《创新课堂》第三章 机械波 1.波的形成 课件 高中物理选择性必修第一册（人教版）

(共70张PPT)
1.波的形成
1.通过观察和分析，认识波是振动的传播，知道波在传播振动形式的同
时也传播能量和信息。
2.能对波动现象进行分析和推理，认识波的形成过程。
3.能区别横波和纵波，知道什么是波峰和波谷、密部和疏部。
4.知道机械波的概念和形成机械波的条件。
学习目标
01
知识点一　波的形成
目 录
02
知识点二　横波和纵波
04
素养培优
05
随堂演练
06
课时作业
03
知识点三　机械波
01
PART
知识点一　波的形成
　情境：如图所示，手拿绳的一端，上下振动一次，使绳上形成一个凸起
状态，随后形成一个凹落状态，可以看到，这个凸起状态和凹落状态在绳
上从一端向另一端移动。如果在绳子上某处做一标记A，观察这一标记A的
运动。
问题： （1）标记A有没有随波迁移？
提示：没有，标记A只在竖直方向上上下振动；
（2）当手停止抖动后，绳上的波会立即消失吗？
提示：不会，当手停止抖动后，波仍向右传播。
1. 波的概念： 的传播称为波动，简称波。
2. 波的形成（以绳波为例）
（1）一条绳子可以分成一个个小段，这些小段可以看作一个个
的质点，这些质点之间存在着 的作用。
（2）当手握绳端上下振动时，绳端 相邻的质点，使它也上下振
动，这个质点又 更远一些的质点……绳子上的质点都
起来，只是后面的质点总比前面的质点迟一些开始振动。
振动　
相连　
弹性力　
带动　
带动　
跟着振
动　
【易错辨析】
1. 在绳波的形成和传播中，所有质点同时运动，同时停止运动。
（　×　）
2. 在绳波的形成和传播中，所有质点的运动是近似的匀速直线运动。
（　×　）
3. 波的形成过程中，前面的质点带动后面的质点振动，后面的质点重复前
面质点的振动。 （　√　）
×
×
√
1. 波的产生
（1）动力学观点：介质质点间存在相互作用力，介质中前面的质点带
动后面的质点振动，后面的质点做受迫振动，这样将波源的振动形式
向外传播。
（2）能量观点：介质中前后质点间存在相互作用的弹性力，因而相互做
功，从而将波源的能量向外传播。
2. 波的传播特点
（1）振动由振源逐步向远处传播；
（2）后一质点被带动将重复前一质点的振动，但时间落后；
（3）各质点的起振方向均相同；
（4）各质点只在平衡位置附近做机械振动，而不随波迁移。
【例1】　（波的形成）（2025·山东济宁月考）如图所示，
描绘了一条均匀的绳中质点的运动与波的传播的关系。
图中小圆点代表绳中的质点，P0、P1、P2、……为绳
沿水平方向的介质中的部分质点，每相邻质点间距
离相等。其中P0为波源，从波源通过平衡位置竖直
向上振动开始计时，在T、T时刻各质点的位置及波的形状如图（甲）、（乙）所示。试画出随后T、T时刻各质点的位置及波的形状。
答案：见解析图
解析：质点P0沿上下方向振动，依次带动质点P1、
P2、……使它们都跟着振动起来，只是后面的质点
总比前面的质点迟一些开始振动。根据T、T时刻
各质点的位置，可确定随后T、T时刻各质点的位
置，再连线画出波的形状，如图所示。
【例2】　（波的传播特点）〔多选〕手持绳子抖动，形成一列波，下列
说法正确的是（　　）
A. 绳上的各质点在各自的平衡位置附近振动
B. 绳上的各质点随波迁移
C. 绳子是波传播的介质
D. 最先振动的质点就是波源
解析： 　机械波沿绳传播时，绳上各个质点都在各自的平衡位置附近
振动，不随波迁移，A正确，B错误；绳子是波传播的介质，C正确；最先
振动的质点就是波源，D正确。
√
√
√
02
PART
知识点二　横波和纵波
　情境： 如图所示
问题：（1）图甲是绳波，其中质点的振动方向与波的传播方向是什么
关系；
提示：相互垂直。
（2）图乙是声波，其中质点的振动方向与波的传播方向是什么关系。
提示：在同一条直线上。
1. 横波
（1）横波是质点的振动方向与波的传播方向 的波。
（2）在横波中，凸起的最高处叫作 ，凹下的最低处叫作 。
（3）横波只能在固体介质中传播。如绳波。
相互垂直　
波峰　
波谷
2. 纵波
（1）纵波是质点的振动方向与波的传播方向 的波。
（2）在纵波中，质点分布最密的位置叫作 ，质点分布最疏的位
置叫作 。
（3）纵波不仅能在空气中传播，也能在液体、固体中传播。如发声体振
动时产生的声波。
在同一直线上　
密部　
疏部　
【易错辨析】
1. 对于纵波，质点的振动方向与波的传播方向一定相同。 （　×　）
