第三章 机械波【B卷•培优卷】-2024-2025学年高二物理单元速记·巧练（人教版2019选择性必修第一册）

2024-2025学年高二物理单元速记·巧练（人教版2019选修第一册） 第三章 机械波 （B卷•培优卷） （考试时间：75分钟 试卷满分：100分） 一、单项选择题(本题共6个小题，每小题4分，共24分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的) 1．如图所示为波源O传出的一列水波，相邻实线间的距离等于一个波长，下列说法正确的是（　　） A．波通过孔A，不发生明显的衍射现象 B．波通过孔B，不发生衍射现象 C．波遇到障碍物C，发生明显的衍射现象 D．波遇到障碍物D，发生明显的衍射现象 2．一列简谐横波向右传播，波源M的振动图像如图所示．t＝0.9s时，N点经过平衡位置且向下振动，且M、N之间只有一个波峰，则t＝0.9s时这列波的波形图是（　　） A． B． C． D． 3．一列横波沿x正方向传播，此刻图中的M点处于平衡位置，横坐标为0.2m，M的振动频率为2.5Hz。则下列说法正确的是（　　）    A．这列波的被长为0.2m B．M振幅为10cm C．这列波的速度为1m/s D．质点M此时振动方向沿y负方向 4．如图甲所示为一简谐横波在时的波形图，P是平衡位置在处的质点，Q是平衡位置在处的质点；如图乙所示为质点Q的振动图像。下列说法正确的是（　　） A．这列波沿x轴正方向传播 B．这列波的传播速度为 C．从到，质点Q通过的路程为 D．在时，质点P向y轴负方向运动 5．如图所示，波源O1、O2以相同频率垂直纸面振动激发出横波在纸面内沿着各个方向传播，A、B、C三点在O1、O2连线的中垂线上，t＝0时刻O1、O2同时沿相同方向开始振动，经过4s的时间，与O1相距8m的A点开始振动，此后A点每分钟上下振动20次，且当A位于波峰时，B点同时位于离A点最近的波谷，O1C相距20m。则下列说法正确的（　　）    A．波源O1激发的横波波速为 B．波源O2激发的横波波长为8m C．O1与B之间的距离为11m D．振动稳定后AC两点间共有5个振动加强点（含AC两点） 6．一振子沿x轴做简谐运动，平衡位置在坐标原点。时振子的位移为，时位移为0.1m，则（　　） A．若振幅为0.1m，振子的周期可能为0.6s B．若振幅为0.1m，振子的周期可能为0.8s C．若振幅为0.2m，振子的周期可能为4s D．若振幅为0.2m，振子的周期可能为6s 二、多项选择题(本题共4小题，每小题5分，共20分。在每小题给出的四个选项中，有多项符合题目要求，全部选对的得5分，选对但不全的得3分，有选错的得0分) 7．火车上有一个声源发出频率一定的乐音。当火车静止、观察者也静止时，观察者听到并记住了这个乐音的音调。则下列情况中，观察者听到这个乐音的音调比原来高的是（　　） A．观察者静止，火车向他驶来 B．火车静止，观察者乘汽车远离火车运动 C．观察者和火车均在运动，且逐渐靠近 D．观察者和火车均在运动，且逐渐远离 8．如图所示，实线与虚线分别表示振幅、频率均相同的两列简谐横波的波峰和波谷，此刻，M是波峰与波峰的相遇点。设这两列波的振幅均为A，则下列说法正确的是（　　） A．此刻位于O处的质点正处于波峰位置 B．P、N两处的质点始终处在平衡位置 C．随着时间的推移，M处的质点将向O处移动 D．O、M连线的中点是振动加强的点，其振幅为2A 9．最近两年以来，地震在世界各地频频出现，让人感觉地球正处于很“活跃”的时期。地震波既有横波，也有纵波，若我国地震局截获了一列沿x轴正方向传播的地震横波，在t（图中实线）与（图中虚线）两个时刻x轴上区间内的波形图如图所示，关于该地震波，以下判断一定正确的是（　　） A．质点振动的周期 B．最小波速 C．t时刻位于的质点沿y轴正向振动 D．从t时刻开始计时，处的质点比处的质点先回到平衡位置 10．如图甲所示，和是处于同一介质中的两个波源，M点是处于波源和之间介质中的一个点，到的距离，到的距离。时刻，波源恰好开始振动，图乙是M点的振动图像，其中实线为波源传播的波经过M点时，引起M点的振动图像，虚线为波源传播的波经过M点时，引起M点的振动图像。