第3章 水平测评-【金版教程】2025-2026学年高中物理选择性必修第一册创新导学案全书PPT（教科版）

该高中物理课件聚焦机械波的传播规律及应用，通过医学超声检查、地震波预警等生活实例导入，衔接振动知识，搭建波的图像分析、波速波长周期关系等学习支架，帮助学生构建完整知识脉络。 其亮点在于结合真实情境设计问题，如超声成像分辨力、地震波纵横波时差预警，通过波形图与振动图像综合分析，培养科学思维中的模型建构与科学推理能力，渗透科学态度与责任。题目分层设置，解析详尽，助力学生深化物理观念，教师可直接用于测评与教学效率提升。

第三章　水平测评 本试卷分第Ⅰ卷(选择题)和第Ⅱ卷(非选择题)两部分，满分100分，考试时间75分钟。 第Ⅰ卷(选择题，共50分) 一、选择题(本题共10小题，每小题5分，共50分。在每小题给出的四个选项中，第1～7题只有一项符合题目要求，第8～10题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) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 1．下列关于机械波的说法中，正确的是(　　) A．抖动绳子的频率变小时，绳波的速度不变，波长增大 B．纵波不能发生干涉现象 C．在一个周期内，介质的质点所通过的路程等于振幅 D．某一频率的声波，从空气进入水中时，波长和频率均增大 答案 解析 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 2．医学上利用超声波进行身体检查，探头发出一定频率的超声波，指向需要检查的部位，超声波射入人体后，在机体的组织器官形成反射波，回声返回到探头，经过信号转换之后形成影像，用于诊断。下列说法正确的是(　　) A．超声波在空气中传播时，质点的振动方向与波的传播方向垂直 B．为提高成像分辨力，应使超声波的波长比探测目标小得多 C．若被检界面向探头运动，回声频率比发射频率低 D．进行超声探测时，探头与人体表面间需留有空隙 答案 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 解析 解析　声波是纵波，则超声波在空气中传播时，质点的振动方向与波的传播方向平行，A错误；为提高成像分辨力，应使超声波不能发生明显衍射现象，即超声波波长比探测目标小得多，B正确；根据多普勒效应，若被检界面向探头运动，回声频率比发射频率高，C错误；进行超声探测时，探头与人体表面间不需留有空隙，因为探头与病人皮肤之间的空气将阻碍超声波传入人体(超声波在人体表面发生反射)，为获得高质量的清晰影像，需要使用液性传导介质来连接探头与病人体表，这种介质就是常用的超声耦合剂，D错误。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 3．一列简谐横波在x轴上传播，某时刻的波形图如图所示，a、b、c为三个质点，a正向上运动，由此可见(　　) A．该波沿x轴负方向传播 B．c正向上运动 C．该时刻以后，b比c先到达平衡位置 D．该时刻以后，b比c先到达偏离平衡位置的最远处 答案 解析 解析　结合题图，由“同侧法”知，波是沿x轴正方向传播的，A错误；根据波形的平移规律，可知质点c此时正向下运动，B错误；该时刻质点b正向着平衡位置运动，故该时刻以后，b比c先到达平衡位置，c比b先到达偏离平衡位置的最远处，C正确，D错误。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 4．海上作业和军事领域中，在雷达无法使用的时候，经常通过解析海上浮标的位置信号来粗略地定位船舶和潜艇。设某海域内常态下海浪表面波波长为100 m，沿海浪传播方向有a、b、c三个间距150 m的浮标，常态下浮标上下浮动周期为5 s，而当某小型潜艇沿平行于海浪传播方向经过时，系统检测到a浮标发生异常浮动，3 s后和6 s后又相继检测到b、c浮标发生了异常浮动，则下列说法正确的是(　　) A．浮标随海水波浪方向向前移动 B．浮标区域常态下海水波浪速度为20 m/s C．根据数据可推测小型潜艇行驶速度约为20 m/s D．常态下浮标a到达最高点时，浮标b处在海平面位置 答案 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 解析 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 5．如图甲所示，是一列沿x轴正方向传播的简谐横波在t＝0时刻的波形图，P是离原点x1＝2 m的一个介质质点，Q是离原点x2＝4 m的一个介质质点，此时离原点x3＝6 m的介质质点刚刚要开始振动。图乙是该简谐波传播方向上的某一质点的振动图像(计时起点相同)。由此可知(　　) A．这列波的波长为λ＝2 m B．乙图可能是图甲中质点Q的振动图像 C．这列波的传播速度为v＝3 m/s D．这列波的波源起振方向为向上 答案 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 解析 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 6．一列简谐横波沿直线由A向B传播，A、B相距0.45 m，如图是A处质点的振动图像。当A处质点运动到波峰位置时，B处质点刚好到达平衡位置且向y轴正方向运动，这列波的波速可能是(　　) A．4.5 m/s B．3.0 m/s C．1.5 m/s D．0.7 m/s 答案 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 解析 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 答案 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 解析 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 8．地壳深处的岩层活动产生强烈震动而引发地震。地震波的纵波传播速度较快，约为6 km/s；横波传播速度较慢，约为4 km/s。2022年3月26日在青海某无人区发生6.0级地震，震源深度10 km。地震发生后距震源163 km的嘉峪关市震感强烈。则以下说法正确的是(　　) A．震源的正上方，地震波的纵波会引起地面上物体上下跳动，横波会引起地面上物体水平晃动 B．地震波的横波在介质中传播时，介质中的质点会沿波的传播方向运动，从而导致房屋倒塌 C．