第3章《机械波》单元测试卷-2024-2025学年高中物理同步知识点解读与专题训练（人教版2019选择性必修第一册）

第三章《机械波》单元测试卷（原卷版） （考试时间：75分钟 试卷满分：100分） 注意事项： 1．测试范围：人教版（2019）：  选择性必修第一册第3章。 第Ⅰ卷 选择题 一、选择题（本题共12小题，每小题4分，共48分。在每小题给出的四个选项中，第1～8题只有一项符合题目要求，第9～12题有多项符合题目要求。全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分） 1．下列关于简谐振动和简谐波的说法，正确的是（　　） A．媒质中质点振动的周期一定和相应的波的周期相等 B．媒质中质点振动的速度一定和相应的波的波速相等 C．波的传播方向一定和媒质中质点振动的方向一致 D．横波的波峰与波谷在振动方向上的距离不一定是质点振幅的两倍 2．下列物理现象分别属于波的（　　） （1）夏天里在一次闪电过后，有时雷声轰鸣不绝； （2）“闻其声而不见其人”； （3）围绕振动的音叉转一圈会听到忽强忽弱的声音； （4）当正在鸣笛的火车驶过时，听到鸣笛声的频率先变高后变低。 A．反射、衍射、干涉、多普勒效应 B．折射、衍射、多普勒效应、干涉 C．反射、折射、干涉、多普勒效应 D．衍射、折射、干涉、多普勒效应 3．两列振幅分别为，且波长相同的平面简谐横波，以相同的速率沿相反方向在同一介质中传播，如图所示为某一时刻的波形图，其中实线为向左传播的波，虚线为向右传播的波，a、b、c、d、e为介质中沿波传播路径上五个等间距的质点。下列说法中正确的是（　　） A．质点a、c、e为振动减弱点 B．质点b、d为振动减弱点 C．质点a、c、e始终静止不动 D．图中时刻质点b的速度方向向下 4．关于机械波的频率、波速、波长，下列说法正确的是（　　） A．两个相邻的均处于平衡位置的质点间的距离为一个波长 B．波的频率等于波源的振动频率 C．波速等于波源的振动速度 D．波由一种介质进入另一种介质，波速、波长和频率都要改变 5．如图所示，实线和虚线分别表示振幅和频率均相同的两列简谐横波的波峰和波谷，此时M点是波峰与波峰的相遇点，设两列波的振幅均为A，则（　　） A．再过四分之一周期，M点为振动减弱点 B．图中位于P、N两处的质点正处于平衡位置 C．M点为振动加强点，位移始终为2A D．从此刻起，经过半个周期，M点的位移为零 6．某同学在实验室利用发波水槽演示了波的衍射现象，调整缝的宽度为PQ=5cm，M、N为挡板后放置的两个浮球，实验时发现两浮球始终静止不动，则下列说法正确的是（　　） A．适当增大振源的振幅，两球一定能上下浮动 B．适当增大振源的频率，两浮球一定能上下浮动 C．将缝的宽度适当调小，则两浮球可能上下浮动 D．无论如何调节振源的频率，两浮球始终静止 7．一列简谐横波沿x轴传播，图甲是时刻的波形图；P是介质中位于处的质点，其振动图像如图乙所示。下列说法正确的是（　　） A．波速为 B．波沿x轴负方向传播 C．处的质点在时位于波峰位置 D．质点P在时间内运动的路程为 8．“蜻蜓点水”是常见的自然现象，某同学在研究蜻蜓运动的过程中获得了一张蜻蜓点水的俯视照片，照片反映了蜻蜓连续三次点水后某瞬间的水面波纹每次点水的时间忽略不计。则关于蜻蜓的飞行方向及飞行速度与水波传播速度的大小关系正确的是（    ） A．向左， B．向左， C．向右， D．向右， 9．（多选）如图甲所示，时刻质点开始振动，产生沿、所在直线向右传播的简谐横波，。图乙为质点从时刻开始振动的图像，则（    ） A．