则下列说法中正确的是（　　）    A．波源在时刻开始振动 B．在4s~5.25s内，M点运动的路程为10cm C．M点始终静止于平衡位置处 D．波源和（含、）之间共有6个振动减弱点 三、填空题（本大题共2小题，每空2分，共16分） 11．某实验小组利用单摆测重力加速度。 （1）用毫米刻度尺测得单摆的悬线长为，用20分度的游标卡尺测摆球的直径时示数如图甲所示，则摆球的直径 ，则摆长 。        （2）为了比较准确地测量出当地的重力加速度值，实验中为了减少摆长的测量误差对实验精度的影响，小组决定改变摆长的大小测出对应的单摆周期，并绘出图线，从而间接测定当地的重力加速度。 A． 图线的斜率为，当地的重力加速度计算公式为 ； B 实验小组测得相关数据，绘制出图线如图乙所示； C． 若取，请根据图乙的图线算出当地重力加速度值为 （保留三位有效数字） 12．某同学做“用单摆测定重力加速度”的实验。 (1)选择好器材，将符合实验要求的单摆悬挂在铁架台上，如图1所示，单摆采用的是图2中 （选填“a”或“b”）所示固定方式。 (2)关于这个实验，下列说法正确的是______。 A．需要用天平称出小球的质量 B．实验中用铁球比用塑料球更有利于减小实验误差 C．实验所用绳子的弹性越好越利于减小实验误差 (3)某次实验测得单摆摆长为L，完成n次全振动的时间为t，则重力加速度的表达式 （用n、L、t等字母表示）。另一同学分别在甲、乙两地进行实验，改变单摆摆长，得到周期T和摆长L的多组数据，在同一坐标系中作出图像，如图3所示，则在甲地测出的重力加速度 （选填“大于”或“小于”）在乙地测出的重力加速度。 四、计算题（本大题共3小题，第13题12分，第14题14分，第15题14分，共40分） 13．如图所示，一列简谐横波沿x轴方向传播，在时刻波形如图中的实线所示，且质点P的振动方向沿y轴负方向。时刻的波形如图中虚线所示。 （1）求该列波的波长及可能的波速； （2）若该列波的周期，时刻质点M（图中未画出）的位移为2.5cm，求从时刻开始经12s时间该质点经过的路程。    14．一列沿x轴正方向传播的简谐横波。t=0时刻的波形如图所示，此时波刚好传到x＝10cm处的质点M。t＝0.08s时，x＝2cm处的质点N再次回到平衡位置，求： （1）波的传播速度v； （2）质点N在0~3.2s内通过的路程S； （3）写出质点M的位移-时间关系式并画出第一个周期内的振动图像。 15．如图甲所示，a、b为沿x轴传播的一列简谐横波上的两质点，相距为1m。a、b的振动图像分别如图乙、丙所示。求： （1）当该波在该介质中传播的速度为4m/s时，该波的波长； （2）经过t=1.7s时间内a质点运动的路程s； （3）若该波的波长大于，可能的波速v。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 学科网（北京）股份有限公司 $$ 2024-2025学年高二物理单元速记·巧练（人教版2019选修第一册） 第三章 机械波 （B卷•培优卷） （考试时间：75分钟 试卷满分：100分） 一、单项选择题(本题共6个小题，每小题4分，共24分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的) 1．如图所示为波源O传出的一列水波，相邻实线间的距离等于一个波长，下列说法正确的是（　　） A．波通过孔A，不发生明显的衍射现象 B．波通过孔B，不发生衍射现象 C．波遇到障碍物C，发生明显的衍射现象 D．波遇到障碍物D，发生明显的衍射现象 【答案】D 【详解】BC．孔B和障碍物C尺寸明显大于波长，不会发生明显衍射现象，但仍会发生衍射现象，只是不明显，不易观察，BC错误； AD．孔A和障碍物D尺寸分别小于和接近波长，会发生明显衍射现象，A错误，D正确。 故选D。 2．一列简谐横波向右传播，波源M的振动图像如图所示．t＝0.9s时，N点经过平衡位置且向下振动，且M、N之间只有一个波峰，则t＝0.9s时这列波的波形图是（　　） A． B． C． D． 【答案】B 【详解】由题图可知t＝0.9s时，M位于波谷位置，波向右传播，且N点经过平衡位置且向下振动，根据平移法可知B图符合题意。 