2. 对于横波，质点的振动方向与波的传播方向垂直。 （　√　）
3. 纵波中的质点可以随波迁移，而横波中的质点不能。 （　×　）
×
√
×
横波和纵波的比较
项目 横波 纵波
概念 在波动中，质点的振动方向
和波的传播方向相互垂直 在波动中，质点的振动方向和波的传
播方向在同一条直线上
介质 只能在固体介质中传播 在固体、液体和气体介质中均能传播
特征 在波动中交替、间隔出现波
峰和波谷 在波动中交替、间隔出现密部和疏部
【例3】　（横波和纵波的理解）（2025·广西贵港期末）机械振动在介质
中传播，形成了机械波。下列说法正确的是（　　）
A. 在纵波中，质点的分布是均匀的
B. 机械波在真空中可以传播
C. 发声体振动时在空气中产生的声波是纵波
D. 介质中有机械波传播时，介质与波一起传播
√
解析：　纵波的波形是疏密相间的，质点分布最密的部分叫密部，分布
最疏的地方叫疏部，故A错误；机械波的传播需要介质，不能在真空中传
播，故B错误；发声体振动时在空气中产生的声波是纵波，故C正确；在波
的传播中，振动质点只在各自的平衡位置附近振动，并不随波的传播发生
迁移，故D错误。
【例4】　（横波和纵波的传播）〔多选〕某地发生7.1级强地震，若恰好
在震源（位于地下）正上方地区的一个观测站记录的纵波和横波的到达时
刻相差5 s，已知在这一地区地震波的纵波和横波的传播速率分别为9 km/s
和4 km/s，若近似认为波的速度恒定，则下列判断正确的是（　　）
A. 地震时，震源正上方地区的建筑物先左右振动、后上下振动
B. 地震时，震源正上方地区的建筑物先上下振动、后左右振动
C. 震源距该观测站的距离为25 km
D. 震源距该观测站的距离为36 km
√
√
解析： 　地震波由震源向上传播，横波使建筑物左右振动，纵波使建筑
物上下振动，分析题意可知，纵波传得快，震源正上方地区的建筑物先上
下振动，后左右振动，选项A错误，B正确；设横波的速度为v1，纵波的速
度为v2，根据运动学公式可知，－＝Δt，代入数据解得x＝36 km，选项
C错误，D正确。
03
PART
知识点三　机械波　
1. 介质：波借以传播的 。
2. 机械波的产生条件
（1）要有 。
（2）要有传播振动的 。
物质　
波源　
介质　
3. 特点
（1）介质中有机械波传播时，介质本身并不随波一起迁移，因此说它传
播的只是 这种运动形式。
（2）介质中本来静止的质点，随着波的传来而发生振动，可见波是传
递 的一种方式。
（3）我们能用语言进行交流，说明波可以 。
振动　
能量　
传递信息　
【易错辨析】
1. 声波能在真空中传播。 （　×　）
2. 介质中有机械波传播时，介质本身也随波一起迁移。 （　×　）
3. 波传播的是振动这种运动形式。 （　√　）
×
×
√
1. 机械波是一种“集体运动”，波的形成离不开介质中大量质点的集体振
动，个别质点的振动不能形成波。
2. 机械波在介质中传播时，介质中的各点不随波向前迁移，只在各自的平
衡位置附近做往复运动。
3. 波的传播可以脱离波源的振动而独立存在，也就是说，机械波一旦形
成，运动形式和能量就会向外传播，即使波源的振动停止，波也不会停止
传播。
4. 在同一种均匀介质中，机械波的传播是匀速的。
【例5】　关于机械波，下列说法正确的是（　　）
A. 各质点都在各自的平衡位置附近振动，其平衡位置可能会随波的传播
而迁移
B. 前一质点的振动带动相邻的后一质点的振动，后一质点的振动必定落后
于前一质点的振动
C. 波的传播过程就是介质中质点的迁移过程
D. 波的传播方向就是质点振动的方向
√
解析：　波传播过程中，各质点在各自的平衡位置附近做往复运动，不
会随波迁移，平衡位置也不会随波迁移，A、C错误。靠近波源的质点先振
动，通过相互作用力带动相邻的质点振动，B正确。波的传播方向与质点
振动的方向是两个不同的概念，两者不能等同，D错误。
04
PART
素养培优
机械振动和机械波的区别与联系
　　
项目 机械振动 机械波
区 别 研究
对象 单个质点在平衡位置附近的
往复运动，研究的是单个质
点的“个体行为” 振动在介质中的传播，研究的是大
量质点振动的“群体行为”
力的
来源 可以是作用在物体上的各种
性质的力 联系介质中各质点的弹力
运动
性质 质点做变加速运动 在同一种均匀介质中是匀速向前传
播的
项目 机械振动 机械波
联系 （1）振动是波动的原因，波动是振动的结果；有波动必然有振