时刻质点的振动方向沿轴正方向 B．时刻质点的振动方向沿轴负方向 C．该波与另一频率为的同类波叠加能产生干涉现象 D．该波与另一频率为的同类波叠加不能产生干涉现象 10．（多选）如图所示，分别为时平面波的波面，下列说法正确的是（　　） A．波面A和波面B互相平行 B．波面A上的各个质点的振动情况不一定相同 C．波面B上的各个质点的振动情况不一定相同 D．波面A上的各个质点的振动情况相同，波面B上的各个质点的振动情况也相同 11．（多选）一简谐横波沿x轴负方向传播，时刻波形图如图甲所示，a、b、d是波上的三个质点，图乙是波上某一质点的振动图像，则下列说法正确的是（　　） A．图乙可以表示质点d的振动图像 B．该波的传播速度大小为 C．质点a在时位于波谷 D．质点d简谐运动的表达式为 12．（多选）下列关于机械波的说法正确的是（    ） A．发生多普勒效应时，波源的频率发生了变化 B．各质点都在各自的平衡位置附近振动，不随波迁移 C．波发生反射时，波的频率、波长、波速均不发生变化 D．发生明显衍射的条件是障碍物的尺寸比波长大或差不多 第Ⅱ卷 非选择题 二、填空题（本题共2小题，共12分） 13．停在湖面上的两艘船相距48m。一列水波在湖面上传播开来，使船每分钟上下振动30次。当甲船位于波峰时，乙船位于波谷，此时两船之间还有一个波峰，如图所示。若将水波视为横波，则这列水波的频率为 Hz，波长为 m，波速为 m/s。 14．如图甲所示，波源S从平衡位置开始沿y轴方向上下振动，规定向上为y轴正方向，产生的简谐横波向右传播，经过后，在波的传播方向上距波源的P点开始振动。若以P点开始振动的时刻作为计时的起点，P点的振动图像如图乙所示，则波源S最初是向 （选填“上”或“下”）振动的，时间内P点运动的路程为 m。 三、实验题（本题共1小题，共8分） 15．如图所示，某同学使用发波水槽观察到一列水波通过障碍物上的狭缝后在水面继续传播。      （1）（多选）图中可观察到波的 A．干涉     B．衍射     C． 折射     D．反射 （2）水面各点的振动均为 A．自由振动，频率由水体自身性质决定         B．自由振动，频率由驱动力决定 C． 受迫振动，频率由水体自身性质决定         D．受迫振动，频率由驱动力决定 （3）若使波源保持振动情况不变并同时向狭缝靠近，相比于波源静止，狭缝右侧水波的 增大， 减小。 四．计算题（本题共3小题，共32分） 16．某横波在介质中沿x轴传播，图甲为t = 0.25 s时的波形图，图乙为P点（x = 1.5 m处的质点）的振动图像。 (1)求该波的波速v； (2)写出该波的传播方向和质点N在t = 1.0 s时的运动方向； (3)试画出t = 0.75 s时的波形图。 17．如图（a）平静的水面有两个波源和，一浮标静止在水面上的点，与两波源的水平距离分别为和。和均在时刻开始振动，它们做简谐运动的图象均如图（b）所示，两列波在水面传播速度大小相等，当时浮标开始振动。求： （1）波速和波长； （2）通过计算分析点是振动加强点还是减弱点。 18．一列简谐横波在某介质中传播，在t=0时刻的波形图如图实线所示，从此刻起，经0.1s波形图如图中虚线所示，求： (1)波速的表达式； (2)若波传播的速度为210m/s，该波的传播方向； (3)若波传播的速度为210m/s，x=2m处质点的简谐运动方程。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 1 学科网（北京）股份有限公司 $$ 第三章《机械波》单元测试卷（解析版） （考试时间：75分钟 试卷满分：100分） 注意事项： 1．