故选B。 3．一列横波沿x正方向传播，此刻图中的M点处于平衡位置，横坐标为0.2m，M的振动频率为2.5Hz。则下列说法正确的是（　　）    A．这列波的被长为0.2m B．M振幅为10cm C．这列波的速度为1m/s D．质点M此时振动方向沿y负方向 【答案】C 【详解】A．由图可知，波长为0.4m，A错误； B．各质点振幅均为5cm，B错误； C．波速为 C正确； D．根据同侧法，波沿x正方向传播，质点M此时振动方向沿y正方向，D错误。 故选C。 4．如图甲所示为一简谐横波在时的波形图，P是平衡位置在处的质点，Q是平衡位置在处的质点；如图乙所示为质点Q的振动图像。下列说法正确的是（　　） A．这列波沿x轴正方向传播 B．这列波的传播速度为 C．从到，质点Q通过的路程为 D．在时，质点P向y轴负方向运动 【答案】D 【详解】A．时质点Q向上振动，根据上下坡法可知这列波沿x轴负方向传播，故A错误； B．这列波的传播速度为 故B错误； C．从到，质点Q经历，质点Q通过的路程为 故C错误； D．时质点P处于平衡位置与波峰之间，向y轴正方向运动，在时，经历，质点P处于平衡位置与波峰之间，向y轴负方向运动，故D正确。 故选D。 5．如图所示，波源O1、O2以相同频率垂直纸面振动激发出横波在纸面内沿着各个方向传播，A、B、C三点在O1、O2连线的中垂线上，t＝0时刻O1、O2同时沿相同方向开始振动，经过4s的时间，与O1相距8m的A点开始振动，此后A点每分钟上下振动20次，且当A位于波峰时，B点同时位于离A点最近的波谷，O1C相距20m。则下列说法正确的（　　）    A．波源O1激发的横波波速为 B．波源O2激发的横波波长为8m C．O1与B之间的距离为11m D．振动稳定后AC两点间共有5个振动加强点（含AC两点） 【答案】C 【详解】AB．波的传播速度 由题意得，振动的周期 波长 故AB错误； C．当A位于波峰时，B点同时位于离A点最近的波谷，所以O1与B之间的距离 故C正确； D．AC两点间各点到两波源距离相等，波程差均为0，所以AC两点间各点均为振动加强点，故D错误。 故选C。 6．一振子沿x轴做简谐运动，平衡位置在坐标原点。时振子的位移为，时位移为0.1m，则（　　） A．若振幅为0.1m，振子的周期可能为0.6s B．若振幅为0.1m，振子的周期可能为0.8s C．若振幅为0.2m，振子的周期可能为4s D．若振幅为0.2m，振子的周期可能为6s 【答案】D 【详解】AB．若振幅为0.1m，由题意知 解得 故若振幅为0.1m，振子的周期不可能为0.6s、0.8s，AB错误； C．若振幅为0.2m，时，由简谐运动表达式 可知，时 解得 或 当时，有 将，代入得 将，代入得 故振幅为0.2m，振子的周期不可能为4s，C错误； D．当时，将，代入得 故振幅为0.2m，振子的周期可能为6s，D正确。 故选D。 二、多项选择题(本题共4小题，每小题5分，共20分。在每小题给出的四个选项中，有多项符合题目要求，全部选对的得5分，选对但不全的得3分，有选错的得0分) 7．火车上有一个声源发出频率一定的乐音。当火车静止、观察者也静止时，观察者听到并记住了这个乐音的音调。则下列情况中，观察者听到这个乐音的音调比原来高的是（　　） A．观察者静止，火车向他驶来 B．火车静止，观察者乘汽车远离火车运动 C．观察者和火车均在运动，且逐渐靠近 D．观察者和火车均在运动，且逐渐远离 【答案】AC 【详解】A．观察者静止，火车向他驶来的过程中，根据多普勒效应，当观察者与声源相对靠近时，观察者接受到的频率增大，观察者听到这个乐音的音调比原来高，故A正确； B．火车静止，观察者乘汽车远离火车运动的过程中，根据多普勒效应，当观察者与声源相对远离时，观察者接受到的频率减小，观察者听到这个乐音的音调比原来低，故B错误； C．观察者和火车均在运动，且逐渐靠近的过程中，根据多普勒效应，当观察者与声源相对靠近时，观察者接受到的频率增大，观察者听到这个乐音的音调比原来高，故C正确； D．观察者和火车均在运动，且逐渐远离的过程中，根据多普勒效应，当观察者与声源相对远离时，观察者接受到的频率减小，观察者听到这个乐音的音调比原来低，故D错误。 