动，但有振动不一定有波动。 （2）波动的性质、频率和振幅都与振源相同 【典例1】　关于机械振动和机械波，下列叙述正确的是（　　）
A. 有机械振动必有机械波
B. 有机械波必有机械振动
C. 在波的传播中，振动质点随波的传播发生迁移
D. 在波的传播中，若振源停止振动，波的传播会立即停止
√
解析：　机械波的产生条件是机械振动在介质中的传播，两个条件必须
同时具备，有机械波必有机械振动，但只有机械振动而没有介质时没有机
械波，故A错误，B正确；在机械波形成的过程中，介质中各质点只在各自
的平衡位置附近振动，并不随波迁移，故C错误；波传播的是振动形式、
能量和信息，当波源停止振动，波的传播方向上介质中的质点继续振动，
所以波的传播不会立即停止，故D错误。
【典例2】　如图所示，水平放置的弹性长绳上有一系列均匀分布的质点
1、2、3、…。使质点1沿竖直方向做简谐运动，振动将沿绳向右传播，从
质点1经过平衡位置向上运动时开始计时，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10的运动，下列说法正确的是
（　　）
A. 位移为零 B. 加速度为最大值
C. 正向下运动 D. 加速度为零
√
解析：　当振动传播到质点13时，质点1恰好完成一次全振动，故1～13
点间的波形为一个完整的波形，此时质点10处于正向最大位移处，则质点
10的速度为零，加速度最大，故选项B正确，A、C、D错误。
课堂小结
05
PART
随堂演练
1. （波的形成）关于振动和波的关系，下列说法正确的是（　　）
A. 如果波源停止振动，在介质中传播的波也立即停止传播
B. 发声体在振动时，一定会产生声波
C. 波动的过程是介质中的质点由近及远的迁移过程
D. 波动的过程是质点的振动形式及能量由近及远的传播过程
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解析：　由于机械波依靠介质传播，如果波源停止振动，已经振动的质
点由于惯性还要振动一会儿，所以形成的波不会立即停止传播，故A错
误；机械波是机械振动在介质中传播的过程，有机械振动不一定有机械
波，还必须有传播振动的介质，故B错误；波在介质中传播的过程，不是
介质中的质点由近及远的迁移过程，而是质点的振动形式及能量由近及远
的传播过程，故C错误，D正确。
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2. （机械波）一个小石子投向平静的湖面中心，会激起一圈圈波纹向外传
播，如果此时水面上漂浮着一个篮球（如图），下列对篮球运动情况的描
述正确的是（　　）
A. 篮球慢慢向湖心运动 B. 篮球慢慢向湖岸运动
C. 在原处上下振动 D. 沿着波纹做圆周运动
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解析：　波在传播过程中，只传递振动的形式、能量和波源所发出的信
息，而各质点不随波迁移，只在各自的平衡位置附近振动。故选C。
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3. （横波与纵波）〔多选〕有关纵波与横波，下列说法正确的是（　　）
A. 振源上下振动形成的波是横波
B. 振源水平振动形成的波是纵波
C. 波沿水平方向传播，质点上下振动，这类波是横波
D. 质点沿水平方向振动，波沿水平方向传播，并且质点的振动方向与波
的传播方向在同一条直线上，这类波是纵波
解析： 　不论振源是沿水平方向振动，还是沿竖直方向振动，只要振动
方向与波的传播方向垂直，则为横波；若振动方向与波的传播方向在同一
条直线上，则为纵波，故A、B错误，C、D正确。
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4. （机械波）（2025·北京西城区期末）如图为以质点P为波源的机械波在
绳上传到质点Q时的波形。下列判断正确的是（　　）
A. 这列机械波为纵波
B. 质点P从平衡位置开始振动时，其运动方向向上
C. 质点Q从平衡位置开始振动时，其运动方向向下
D. 机械波传到Q时，质点P恰好振动了1个周期
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解析：　绳上各质点的位移方向与波的传播方向垂直，即质点的振动方
向与波的传播方向垂直，所以这列机械波为横波，故A错误；质点Q的起振