测试范围：人教版（2019）：  选择性必修第一册第3章。 第Ⅰ卷 选择题 一、选择题（本题共12小题，每小题4分，共48分。在每小题给出的四个选项中，第1～8题只有一项符合题目要求，第9～12题有多项符合题目要求。全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分） 1．下列关于简谐振动和简谐波的说法，正确的是（　　） A．媒质中质点振动的周期一定和相应的波的周期相等 B．媒质中质点振动的速度一定和相应的波的波速相等 C．波的传播方向一定和媒质中质点振动的方向一致 D．横波的波峰与波谷在振动方向上的距离不一定是质点振幅的两倍 【答案】A 【详解】A．简谐波传播过程中，媒质中质点在波源驱动力作用做受迫振动，振动周期都等于波的振动周期．A正确； B．简谐波在同一均匀介质中传播时速度不变，而质点做简谐运动的速度随时间做周期性变化，B错误。 C．纵波的传播方向一定和介质中质点振动的方向在同一直线上，但不是总是一致；横波的传播方向与质点的振动方向相垂直，C错误； D．横波的波峰与波谷在振动方向上的距离是质点振幅的两倍，D错误。 故选A。 2．下列物理现象分别属于波的（　　） （1）夏天里在一次闪电过后，有时雷声轰鸣不绝； （2）“闻其声而不见其人”； （3）围绕振动的音叉转一圈会听到忽强忽弱的声音； （4）当正在鸣笛的火车驶过时，听到鸣笛声的频率先变高后变低。 A．反射、衍射、干涉、多普勒效应 B．折射、衍射、多普勒效应、干涉 C．反射、折射、干涉、多普勒效应 D．衍射、折射、干涉、多普勒效应 【答案】A 【详解】（1）夏天里在一次闪电过后，有时雷声轰鸣不绝，是由于声音在云层间来回传播，这是声音的反射； （2）“闻其声而不见其人”，听到声音，却看不见人，这是声音的衍射； （3）围绕振动的音叉转一圈会听到忽强忽弱的声音，音叉发出两个频率相同的声波相互叠加，从而出现加强区和减弱区，这是声音的干涉； （4）当正在鸣笛的火车向我们驶来时，听到鸣笛声的频率变高；当正在鸣笛的火车远离我们后，听到的笛声的频率变低。这是多普勒效应。 故选A。 3．两列振幅分别为，且波长相同的平面简谐横波，以相同的速率沿相反方向在同一介质中传播，如图所示为某一时刻的波形图，其中实线为向左传播的波，虚线为向右传播的波，a、b、c、d、e为介质中沿波传播路径上五个等间距的质点。下列说法中正确的是（　　） A．质点a、c、e为振动减弱点 B．质点b、d为振动减弱点 C．质点a、c、e始终静止不动 D．图中时刻质点b的速度方向向下 【答案】B 【详解】ABC．两列波波长相等，速率相同，故频率相同，为相干波，两列波相向传播，由题图可知，b、d为振动减弱点，两列波的振幅分别为，b、d两点的振幅为；a、c、e为振动加强点，即质点a、c、e以振幅做简谐运动，故AC错误，B正确； D．图中时刻质点b为波峰与波谷相遇时刻，质点b的速度为零，故D错误。 故选B。 4．关于机械波的频率、波速、波长，下列说法正确的是（　　） A．两个相邻的均处于平衡位置的质点间的距离为一个波长 B．波的频率等于波源的振动频率 C．波速等于波源的振动速度 D．波由一种介质进入另一种介质，波速、波长和频率都要改变 【答案】B 【详解】A．由波长的定义可知，两个相邻的均处于平衡位置的质点间的距离为半个波长，故A错误； B．波的频率等于波源的振动频率，故B正确； C．波速不一定等于波源的振动速度，故C错误； D．