故选AC。 8．如图所示，实线与虚线分别表示振幅、频率均相同的两列简谐横波的波峰和波谷，此刻，M是波峰与波峰的相遇点。设这两列波的振幅均为A，则下列说法正确的是（　　） A．此刻位于O处的质点正处于波峰位置 B．P、N两处的质点始终处在平衡位置 C．随着时间的推移，M处的质点将向O处移动 D．O、M连线的中点是振动加强的点，其振幅为2A 【答案】BD 【详解】A．由图知O点是波谷和波谷叠加，正处在波谷，故A错误； B．P、N两点是波谷和波峰叠加，位移始终为零，即处于平衡位置，故B正确； C．振动的质点只是在各自的平衡位置附近振动，不会“随波逐流”，故C错误； D．O、M连线中点，也是振动加强的点，其振幅与O或M点一样，为2A，故D正确； 故选BD。 9．最近两年以来，地震在世界各地频频出现，让人感觉地球正处于很“活跃”的时期。地震波既有横波，也有纵波，若我国地震局截获了一列沿x轴正方向传播的地震横波，在t（图中实线）与（图中虚线）两个时刻x轴上区间内的波形图如图所示，关于该地震波，以下判断一定正确的是（　　） A．质点振动的周期 B．最小波速 C．t时刻位于的质点沿y轴正向振动 D．从t时刻开始计时，处的质点比处的质点先回到平衡位置 【答案】BD 【详解】A．根据题意有 所以 当n=0时，T=0.8s，故A正确； B．由题图知，该地震波的波长为，根据波速与波长的关系可得，当周期取最大时，有最小波速，为 故B正确； C．根据“同侧法”可知，沿x轴正方向传播的波在t时刻位于的质点y轴负向振动，故C错误； D．地震横波沿x轴正方向传播，从t时刻开始计时，处的质点向上振动，处的质点位移波峰，故处的质点位移波峰比处的质点先回到平衡位置，故D正确。 故选BD。 10．如图甲所示，和是处于同一介质中的两个波源，M点是处于波源和之间介质中的一个点，到的距离，到的距离。时刻，波源恰好开始振动，图乙是M点的振动图像，其中实线为波源传播的波经过M点时，引起M点的振动图像，虚线为波源传播的波经过M点时，引起M点的振动图像。则下列说法中正确的是（　　）    A．波源在时刻开始振动 B．在4s~5.25s内，M点运动的路程为10cm C．M点始终静止于平衡位置处 D．波源和（含、）之间共有6个振动减弱点 【答案】AD 【详解】A．根据图像可知，波源的波传播到M点经历的时间 则波速 则波源的波传播到M点经历的时间 根据图像可知，的波在2s时刻到达M点，则表明波源在时刻开始振动，A正确； B．根据图像可知，周期为2s，在4s~5.25s内，由于 对于一个完整正弦波的振动函数为 当时间为时，解得y值为，在4s~5.25s内，两波均传播到了M点，根据图像可知，该点振动减弱，则在4s~5.25s内，M点运动的路程为 B错误； C．根据图像可知，当两波均传播到M点时，该点振动减弱，由于两波源振幅不相等，则M点仍然在振动，振幅为 5cm-3cm=2cm 可知，M点并没有始终静止于平衡位置处，C错误； D．根据上述波长为 根据上述可知M点为振动减弱点，由于 可知其到两波源的距离差为半波长的奇数倍，可知，设波源和（含、）之间振动减弱点距离波源的间距为x若为减弱点，则有 （n=0，±1，±2…） 其中 解得 即n可以取-3，-2，-1，0，1，2，可知波源和（含、）之间共有6个振动减弱点，D正确。 故选AD。 三、填空题（本大题共2小题，每空2分，共16分） 11．某实验小组利用单摆测重力加速度。 （1）用毫米刻度尺测得单摆的悬线长为，用20分度的游标卡尺测摆球的直径时示数如图甲所示，则摆球的直径 ，则摆长 。        （2）为了比较准确地测量出当地的重力加速度值，实验中为了减少摆长的测量误差对实验精度的影响，小组决定改变摆长的大小测出对应的单摆周期，并绘出图线，从而间接测定当地的重力加速度。 A． 图线的斜率为，当地的重力加速度计算公式为 ； B 实验小组测得相关数据，绘制出图线如图乙所示； C． 若取，请根据图乙的图线算出当地重力加速度值为 （保留三位有效数字） 【答案】 20.80 99.04 9.70/9.69/9.70/9.71/9.72 【详解】（1）[1]摆球的直径 ； [2]摆长 （2）[3]根据 解得 图线的斜率为，则 解得 [4]由图像可得斜率大小为 当地重力加速度值为 12．