周期为2s，则其频率为，故A．错误；已知A、C间距为2m，时，波I传至C，由此可知波I波速为，而波I和波II在同种介质中传播，因此其波速相同，即波II的波速为，故B错误；波II传播到C点的时间为可知波II先传播到C点，使质点C先振动了1s后波I才恰好传播至C点，而由图3可知，波II的周期为2s，起振方向与波I相同，均向上起振，则时，由波II在C点引起的振动使C点恰好振动了半个周期后回到平衡位置，之后将向下振动，而波I的振动此刻恰好传播到C点，将使C点的质点向上振动，可知两列波传播到C点使质点C振动减弱，其合振幅为或解释为：两列波的频率相同，相位差恒定，可发生稳定干涉，且振动方向相同，而两列波到C点的波程差为波长的奇数倍，则C点振动减弱，故C错误；时波II传播到C．点，从到，质点C的路程为，时两列波在C点发生干涉，振动减弱，但周期不变，则从到质点C的路程为，可得质点C在5s内的路程为，故D正确。故选D。
12．（2024.江苏扬州.三模）某同学在平静的水面上进行实验。如图所示，水面上三点O、A、B在同一直线上，。在时开始周期性向下敲击O处水面，所激发的水面波可以认为是正弦横波；时，A处开始振动，时，B处第二次到达波峰，下列判断正确的是（ ）
A．波的周期为1.6sB．波的波长为0.56m
C．波速为0.25m/sD．时刻A处位于平衡位置
【答案】D
【解析】波速，故C错误；波到达B点时间为，时，B处第二次到达波峰，有，解得，故A错误；波长为，故B错误；时，A处振动，A处位于平衡位置，故D正确。故选D。
13．（2024.江苏扬州.二模）取一条较长的软绳，用手握住一端拉平后连续向上，向下抖动长绳，可以看到如图所示的一列波，此时波刚好传播至质点，质点在平衡位置。则（ ）
A．质点将向右运动
B．质点的起振方向向上
C．此后质点的速度始终相同
D．质点比滞后半个周期振动
【答案】B
【解析】根据波的传播方向，根据同侧法，质点向上振动，故A错误；在波的传播方向上任何质点的起振方向都和波源的起振方向相同，质点向上起振，故质点的起振方向向上，故B正确；质点的距离等于波长的一半，可知此后质点的速度始终相反，故C错误；根据波的传播方向，绳波先传播至质点，故质点比滞后半个周期振动，故D错误。故选B。
14．（2024.江苏徐州.三模）我国科学家利用脑机接口技术帮助截瘫患者实现意念控制体外仪器。植入患者颅骨内的微处理器，将意念对应的低频神经信号，通过高频载波无线传输给体外仪器。则（ ）
A．高频载波属于纵波
B．使高频载波随低频神经信号改变的过程属于调制
C．体外接收电路的固有频率与低频神经信号的频率相等
D．体外接收电路中的信号经过调谐还原出低频神经信号
【答案】B
【解析】高频载波是电磁波，属于横波，故A错误；使高频载波随低频神经信号改变的过程属于调制，故B正确；体外接收电路的固有频率与高频载波的频率相等，故C错误；体外接收电路中的信号经过检波还原出低频神经信号，故D错误。故选B。
15．（2024.江苏兴化.调研）如图所示，两列简谐横波在同一介质中沿相反方向传播，某时刻两列波相遇，图示时刻处的质点正在向上振动，若两列波的波速均为15m/s，则下列说法正确的是（ ）
A．虚线波的传播方向为x轴正方向
B．实线波与虚线波的频率相同
C．两列波在相遇区域能发生干涉现象
D．从图示时刻起再过0.6s，平衡位置处的质点位于平衡位置
【答案】D
【解析】图示时刻x=9m处的质点正在向上振动，所以实线和虚线波在x=9m处的质点振动都是向上振动，则虚线波的传播方向为x轴负方向，故A错误；由图可知，两波的波长，，两波的频率，，故B错误；两列波频率不同，在相遇区域不能发生干涉现象，故C错误；从图示时刻经过0.6s，x=9m处的质点实线波处于平衡位置，虚线波也处于平衡位置，根据叠加原理可知，平衡位置x=9m处的质点位于平衡位置，故D正确。故选D。
16．（2024.江苏泰州.一模）运动员用手握住较长弹性轻质长绳的一端连续上下抖动，形成一列向右传播的简谐横波。长绳上有一系列均匀分布的质点1、2、3、…，质点1起振方向向上，当振动传播到质点13时，质点1恰好完成一次全振动。则此时关于质点9的运动，下列说法正确的是（ ）
A．正向下运动B．速度将减小
C．位移将增大D．加速度将增大
【答案】A
【解析】当振动传播到质点13时，波形图如图所示
由上下坡法可知质点9正向下运动，因此位移减小，速度增加，加速度减小。故选A。