方向与波源的起振方向相同，波向右传播，质点Q从平衡位置开始振动
时，起振方向是向上的，所以质点P从平衡位置开始振动时，其运动方向
向上，故B正确，C错误；由图可知，机械波传到Q时，质点P恰好振动了
1.5个周期，故D错误。
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06
PART
课时作业
知识点一　波的形成
1. 下列对机械波的认识正确的是（　　）
A. 形成机械波一定要有波源和介质
B. 波源做简谐运动形成的波中，各质点的振动情况完全不同
C. 横波向右传播时，处于波峰的质点也向右迁移
D. 机械波向右传播时，右方的质点比左方的质点早一些振动
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解析：　机械振动在介质中的传播形成机械波，必须具备两个条件：有
波源和介质，故A正确；波源做简谐运动形成的波中，各质点的振动情况
不完全相同，但均做简谐运动，故B错误；波动过程传播的是振动这种运
动形式，质点不随波迁移，故C错误；机械波向右传播时，左方的质点比
右方的质点早一些振动，故D错误。
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2. 〔多选〕关于波的形成和特点，下列说法正确的是（　　）
A. 随着波的传播，介质中的各质点都在各自的平衡位置附近振动
B. 随着波的传播，介质中的各质点也将由近及远地迁移出去
C. 传播波的过程中相邻质点间必有相互作用力
D. 某一横波在介质中沿水平方向传播，介质中的质点必沿竖直方向上下
振动
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解析：　随着波的传播，介质中的各质点都在各自的平衡位置附近来回
振动，不随波迁移，A正确，B错误；波源的振动使质点由近及远依次被带
动，且与波源振动相同，同时总滞后前一个质点，相邻质点间必有相互作
用力，C正确；某一水平方向的横波在介质中传播，介质中的质点的振动
方向与波的传播方向相互垂直，不一定沿竖直方向上下振动，D错误。
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3. 〔多选〕在一条软绳上选18个等间距的质点，质点1在外力作用下首先向上振动，其余质点在相互作用力的带动下依次振动，从而形成机械波，由波的形成及图可知，下列说法中正确的是（　　）
A. 质点1带动质点2是利用绳上质点间的弹力实现的，因此除质点1外每个
质点均做受迫振动
B. 每个质点开始运动后，均在水平方向做匀速运动，在竖直方向做简谐运动
C. 绳上的每一个质点开始振动时，方向都向上，振动周期都相同
D. 绳上波的传播过程也是能量的传递过程，每个质点均做等幅振动，故
每个质点的机械能守恒
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解析： 　每个质点开始振动后，只在竖直方向做简谐运动，水平方向上
不随波迁移，波的传播过程也是能量的传递过程，除质点1外，每个质点
均做受迫振动，同一个质点在最高点和最低点时，速度都为0，动能都为
0，但重力势能不同，故机械能不同，故每个质点的机械能并不守恒，故
A、C正确，B、D错误。
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知识点二　横波与纵波
4. 下列关于横波、纵波的说法正确的是（　　）
A. 凸凹相间的波叫横波，凸起的最高处叫波峰，凹下的最低处叫波谷
B. 质点振动方向和波的传播方向在同一直线上的波叫横波
C. 沿横向传播的波叫横波，沿纵向传播的波叫纵波
D. 沿横向传播的波叫纵波，沿纵向传播的波叫横波
解析：　从质点的振动方向与波的传播方向的关系上看，质点振动方向
与波的传播方向相互垂直的波叫横波，振动方向与波的传播方向在同一直
线上的波叫纵波；从波形上看，横波有波峰和波谷，而纵波有密部和疏
部，故A正确，B、C、D错误。
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5. 如图所示是以质点P为波源的机械波沿着一端固定的轻绳刚传播到质点
Q的图形，则关于质点P刚开始振动时的方向和波的性质，下列判断正确的
是（　　）
A. 向上、横波 B. 向下、横波
