高中物理专题：振动和波
【母题来源一】2020年普通高等学校招生全国统一考试物理（全国Ⅰ卷）
【母题原题】(2020·全国Ⅰ卷)在下列现象中,可以用多普勒效应解释的有 。
A.雷雨天看到闪电后,稍过一会儿才能听到雷声
B.超声波被血管中的血流反射后,探测器接收到的超声波频率发生变化
C.观察者听到远去的列车发出的汽笛声,音调会变低
D.同一声源发出的声波,在空气和水中传播的速度不同
E.天文学上观察到双星(相距较近、均绕它们连线上某点做圆周运动的两颗恒星)光谱随时间的周期性变化
【母题来源二】2020年普通高等学校招生全国统一考试物理（浙江卷）
【母题原题】(2020·浙江7月选考)如图所示,x 轴上-2 m 、12 m 处有两个振动周期均为4 s 、振幅均为1 cm 的相同的波源S 1、S 2,t=0时刻同时开始竖直向下振动,产生波长均为4 m 沿x 轴传播的简谐横波。P 、M 、Q 分别是x 轴上 2 m 、5 m 和8.5 m 的三个点,下列说法正确的是
( )
A.6.0 s 时P 、M 、Q 三点均已振动
B.8.0 s 后M 点的位移始终是2 cm
C.10.0 s 后P 点的位移始终是0
D.10.5 s 时Q 点的振动方向竖直向下
【母题来源三】2020年普通高等学校招生全国统一考试物理（天津卷）
【母题原题】(2020·天津等级考)一列简谐橫波沿x 轴正方向传播,周期为T,t=0时的波形如图所示。t=4
T 时( )
A.质点a 速度方向沿y 轴负方向
B.质点b 沿x 轴正方向迁移了1 m
C.质点c 的加速度为零
D.质点d 的位移为-5 cm
【母题来源四】2020年普通高等学校招生全国统一考试物理（山东卷）
【母题原题】(2020·山东等级考)一列简谐横波在均匀介质中沿x 轴负方向传播,已知x=45λ处质点的振动方程为y=Acos(T 2t),则t=4
3T 时刻的波形图正确的是 ( )
【母题来源五】2020年普通高等学校招生全国统一考试物理（全国Ⅱ卷）
【母题原题】(2020·全国Ⅱ卷)用一个摆长为80.0 cm 的单摆做实验,要求摆动的最大角度小于5°,则开始时将摆球拉离平衡位置的距离应不超过 cm(保留1位小数)。(提示:单摆被拉开小角度的情况下,所求的距离约等于摆球沿圆弧移动的路程。)
某同学想设计一个新单摆,要求新单摆摆动10个周期的时间与原单摆摆动11个周期的时间相等。新单摆的摆长应该取为 cm 。
【母题来源六】2020年普通高等学校招生全国统一考试物理（全国Ⅲ卷）
【母题原题】(2020·全国Ⅲ卷)如图,一列简谐横波平行于x 轴传播,图中的实线和虚线分别为t=0和t=0.1 s 时的波形图。已知平衡位置在x=6 m 处的质点,在0到0.1 s 时间内运动方向不变。这列简谐波的周期为 s,波速为 m/s,传播方向沿x 轴 (选填“正方向”或“负方向”)。
【命题意图】通过两种不同的图象呈现题设信息,考查了考生的读图、识图能力,对简谐运动与波动图象的基本知识的理解能力和综合分析能力。
【考试方向】高考对机械振动和机械波的考查重点在于波的传播规律、波动图象、振动图象的转换等方面,主要题型为选择题、填空题为主。物理图象是一种非常形象的信息呈现方式,能够很好地反映各物理量之间的关系,将振动图象与波动图象结合命题,可以全面考查波动理论,是高考考查热点。
【得分要点】
应加强对基本概念和规律的理解,抓住波的传播和图象这条主线,强化训练、提高对典型问题的分析能力。
1．带动法判断质点振动的方向：波的形成和传播过程中,前一质点的振动带动后一相邻质点的振动,后一质点重复前一质点的振动形式。只要知道某点振动方向或波的传播方向,再通过比较某质点的位移与它相邻质点的位移,即可判断波的传播方向或确定该质点的振动方向。
2．振动图象与波动图象的区别与联系：
（1）振动图象描述的是某一质点在不同时刻的振动情况,图象上任意两点表示同一质点在不同时刻偏离平衡位置的位移；波的图象描述的是波在传播方向上无数质点在某一时刻的振动情况,图象上任意两点表示不同的两个质点在同一时刻偏离平衡位置的位移。
（2）振动图象随时间的延续将向着横坐标箭头方向延伸,原图象形状不变；波的图象随着时间的延续,原图象的形状将沿横坐标方向整个儿地平移,而不是原图象的延伸。
