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专题32 机械波
考情分析 考题统计
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。 2024-浙江·高考物理试题 2024·湖南·高考物理试题 2024-江西·高考物理试题 2024-广东·高考物理试题 2024·安徽·高考物理试 2024-江苏-高考物理试题
【网络建构】
【考点梳理】
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有波源；②有介质，如空气、水、绳子等。
（2）传播特点
①传播振动形式、能量和信息；②介质中质点不随波迁移；③介质中各质点振动频率、起振方向都与波源相同。
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 垂直 凹凸相间；有波峰、波谷 绳波等
纵波 在同一条直线上 疏密相间；有密部、疏部 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平衡位置，纵坐标y表示某一时刻各质点偏离平衡位置的位移。
2．意义：表示介质中的“各个质点”在“某一时刻”的位移。
3．图像(以简谐波为例)
4．应用
（1）可直接读取振幅A、波长λ，以及该时刻各质点偏离平衡位置的位移。
（2）可确定该时刻各质点加速度的方向，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振动方向，或结合某个质点的振动方向确定波的传播方向。
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，振动相位总是相同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，由介质本身的性质决定，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“各个质点”；与周期的关系为f＝。
4．波长、波速、频率和周期的关系：v＝fλ＝。
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＝.
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。
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.
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
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)(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)(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．
【题型过关练】
题型1 机械波及波动图像
1．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．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
题型2 波的多解问题
1．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．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
3．一列沿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/s
C．，A、B两质点的位移相同 D．，A、B两质点的速度相同
题型3 振动图像和波动图像的综合应用
1．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/s
2．一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．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。

题型4 波的干涉和衍射 多普勒效应
1．“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．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．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1.5m
C．A、B中点是振动加强点 D．时C点位移为-7cm
【真题演练】
1．（2023·北京·统考高考真题）位于坐标原点处的波源发出一列沿x轴正方向传播的简谐横波。t = 0时波源开始振动，其位移y随时间t变化的关系式为，则t = T时的波形图为（ ）
A． B． C． D．
2．（2023·山西·统考高考真题）船上的人和水下的潜水员都能听见轮船的鸣笛声。声波在空气中和在水中传播时的（　　）
A．波速和波长均不同 B．频率和波速均不同
C．波长和周期均不同 D．周期和频率均不同
3．（2022·河北·统考高考真题）一列简谐横波沿x轴正方向传播。波速为10m/s。在传播方向上有P、Q两质点，坐标分别为xP = 1m，xQ = 6m。波传播到P点开始计时，该点的振动图像如图所示，则简谐波的波长为______m，经过______s，Q点第一次到达正向最大位移处。
4．（2022·全国·统考高考真题）介质中平衡位置在同一水平面上的两个点波源和，二者做简谐运动的振幅相等，周期均为。当过平衡位置向上运动时，也过平衡位置向上运动。若波速为，则由和发出的简谐横波的波长均为______m。P为波源平衡位置所在水平面上的一点，与、平衡位置的距离均为，则两波在P点引起的振动总是相互______（填“加强”或“削弱”）的；当恰好在平衡位置向上运动时，平衡位置在P处的质点______（填“向上”或“向下”）运动。
5．（2023·全国·统考高考真题）分别沿x轴正向和负向传播的两列简谐横波P、Q的振动方向相同,振幅均为5cm，波长均为8m，波速均为4m/s。时刻，P波刚好传播到坐标原点,该处的质点将自平衡位置向下振动；Q波刚好传到处，该处的质点将自平衡位置向上振动。经过一段时间后，两列波相遇。
（1）在答题卡给出的坐标图上分别画出P、Q两列波在时刻的波形图（P波用虚线，Q波用实线）；
（2）求出图示范围内的介质中，因两列波干涉而振动振幅最大和振幅最小的平衡位置。