当波从一种介质进入另一种介质时，频率不变，由公式知，f不变，不同介质v会变化，则变化，故D错误。 故选B。 5．如图所示，实线和虚线分别表示振幅和频率均相同的两列简谐横波的波峰和波谷，此时M点是波峰与波峰的相遇点，设两列波的振幅均为A，则（　　） A．再过四分之一周期，M点为振动减弱点 B．图中位于P、N两处的质点正处于平衡位置 C．M点为振动加强点，位移始终为2A D．从此刻起，经过半个周期，M点的位移为零 【答案】B 【详解】A．再过四分之一周期，M点还是振动加强点，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．由图可知M点为波峰与波峰相遇，振动的加强点，其振幅为2A，但并不是位移始终为2A，故C错误； D．M点为波峰与波峰相遇，半个周期后为波谷与波谷相遇，M点处于波谷，位移为-2A，故D错误。 故选B。 6．某同学在实验室利用发波水槽演示了波的衍射现象，调整缝的宽度为PQ=5cm，M、N为挡板后放置的两个浮球，实验时发现两浮球始终静止不动，则下列说法正确的是（　　） A．适当增大振源的振幅，两球一定能上下浮动 B．适当增大振源的频率，两浮球一定能上下浮动 C．将缝的宽度适当调小，则两浮球可能上下浮动 D．无论如何调节振源的频率，两浮球始终静止 【答案】C 【详解】AC．当缝的宽度为PQ=5cm时，两浮球始终静止不动，可知此时波的衍射现象不明显，即波的波长远小于此时缝宽，若将缝的宽度适当调小，当波长和缝宽接近或者大于缝宽时可发生明显的衍射现象，即此时两浮球可以上下浮动，但是适当增大振源的振幅，对衍射现象无关，两球一定不能上下浮动，故A错误，C正确； BD．根据公式可知，由于波在介质中的传播速度不变，故当增大振源的频率时波长变短，若波长仍远小于缝宽，不会有明显的衍射现象，两浮球不可能上下浮动；当减小振源的频率时，波长变大，当波长和缝宽接近或者大于缝宽时可发生明显的衍射现象，此时两浮球会上下浮动，故BD错误。 故选C。 7．一列简谐横波沿x轴传播，图甲是时刻的波形图；P是介质中位于处的质点，其振动图像如图乙所示。下列说法正确的是（　　） A．波速为 B．波沿x轴负方向传播 C．处的质点在时位于波峰位置 D．质点P在时间内运动的路程为 【答案】C 【详解】A．由图可知波长周期T=2s，则波速为 选项A错误； B．由图可知t=1s时，P点沿y轴正向振动，可知波沿x轴正方向传播，选项B错误； C．因t=20s时经过了9.5T，则处的质点在时位于波峰位置，选项C正确； D．因6s=3T，则质点P在时间内运动的路程为 选项D错误。 故选C。 8．“蜻蜓点水”是常见的自然现象，某同学在研究蜻蜓运动的过程中获得了一张蜻蜓点水的俯视照片，照片反映了蜻蜓连续三次点水后某瞬间的水面波纹每次点水的时间忽略不计。则关于蜻蜓的飞行方向及飞行速度与水波传播速度的大小关系正确的是（    ） A．向左， B．向左， C．向右， D．向右， 【答案】C 【详解】由图可见向右圆的半径变小，根据最先形成的水波半径小，然后随时间逐渐变大，所以蜻蜓向右飞行。由图可知相邻两圆的圆心距大于相邻两圆的半径之差，可得蜻蜓飞行的速度大于水波传播的速度。 故选C。 9．（多选）如图甲所示，时刻质点开始振动，产生沿、所在直线向右传播的简谐横波，。图乙为质点从时刻开始振动的图像，则（    ） A．时刻质点的振动方向沿轴正方向 B．时刻质点的振动方向沿轴负方向 C．该波与另一频率为的同类波叠加能产生干涉现象 D．该波与另一频率为的同类波叠加不能产生干涉现象 【答案】AD 【详解】AB．