（3）在不同时刻波的图象是不同的；对于不同的质点振动图象是不同的。
（4）从振动图象上可以读出振幅和周期；从波的图象上可以读出振幅和波长。
1.（2020·山西模拟）(多选)下列说法正确的是()
A．日光灯是紫外线的荧光效应的应用
B．单摆在做受迫振动时,它的周期等于单摆的固有周期
C．机械波从一种介质进入另一种介质后,它的频率保持不变
D．麦克斯韦第一次用实验证实了电磁波的存在
E．弹簧振子做简谐运动时,振动系统的势能与动能之和保持不变
2.（2020·包头市质检）(多选)关于振动与波,下列说法正确的是()
A．军队士兵便步过桥,是为了避免桥发生共振
B ．一个单摆在赤道上的振动周期为T ,移到北极时振动周期也为T
C ．一列水波遇到障碍物发生衍射,衍射后的水波频率不变
D ．简谐横波在传播过程中每经过一个周期,振动质点将沿传播方向移动一个波长
E ．当接收者远离波源时,其接收到的波的频率比波源发出的频率低
3.（2020·唐山模拟）(多选)在某均匀介质中,甲、乙两波源位于O 点和Q 点,分别产生向右和向左传播的同性质简谐横波,某时刻两波波形如图中实线和虚线所示,此时,甲波传播到x ＝24 m 处,乙波传播到x ＝12 m 处,已知甲波波源的振动周期为0.4 s,下列说法正确的是( )
A ．甲波波源的起振方向为y 轴正方向
B ．甲波的波速大小为20 m/s
C ．乙波的周期为0.6 s
D ．甲波波源比乙波波源早振动0.3 s
E ．从图示时刻开始再经0.6 s,x ＝12 m 处的质点再次到达平衡位置
4.（2020年河北省高二期末）一列向右传播的简谐横波,当波传到 2.0x m =处的P 点时开始计时,该时刻波形如图所示,0.9t s =时,观察到质点P 第三次到达波峰位置,下列说法正确的是
A ．波速为0.5/m s
B ．经1.4s 质点P 运动的路程为70cm
C ． 1.6t s =时, 4.5x m =处的质点Q 第三次到达波谷
D ．与该波发生干涉的另一列简谐横波的频率一定为2.5HZ
5.（2020年江苏省高三期末）如图甲为一列简谐横波在t＝0.10 s时刻的波形图,P是平衡位置为x＝1 m处的质点,Q是平衡位置为x＝4 m处的质点,图乙为质点Q的振动图像,则
A．t＝0.15 s时,质点Q的加速度达到正向最大
B．t＝0.15 s时,质点P的运动方向沿y轴负方向
C．从t＝0.10 s到t＝0.25 s,该波沿x轴正方向传播了6 m
D．从t＝0.10 s到t＝0.25 s,质点P通过的路程为30 cm
6.（2020·成都市模拟）(多选)如图甲,介质中两个质点A和B的平衡位置距波源O的距离分别为1 m和5 m．图乙是波源从起振开始做简谐运动的振动图象．波源振动形成的机械横波沿图甲中x轴传播．已知t＝5 s时刻,A质点第一次运动到y轴负方向最大位移处．下列判断正确的是()
A．A质点的起振方向向上
B．该列机械波的波速为0.2 m/s
C．该列机械波的波长为2 m
D．t＝11.5 s时刻,B质点的速度方向沿y轴正方向
E．若将波源移至x＝3 m处,则A、B两质点同时开始振动,且振动情况完全相同
7.（2020四川省泸县期末）如图甲所示,B、C和P是同一水平面内的三个点,沿竖直方向振动的横波I在介质中沿BP方向传播,P与B相距40cm,B点的振动图象如图乙所示；沿竖直方向振动的横波Ⅱ在同一介质中沿CP方向传播,P与C相距50cm,C点的振动图象如图丙所示．在t＝0时刻,两列波同时分别经过B、C两点,两列波的波速都为20cm/s,两列波在P点相遇,则以下说法正确的是（）
A．两列波的波长均为20cm
B．P点是振幅是为10cm
C．4.5s时P点在平衡位置且向下振动
D．波遇到40cm的障碍物将发生明显衍射现象
E.P点未加强点振幅为70cm
8.（2020年四川省泸县五中高三期末）如图甲所示为一列沿x轴传播的简谐横波在t=0时刻的波形图。图乙表示该波传播的介质中x=2m处的a质点从t＝0时刻起的振动图像。则下列说法正确的是
A．波传播的速度为20m/s
B．波沿x轴负方向传播
C．t＝0.25s时,质点a的位移沿y轴负方向
D．t＝0.25s时,x＝4m处的质点b的加速度沿y轴负方向
E.从t＝0开始,经0.3s,质点b通过的路程是6m