C. 向左、纵波 D. 向右、纵波
解析：　由于波源带动后面的质点依次振动，后面的质点总是重复前面
质点的运动形式，根据波向左传播可判断质点Q的起振方向向上，故质点P
的起振方向也向上，且每个质点的振动方向与波的传播方向垂直，故此波
为横波，故A正确。
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知识点三　 机械波
6. （2025·北京东城区期末）多姿多彩的波点缀着人类的生活。下列关于
机械波的说法正确的是（　　）
A. 波只会被利用，不会产生破坏
B. 波既能传递信息，又能传递能量
C. 水波离开了它产生的地方，而那里的水也随之向前运动
D. 在横波中，质点的振动方向与波的传播方向在同一直线上
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解析：　机械波向外传播的是波源的振动状态和能量，机械波传播的实
质是能量的传播，这种能量既可以被利用，如潮汐发电，也会产生破坏，
如海啸，故A错误；机械波是振动在介质中的传播，它既可以传递信息，
也可以传递能量，故B正确；水波向四周传播，但振动的质点即那里的水
并没有随波迁移，故C错误；在横波中，质点的振动方向与波的传播方向
相互垂直，故D错误。
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7. 科学探测表明，月球表面无大气层，也没有水，更没有任何生命存在的
痕迹。在月球上，两位宇航员面对面地讲话彼此是无法听到的，这是因为
（　　）
A. 月球太冷，声音传播太慢
B. 月球上没有空气，声音无法传播
C. 宇航员不适应月球，声音太轻
D. 月球上太嘈杂，声音听不清楚
解析：　两位宇航员面对面讲话却无法听到，说明声波有振源却传播不
出去，则缺乏声波传播的介质，故选项B正确。
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8. 下列关于波的现象的说法中正确的是（　　）
A. 只要有机械波产生，一定可以找到产生机械波的波源
B. 把小石块扔到平静的湖水里，水面上便会激起水波，水波将促使水面上
的漂浮物向远方运动
C. 某空间找不到机械波，则在这一空间一定没有波源
D. 横波与纵波，其质点的振动方向不同，因此，横波和纵波不可能沿同
一方向传播
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解析：　有机械波存在就一定具备了两个必要条件：波源和介质，所以A
项正确；若只有波源而无介质，则不能产生机械波，所以C项错误；丢石
块可以使漂浮物远去，但这不是激起的水波所产生的效果，如果仅靠水
波，漂浮物只能在原平衡位置附近做上下振动，丢石块击中漂浮物或与漂
浮物相隔很近，靠石块对漂浮物的水平冲击力可以使漂浮物远去，所以B
项错误；横波和纵波的质点振动方向不同，但可沿同一方向传播，所以D
项错误。
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9. （2025·河南平顶山期末）如图所示是舞蹈《一条大河波浪宽》中的
“波浪”表演。演员手挽手排成一行，从右侧第一位演员开始，周期性地
举起或放下手中的扇子，呈现出类似“波浪”的效果，则下列说法正确的
是（　　）
A. “波浪”是纵波
B. 当演员举起或放下扇子的动作越频繁，“波浪”传播
的速度一定越快
C. 右侧第一位演员正在举起扇子
D. “波浪”向左传播，演员的扇子也随“波浪”向左移动
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解析：　演员举起或放下手中扇子的运动方向与“波浪”传播方向垂
直，则“波浪”是横波，故A错误；“波浪”传播的速度快慢与演员举起
或放下扇子动作的频率没有直接关系，故B错误；“波浪”向左传播，结
合题图可知右侧第一位演员的扇子处于平衡位置，根据前面质点带动后面
质点可知该演员正在举起扇子，故C正确；“波浪”向左传播的是举起或
放下扇子的形式，演员的扇子不随“波浪”向左移动，故D错误。
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10. 〔多选〕一般高层建筑物在底层与岩石之间建有支柱，如图所示。地
震时产生的纵波和横波是造成建筑物损坏的主要原因，为了避免在地震时