17．（2024.江苏苏州.三模）如图甲所示为一列向右传播的简階横波上的两质点m、n，两质点之间的距离为，m、n两质点的振动图像分别如图乙、如图丙所示，已知波长。下列说法正确的是（ ）
A．波长可能为
B．波速为
C．从时刻起内质点m通过的路程为
D．从时刻起内质点n通过的路程为
【答案】B
【解析】由图丙可知该机械波的周期为
振幅为
时刻质点m向下振动.且，质点n正在平衡位置向上振动，则m、n两点平衡位置的间距为
又
当时
时（舍掉），故A错误；
由公式
可得，故B正确；从时刻起内质点m通过的路程为，故C错误；
从时刻起内质点n通过的路程等于一个振幅，即，故D错误。故选B。
18．（2024.江苏苏锡常镇.三模补偿训练）如图所示，是博物馆珍珍藏的古代青铜“鱼洗”的复制品，注入适量水后，有节奏地摩擦鱼洗双耳，会发出嗡嗡声，盆内水花四溅。传说，众多“鱼洗”声能汇集成千军万马之势，曾作退数十里外的敌军。“鱼洗”反映了我国古代高超的科学制器技术下列分析正确的是（ ）
A．水波能传播振动，水波上的各点可以随波迁移
B．“鱼洗”声在空气中传播的过程中频率会逐渐减小
C．手掌摩擦得越快则溅起的水花越高
D．当用手以一定频率摩擦“鱼洗”的盆耳时发出的嗡嗡声特别响，这是共振现象的一个体现
【答案】D
【解析】机械波传播的是振动形式和能量，质点只在各自的平衡位置附近振动，并不随波向外迁移，故A错误；机械波的频率是由波源的频率决定的，“鱼洗”声在空气中传播过程中频率不发生变化，故B错误；当摩擦力引起的振动频率和鱼洗的固有频率相等或者相近时，鱼洗产生共振，振动幅度越大，盆内的水花就越高，所以并不是手掌摩擦得越快溅起的水花越高，故C错误；当用手摩擦达到“鱼洗”的固有频率时，发出的嗡嗡声特别响，这是共振现象的一个体现，故D正确。故选D。
19．（2024.江苏苏锡常镇.教学情况调研一）主动降噪的原理如图所示，通过发出反噪声与噪声相抵消，使A处的噪声降低，下列说法正确的是（ ）
A．反噪声与噪声的传播速度不同B．反噪声与噪声在A．处的相位相同
C．反噪声与噪声频率相同D．空间各处的噪声都降低
【答案】C
【解析】在同种介质中声音的传播速度相同，故A错误；A处的噪声降低，则该处为减弱区，故反噪声与噪声在A处的相位不同，故B错误；反噪声与噪声相抵消，即它们能产生稳定的干涉现象，反噪声与噪声频率相同，故C正确；两列波发生干涉有减弱区也有加强区，并不是空间各处的噪声都降低，故D错误。故选C。
20．（2024.江苏姜堰中学、如东中学等三校.二模）一列简谐横波在同一均匀介质中沿x轴方向传播，时刻的波形图如图甲所示，质点M的平衡位置在处，质点N的平衡位置在处，质点N的振动图像如图乙所示。求
（1）自时刻起，质点N的振动方程；
（2）自时刻起，质点M到达波峰的最短时间。
【答案】（1）；（2）
【解析】（1）由乙图知，时质点向上振动，，自时刻起，质点的振动方程为
（2）时质点向上振动，根据同侧法，该波沿轴负方向传播，根据甲图像可知波长为，则波速为
在时，质点右边最近的波峰的平衡位置为，质点M到达波峰的最短时间为
考点
三年考情分析
2025考向预测
考点1 机械振动
考点2 机械波
2020年江苏题
2021年江苏题
2024年江苏题
机械振动、机械波是高考物理中的一个重要考点，考点通常包括：简谐运动的特征、波的形成、传播与图象、振动与波两种图象综合问题、电磁波的产生、传播、特性及应用、波的干涉与衍射等。在高考中，机械振动、机械波的考查形式多样，可以是选择题、填空题或计算题。考生需要掌握基本概念和规律，能够分析和解决实际问题。同时，考生还需具备一定的实验操作能力，如用单摆测重力加速度等。
“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
比较项目
振动图象
波的图象
研究对象
一个质点
波传播方向上的所有质点
研究内容
某质点位移随时间的变化规律
某时刻所有质点在空间分布的规律
图象
正弦曲线
正弦曲线
横坐标
表示时间
表示各质点的平衡位置
物理意义
某质点在各时刻的位移
某时刻各质点的位移
振动方向的判断
（看下一时刻的位移）
（将波沿传播方向平移）
Δt后的图形
随时间推移，图象延续，但已有形状不变
随时间推移，图象沿波的传播方向平移，原有波形做周期性变化
联系
①纵坐标均表示质点的位移 ②纵坐标的最大值均表示振幅
③波在传播过程中，各质点都在各自的平衡位置附近振动，每一个质点都有自己的振动图象