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专题32 机械波
【考情分析】
考情分析 考题统计
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。 2024-浙江·高考物理试题 2024·湖南·高考物理试题 2024-江西·高考物理试题 2024-广东·高考物理试题 2024·安徽·高考物理试 2024-江苏-高考物理试题
【网络建构】
【考点梳理】
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有波源；②有介质，如空气、水、绳子等。
（2）传播特点
①传播振动形式、能量和信息；②介质中质点不随波迁移；③介质中各质点振动频率、起振方向都与波源相同。
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 垂直 凹凸相间；有波峰、波谷 绳波等
纵波 在同一条直线上 疏密相间；有密部、疏部 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平衡位置，纵坐标y表示某一时刻各质点偏离平衡位置的位移。
2．意义：表示介质中的“各个质点”在“某一时刻”的位移。
3．图像(以简谐波为例)
4．应用
（1）可直接读取振幅A、波长λ，以及该时刻各质点偏离平衡位置的位移。
（2）可确定该时刻各质点加速度的方向，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振动方向，或结合某个质点的振动方向确定波的传播方向。
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，振动相位总是相同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，由介质本身的性质决定，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“各个质点”；与周期的关系为f＝。
4．波长、波速、频率和周期的关系：v＝fλ＝。
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＝.
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。
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.
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
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)(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)(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．
【题型过关练】
题型1 机械波及波动图像
1．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
【答案】D
【详解】A．根据题意，结合图可得，解得，故A错误；
B．根据题意，由图可知，该波的波长为，则波速为
时刻，波源开始振动，传播到点的时间为
则在的时间内质点P振动的时间为
则在的时间内质点P通过的路程为，故B错误；
C．根据题意，由同侧法可知，质点以最大速度平行于y轴向上运动，时，即经过了半个周期，质点以最大速度平行于y轴向下运动，故C错误；
D．由上述分析可知，波源的频率为
当观察者靠近波源时，由多普勒效应可知，观测到该波的频率将大于，故D正确。
故选D。
2．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
【答案】BCD
【详解】A．由图乙可知，时，向y轴正方向振动，由图甲，根据同侧法可知，该波沿x轴负方向传播，A错误；
B．由图乙可知
所以时在波谷，在波峰，因此质点与的连线距离最远，B正确；
C．因此从到内，振动了，路程为，C正确；
D．和相差半个波长，所以波在后的传播过程中，振动方向相反，加速度大小始终相等，D正确。
故选BCD。
题型2 波的多解问题
1．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
【答案】A
【详解】A．波沿x轴负方向传播，则 、1、2、3……
从而得到周期 、1、2、3……
当时， s，A正确；
B．波沿x轴负方向传播，根据上下坡法可知质点M在时刻沿y轴负方向运动；波沿x轴正方向传播，根据上下坡法可知质点M在时刻沿y轴正方向运动，B错误；
C．由图可知：该波波长为4m，波沿x轴负方向传播，则 、1、2、3……
当时
若该波沿x轴正向传播，则 、1、2、3……，其波速不可能为，C错误；
D．若波沿x轴负方向传播时，由 s
当时， s
则质点M在到时间内，质点M运动的路程为，D错误。
故选A。
2．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
【答案】BC
【详解】A．简谐横波沿x轴负方向传播，由波形的平移法有，解得，n是整数，则T不可能是0.3s，故A错误；
B．从图中可以看出波长，故B正确；
C．当n=0时，T=0.6s，则x=2m处的质点在 0.6s内即一个周期内振动的路程是s=4A=40cm，
故C正确；
D．由波形平移法知，t=0.2s时，x=4m处的质点速度沿y轴正方向，故D错误。
故选BC。
3．一列沿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/s
C．，A、B两质点的位移相同 D．，A、B两质点的速度相同
【答案】BCD
【详解】B．根据，波从A传至B点用时，则，B正确；
A．波长，A错误；
C．A、B间距，当A、B中点处于波峰或波谷时，A、B两质点的位移相同，波传播至A、B中点的时间
再经至波峰，之后每半周期中点经过波谷或波峰，故
当时，
A、B两质点的位移相同，C正确；
D．当A、B中点处于平衡位置时，A、B两质点的速度相同
当时，
A、B两质点的速度相同，D正确。
故选BCD。
题型3 振动图像和波动图像的综合应用
1．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/s
【答案】D
【详解】由于波向左右两边传播具有对称性，可以在S点右侧找对称点Q'来处理。和P之间有
可得，又，因此可得
当时，。
故选D。
2．一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”）。

【答案】 x轴负方向 0.5m/s y轴负方向
【详解】[1]由振源的振动图像可知，7s时振源在平衡位置向上振动，结合波形图可知，该绳波的传播方向为x轴负方向；
[2]波速大小为
[3]该时刻质点P在平衡位置向上振动，再经过10s=2.5T后绳上质点P回到平衡位置向下振动，即质点P的运动方向为y轴负方向。
3．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。