建筑物损坏，可在建造时采取适当的措施。下列做法中比较合理的是
（　　）
A. 减小支柱的长度
B. 增加建筑物的高度
C. 在建筑物底层与支柱间嵌入高弹性橡胶块
D. 在支柱和岩石间安置可在水平方向滑动的护垫
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解析：　横波的特点是质点的振动方向与波的传播方向相互垂直，而纵
波的特点是质点的振动方向与波的传播方向共线。横波使建筑物水平晃
动，纵波使建筑物上下晃动，都会产生巨大的破坏力。为了避免在地震时
建筑物损坏，可在建造时采取适当的措施来减小水平与上下晃动，因此在
建筑物底层与支柱间嵌入高弹性橡胶块或在支柱和岩石间安置可在水平方
向滑动的护垫，来减缓上下与水平晃动，从而起到降低损失的作用，A、B
错误，C、D正确。
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11. A为波源，形成的波沿着一条右端固定的绳子传播到质点B时的波形如
图所示，由图可判断出（　　）
A. A开始振动的方向向下
B. A开始振动的方向向右
C. 若A停止振动，B、C两质点也立即停止振动
D. 若A停止振动，质点C比质点B先停止振动
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解析：　波向右传播，质点B的振动方向向上，由于质点B起振方向与A
的起振方向相同，则说明A开始振动的方向向上，故A、B错误；若A停止
振动，波继续向前传播，绳上的B、C两质点仍然继续振动，故C错误；波
先传到质点C后传到质点B，各质点从起振到停止振动所用时间相同，故若
A停止振动，绳上的质点C比质点B先停止振动，故D正确。
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12. 如图所示是某绳波形成过程的示意图，1、2、3、4……为绳上的一系
列等间距的质点，绳处于水平方向。质点1在外力作用下沿竖直方向做简
谐运动，带动2、3、4……各个质点依次上下振动，把振动从绳的左端传
到右端。t＝0时质点1开始竖直向上运动，经过四分之一周期，质点5开始
运动。下列判断正确的是（　　）
A. 质点6开始振动时的运动方向向下
B. t＝时质点6的速度方向向下
C. t＝时质点10的运动方向向上
D. t＝T时质点16开始运动
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解析：　介质中各质点开始振动时的振动方向和波源开始振动时的振动
方向相同，故质点6开始振动时的运动方向向上，A错误；经过t＝，质点
1回到平衡位置，质点9开始向上振动，质点5运动到正的最大位移处，根
据带动法可知，质点6在平衡位置上方，向上振动，即速度方向向上，B错
误；t＝时质点1振动到负的最大位移处，质点9振动到正的最大位移处，
质点13开始振动，5～13之间的质点在平衡位置上方，9～13之间的质点振
动方向都向上，C正确；t＝T时质点17开始运动，质点16已向上振动了，
D错误。
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13. （2025·广东佛山月考）某同学设计了如图所示的地震预警装置，水平
方向X和竖直方向Y的构造相同。地震波中的横波和纵波传播速率分别约为
4 km/s和9 km/s。地震中，假定震源在地震仪下方，观察到两振子相差5 s
开始振动，则下列说法正确的是（　　）
A. 两重球处于平衡位置时弹簧弹力均为0
B. X方向传感器接收到的是纵波振动
C. 该地震波的振动周期是0.1 s
D. 该次地震中心与测试点距离10 km
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解析：　Y方向的重球处于平衡位置时弹簧弹力等于重球所受的重
力，故A错误；纵波的传播速度较快，根据题意，经过0.5 s后X方向上
位移传感器也开始出现图像，所以X方向传感器接收到的是横波振动，
故B错误；根据Y方向的振动图像可知，5T＝0.5 s，解得T＝0.1 s，故
C正确；根据题意可知9t＝4（t＋5），该次地震中心与测试点距离为x
＝9t＝36 km，故D错误。
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THANKS
演示完毕 感谢观看