某同学做“用单摆测定重力加速度”的实验。 (1)选择好器材，将符合实验要求的单摆悬挂在铁架台上，如图1所示，单摆采用的是图2中 （选填“a”或“b”）所示固定方式。 (2)关于这个实验，下列说法正确的是______。 A．需要用天平称出小球的质量 B．实验中用铁球比用塑料球更有利于减小实验误差 C．实验所用绳子的弹性越好越利于减小实验误差 (3)某次实验测得单摆摆长为L，完成n次全振动的时间为t，则重力加速度的表达式 （用n、L、t等字母表示）。另一同学分别在甲、乙两地进行实验，改变单摆摆长，得到周期T和摆长L的多组数据，在同一坐标系中作出图像，如图3所示，则在甲地测出的重力加速度 （选填“大于”或“小于”）在乙地测出的重力加速度。 【答案】(1)b (2)B (3) 小于 【详解】（1）实验时，若采用题图2中a所示固定方式，单摆在摆动的过程中，摆长在变化，对测量有影响，故单摆采用的是题图2中b所示固定方式。 （2）A．该实验不需要用天平称出小球的质量。故A错误； B．实验中空气阻力对铁球的影响比对塑料球的影响小，所以实验中用铁球比用塑料球更有利于减小实验误差。故B正确； C．实验所用绳子的弹性越好，摆长的测量误差越大。故C错误。 故选B。 （3）单摆的周期 可得 由 得 所以图线的斜率 由题图3知甲地得到的图线的斜率大于乙地得到的图线的斜率，所以在甲地测出的重力加速度小于在乙地测出的重力加速度。 四、计算题（本大题共3小题，第13题12分，第14题14分，第15题14分，共40分） 13．如图所示，一列简谐横波沿x轴方向传播，在时刻波形如图中的实线所示，且质点P的振动方向沿y轴负方向。时刻的波形如图中虚线所示。 （1）求该列波的波长及可能的波速； （2）若该列波的周期，时刻质点M（图中未画出）的位移为2.5cm，求从时刻开始经12s时间该质点经过的路程。    【答案】（1）8m，（，，）；（2）30cm 【详解】（1）由图可知波长为 通过P的振动方向向下，根据波形平移法可知波传播的方向沿x轴负方向，时刻的波形如图中虚线所示，则有 （，，） 联立可得 （，，） （2）由 可得 （，，） 由于，则，解得 由于 则12s内质点M走过的路程 14．一列沿x轴正方向传播的简谐横波。t=0时刻的波形如图所示，此时波刚好传到x＝10cm处的质点M。t＝0.08s时，x＝2cm处的质点N再次回到平衡位置，求： （1）波的传播速度v； （2）质点N在0~3.2s内通过的路程S； （3）写出质点M的位移-时间关系式并画出第一个周期内的振动图像。 【答案】（1）m/s；（2）4m；（3），图见解析 【详解】（1）由图像可知，波长 t＝0.08s时，x＝2cm处的质点N再次回到平衡位置， 解得 解得 m/s （2）质点在1T内振动路程 因此，质点N通过的路程 m （3）简谐横波的振幅A=5cm t=0时刻，质点M从平衡位置向y轴正方向振动，其振动方程为 在第一个周期内的振动图像如图所示。 15．如图甲所示，a、b为沿x轴传播的一列简谐横波上的两质点，相距为1m。a、b的振动图像分别如图乙、丙所示。求： （1）当该波在该介质中传播的速度为4m/s时，该波的波长； （2）经过t=1.7s时间内a质点运动的路程s； （3）若该波的波长大于，可能的波速v。 【答案】（1）；（2）s=32+2（cm）；（3）若波沿着x轴正方向传播，可能波速为；若波沿着x轴负方向传播，可能波速为， 【详解】（1）由振动图像可知，波的振动周期 T=0．8s 根据 可知波长 （2）经过t=1.7s时间，即 由图乙可知a质点的振动方程为 当时，有 所以经过t=1.7s时间内a质点运动的路程 （3）i.若波沿着x轴正方向传播，则ab间有距离 ，（n=0，1，2…） 即 由于 则n只能取0，波长 则波速为 ii. 若波沿着x轴负方向传播，则ab间距离 ，（n=0，1，2…） 即 由于 n可以取0，1，波长 ， 则波速为 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 学科网（北京）股份有限公司 $$