由图乙可知质点的起振方向沿轴正方向，则时刻质点的振动方向沿轴正方向，故A正确，B错误； CD．由图乙可知该波周期为 频率为 根据干涉现象的产生条件可知，该波与另一频率为的同类波叠加不能产生干涉现象，故C错误，D正确。 故选AD。 10．（多选）如图所示，分别为时平面波的波面，下列说法正确的是（　　） A．波面A和波面B互相平行 B．波面A上的各个质点的振动情况不一定相同 C．波面B上的各个质点的振动情况不一定相同 D．波面A上的各个质点的振动情况相同，波面B上的各个质点的振动情况也相同 【答案】AD 【详解】A．无论怎样的波，波线始终和波面垂直，故平面波面A和平面波面B互相平行，故A正确； BCD．根据惠更斯原理可知，波面A上的各个质点的振动情况相同，波面B上的各个质点的振动情况也相同，故BC错误，D正确， 故选AD。 11．（多选）一简谐横波沿x轴负方向传播，时刻波形图如图甲所示，a、b、d是波上的三个质点，图乙是波上某一质点的振动图像，则下列说法正确的是（　　） A．图乙可以表示质点d的振动图像 B．该波的传播速度大小为 C．质点a在时位于波谷 D．质点d简谐运动的表达式为 【答案】CD 【详解】A．题图乙中质点在时刻从平衡位置向y轴负方向振动，波沿x轴负方向传播，由同侧法可知质点d在时刻向y轴正方向振动，故A项错误； B．由题图甲可知波长为，由题图乙可知周期为，则波速 故B项错误； C．时刻质点a位于波峰，经过1s，即半个周期，质点a位于波谷，故C项正确； D．由题图可知其振幅 圆频率为 时刻质点d处于平衡位置向上振动，则质点d简谐运动的表达式为 故D项正确。 故选CD。 12．（多选）下列关于机械波的说法正确的是（    ） A．发生多普勒效应时，波源的频率发生了变化 B．各质点都在各自的平衡位置附近振动，不随波迁移 C．波发生反射时，波的频率、波长、波速均不发生变化 D．发生明显衍射的条件是障碍物的尺寸比波长大或差不多 【答案】BC 【详解】A．发生多普勒效应时，波源频率并没有发生变化，是由于波源和观察者必须有相对运动造成听起来频率变化，故A错误； B．机械波在介质中传播时，由于各质点间的相互作用力，前一质点带动相邻的后一质点在其平衡位置附近振动，但各质点并不随波迁移，故B正确； C．波发生反射时在同一介质中，频率、波长和波速均不变，故C正确； D．波生明显衍射的条件是障碍物的尺寸比波长小或相差不多，故D错误。 故选BC。 第Ⅱ卷 非选择题 二、填空题（本题共2小题，共12分） 13．停在湖面上的两艘船相距48m。一列水波在湖面上传播开来，使船每分钟上下振动30次。当甲船位于波峰时，乙船位于波谷，此时两船之间还有一个波峰，如图所示。若将水波视为横波，则这列水波的频率为 Hz，波长为 m，波速为 m/s。 【答案】 0.5 32 16 【详解】[1]这列水波的频率为 [2]当甲船位于波峰时，乙船位于波谷，此时两船之间还有一个波峰，则 解得波长为 [3]波速为 14．如图甲所示，波源S从平衡位置开始沿y轴方向上下振动，规定向上为y轴正方向，产生的简谐横波向右传播，经过后，在波的传播方向上距波源的P点开始振动。若以P点开始振动的时刻作为计时的起点，P点的振动图像如图乙所示，则波源S最初是向 （选填“上”或“下”）振动的，时间内P点运动的路程为 m。 【答案】 下 2 【详解】[1]由题图乙可知P点的起振方向向下，则波源开始振动时的方向也向下。 [2]根据题图乙可知P点振动的周期为，振幅为，时间内P点运动的路程为一个振幅，则运动的路程为。 三、实验题（本题共1小题，共8分） 15．