【答案】（1）0.5m/s；（2）
【详解】（1）实线圆、虚线圆分别表示时刻相邻的波峰和波谷，有图甲可知
由图乙可知周期，，则波在水中的传播速度为
（2）根据题意可知O处此时处于波峰位置，且
实线圆传递到C点的时间为
所以C点第2次到达波峰的时刻为
题型4 波的干涉和衍射 多普勒效应
1．“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
【答案】BD
【详解】该现象属于波的叠加原理；插入水中的筷子看起来折断了是光的折射造成的，与该问题的物理原理不相符；阳光下的肥皂膜呈现彩色条纹，是由于光从薄膜上下表面的反射光叠加造成的干涉现象，与该问题的物理原理相符；驶近站台的火车汽笛音调变高是多普勒现象造成的，与该问题的物理原理不相符；振动音叉的周围声音忽高忽低，是声音的叠加造成的干涉现象，与该问题的物理原理相符。
故选BD。
2．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
【答案】BD
【详解】A．根据热力学第二定律可知热量能不可能自发地从低温物体传到高温物体，故A错误；
B．液体的表面张力方向总是跟液面相切，故B正确；
C．由狭义相对论的两个基本假设可知，在不同的惯性参考系中，一切物理规律都是相同的，故C错误；
D．根据多普勒效应可知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，故D正确。
故选BD。
3．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1.5m
C．A、B中点是振动加强点 D．时C点位移为-7cm
【答案】AD
【详解】A．根据乙图可知，A点波源振动的周期为0.4s，故形成的波在此介质中波速为，选项A正确；
B．同种介质中，两列波的传播速度相等，故B的波速也为5m/s，根据乙图可知，B点波源振动的周期为0.6s，B点波源振动形成的波长为，选项B错误；
C．由于两列波的周期不同，在同一位置不同时刻振动的叠加效果不同，A、B中点不是振动加强点，故选项C错误；
D．根据乙图可知，A点波源的振动波在C的振动位移关系为
B的振动位移图像为
将t=2.15s代入得，选项D正确。
故选AD。
【真题演练】
1．（2023·北京·统考高考真题）位于坐标原点处的波源发出一列沿x轴正方向传播的简谐横波。t = 0时波源开始振动，其位移y随时间t变化的关系式为，则t = T时的波形图为（ ）
A． B． C． D．
【答案】D
【详解】由于t = 0时波源从平衡位置开始振动，由振动方程可知，波源起振方向沿y轴正方向，且t = T时波的图像应和t = 0时的相同，根据“上坡下，下坡上”可知t = T时的波形图为选项D图。
故选D。
2．（2023·山西·统考高考真题）船上的人和水下的潜水员都能听见轮船的鸣笛声。声波在空气中和在水中传播时的（　　）
A．波速和波长均不同 B．频率和波速均不同
C．波长和周期均不同 D．周期和频率均不同
【答案】A
【详解】声波的周期和频率由振源决定，故声波在空气中和在水中传播的周期和频率均相同，但声波在空气和水中传播的波速不同，根据波速与波长关系可知，波长也不同。故A正确，BCD错误。
故选A。
3．（2022·河北·统考高考真题）一列简谐横波沿x轴正方向传播。波速为10m/s。在传播方向上有P、Q两质点，坐标分别为xP = 1m，xQ = 6m。波传播到P点开始计时，该点的振动图像如图所示，则简谐波的波长为______m，经过______s，Q点第一次到达正向最大位移处。
【答案】 2 0.55
【详解】[1]由P点的振动图像可得出该波的周期T = 0.2s
由于该波的波速为10m/s，则该波的波长λ = vT = 2m
[2]由题知P、Q两质点相距xPQ = 5m
则波从P点传播到Q点需经过
由P点的振动图像可得出该波的起振方向向上，则Q点从起振到第一次到达正向最大位移处还需经过，则经过t = 0.55s，Q点第一次到达正向最大位移处。
4．（2022·全国·统考高考真题）介质中平衡位置在同一水平面上的两个点波源和，二者做简谐运动的振幅相等，周期均为。当过平衡位置向上运动时，也过平衡位置向上运动。若波速为，则由和发出的简谐横波的波长均为______m。P为波源平衡位置所在水平面上的一点，与、平衡位置的距离均为，则两波在P点引起的振动总是相互______（填“加强”或“削弱”）的；当恰好在平衡位置向上运动时，平衡位置在P处的质点______（填“向上”或“向下”）运动。
【答案】 4 加强 向下
【详解】[1]因周期T=0.8s，波速为v=5m/s，则波长为
[2]因两波源到P点的距离之差为零，且两振源振动方向相同，则P点的振动是加强的；
[3]因S1P=10m=2.5λ，则当S1恰好的平衡位置向上运动时，平衡位置在P点的质点向下振动。
5．（2023·全国·统考高考真题）分别沿x轴正向和负向传播的两列简谐横波P、Q的振动方向相同,振幅均为5cm，波长均为8m，波速均为4m/s。时刻，P波刚好传播到坐标原点,该处的质点将自平衡位置向下振动；Q波刚好传到处，该处的质点将自平衡位置向上振动。经过一段时间后，两列波相遇。
（1）在答题卡给出的坐标图上分别画出P、Q两列波在时刻的波形图（P波用虚线，Q波用实线）；
（2）求出图示范围内的介质中，因两列波干涉而振动振幅最大和振幅最小的平衡位置。

【答案】（1） ；（2）见解析
【详解】（1）根据得，
可知时P波刚好传播到处，Q波刚好传播到处，根据上坡下坡法可得波形图如图所示

（2）两列波在图示范围内任一位置的波程差为
根据题意可知，P、Q两波振动频率相同，振动方向相反，两波叠加时，振动加强点的条件为到两波源的距离差
解得振幅最大的平衡位置有、
振动减弱的条件为
解得振幅最小的平衡位置有、、
(
1
)
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