如图所示，某同学使用发波水槽观察到一列水波通过障碍物上的狭缝后在水面继续传播。      （1）（多选）图中可观察到波的 A．干涉     B．衍射     C． 折射     D．反射 （2）水面各点的振动均为 A．自由振动，频率由水体自身性质决定         B．自由振动，频率由驱动力决定 C． 受迫振动，频率由水体自身性质决定         D．受迫振动，频率由驱动力决定 （3）若使波源保持振动情况不变并同时向狭缝靠近，相比于波源静止，狭缝右侧水波的 增大， 减小。 【答案】 BD/DB D 频率 波长 【详解】（1）[1]图中可观察到波的衍射和反射。 故选BD。 （2）[2]水面各点的振动均为受迫振动，频率由驱动力决定。 故选D。 （3）[3][4]若使波源保持振动情况不变并同时向狭缝靠近，相比于波源静止，根据多普勒效应可知狭缝右侧水波的频率变大；根据 可知狭缝右侧水波的波长减小。 四．计算题（本题共3小题，共32分） 16．某横波在介质中沿x轴传播，图甲为t = 0.25 s时的波形图，图乙为P点（x = 1.5 m处的质点）的振动图像。 (1)求该波的波速v； (2)写出该波的传播方向和质点N在t = 1.0 s时的运动方向； (3)试画出t = 0.75 s时的波形图。 【答案】(1)2 m/s (2)x轴正方向，y轴正方向 (3) 【详解】（1）由图甲可知 由图乙可知 该波的波速为 （2）由图乙可知，t = 0.25 s时P点正在沿y轴正方向运动，结合甲图可知，该波沿x轴正方向传播； 由图甲可知，t = 0.25 s时质点N处于平衡位置且正在沿y轴负方向运动，则t = 1.0 s时，即再过 质点N正在沿y轴正方向运动。 （3）从t = 0.25 s到t = 0.75 s所经历的时间为 波传播的距离为 即将甲图沿着x轴正方向平移1 m就得到t = 0.75 s时的波形图，如下图所示 17．如图（a）平静的水面有两个波源和，一浮标静止在水面上的点，与两波源的水平距离分别为和。和均在时刻开始振动，它们做简谐运动的图象均如图（b）所示，两列波在水面传播速度大小相等，当时浮标开始振动。求： （1）波速和波长； （2）通过计算分析点是振动加强点还是减弱点。 【答案】（1）1m/s，0.4m；（2）振动减弱点 【详解】（1）由两列波波速相同可知先传播到P点，则两列波的波速 代入数据得 由两列波的简谐运动图像可知，两列波的周期都是 根据 联立，解得 （2）波程差 由于波程差为半波长的奇数倍，因此P点为振动减弱点。 18．一列简谐横波在某介质中传播，在t=0时刻的波形图如图实线所示，从此刻起，经0.1s波形图如图中虚线所示，求： (1)波速的表达式； (2)若波传播的速度为210m/s，该波的传播方向； (3)若波传播的速度为210m/s，x=2m处质点的简谐运动方程。 【答案】(1)或 (2)该波沿x负方向传播 (3)或 【详解】（1）由图可知该波的波长 若波沿x轴正方向传播，则时间内传播的距离 故波速为 若波沿x轴负方向传播，则时间内传播的距离 解得 （2）根据上述分析可知，若波沿x轴正方向传播，则有 解得 （不符题意） 若波沿x轴正方向传播，则有 解得 故该波沿x负方向传播； （3）若波速为210m/s，则波从右向左传播，t=0时，x=2m的质点在平衡位置，位移为0，且速度向下，故初相位 其周期 故有 振幅为 所以该质点的振动方程 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 1 学科网（北京）股份有限公司 $$