嘉峪关市的防震减灾机构有约13.6秒的时间提前预警更具破坏性的横波何时到达 D．建筑物的固有周期与地震波的振动周期越接近，建筑物受到的损伤就越小 答案 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 解析 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 9．一列横波在某介质中沿x轴传播，图甲所示为t＝0.75 s时的波形图，图乙所示为x＝1.5 m处的质点P的振动图像，则下列说法正确的是(　　) A．这列波沿x轴向左传播，波速为2 m/s B．图甲中质点N的速度方向沿y轴正方向 C．再经过t＝0.5 s质点L与质点N位移相同 D．再经过t＝1.75 s质点P到达波谷 答案 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 解析 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 10．在纸面上有两波源S1和S2相距3 m，频率均为2 Hz，以S1为原点建立如图所示的坐标系，t＝0时波源S1从平衡位置开始垂直纸面向上做简谐运动，所激发的横波在均匀介质中向四周传播。t＝0.25 s时波源S2也开始垂直纸面向上做简谐运动，在t＝0.75 s时两列简谐波的最远波峰传到了图示中的两个圆的位置。则(　　) A．波的传播速度为4 m/s B．虚线x＝1.5 m为振动加强区 C．t＝1.0 s时波谷与波谷相遇的点共有2个 D．t＝1.0 s后S1和S2连线上有2个振动减弱的位置 答案 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 解析 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 解析 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 第Ⅱ卷(非选择题，共50分) 二、填空题(本题共2小题，共10分) 11.(4分)如图所示，水槽内有一振源，振动时产生的水波通过一个小缝隙发生衍射现象，为了使衍射现象更明显，可采用的方法是使小缝隙的宽度________；或者是使振源的振动频率________。(均选填“增大”或“减小”) 答案 减小 减小 解析 解析　发生明显衍射的条件是障碍物或孔、缝的尺寸比波长小或相差不多，因此，为了使衍射现象更明显，可采用的方法是使小缝隙的宽度减小，或者是使振源的振动频率减小，波长增大。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 12．(6分)两列简谐波沿x轴相向传播，波速均为v＝0.4 m/s，两波源分别位于A、B处，t＝0时的波形如图所示。当t＝2.5 s时，M点的位移为________ cm，N点的位移为________ cm。 答案 2.0 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 解析 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 三、计算题(本题共3小题，共40分。要有必要的文字说明和解题步骤，有数值计算的要注明单位) 13．(10分)我国科学家首创的超声消融术是 一种超声波聚焦病灶部位进行照射治疗的先进技 术。如图a所示，一列超声波从介质1进入介质2中 继续传播，A、B、C为传播方向上的三个点。图b 为t＝0时刻，介质1中A质点附近的波形图。此时，波恰好传播至介质2中的B点，图c为B点的振动图像。已知B、C质点间的距离为Δx＝0.75 cm，波在介质1、2中的传播速度分别为v1、v2。求： (1)该波在介质1中传播的速度v1的大小； (2)若v2＝1.0×103 m/s，质点C经过多长时间第一次到达波峰？ 答案 答案　(1)1.5×103 m/s　(2)1.0×10－5 s 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 解析 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 解析 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 14．(13分)一列简谐横波t1时刻的波形如图中实线所示，t2时刻的波形如图中虚线所示，已知Δt＝t2－t1＝0.5 s。问： (1)这列波的传播速度是多少？ (2)若波向左传播，且3T<Δt<4T，波速是多大？ (3)若波速等于68 m/s，则波向哪个方向传播？ 答案 答案　(1)若波向右传播，v右＝(16n＋4) m/s(n＝0，1，2，…)；若波向左传播，v左＝(16n＋12) m/s(n＝0，1，2，…) (2)60 m/s　(3)向右 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 解析 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 15．(17分)一列简谐横波在t＝0.4 s时的波形图如图甲所示，波上质点A从t＝0时刻开始的振动图像如图乙所示，求： (1)该列波的传播速度并判断其传播方向； (2)若图甲中质点P的纵坐标为－1 cm，请写出质点P的振动方程并求出P在平衡位置的x坐标。 答案 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 解析 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 解析 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　 R 解析　机械波的波速由介质决定，与频率无关，又λ＝eq \f(v,f)，故A正确；一切波都能发生干涉现象，故B错误；质点做简谐运动时，一个周期内通过的路程是振幅的4倍，故C错误；波速由介质决定，频率由波源决定，当某一频率的声波从空气进入水中时，频率不变，波速变大，则波长变大，故D错误。 解析　浮标是海面上的标识物，它不随海水波浪方向向前移动，只是在各自位置上下浮动，故A错误；浮标上下浮动周期为5 s，即海水波浪的周期T＝5 s，海浪表面波波长λ＝100 m，所以浮标区域常态下海水波浪的速度v＝eq \f(λ,T)＝eq \f(100,5) m/s＝20 m/s，故B正确；小型潜艇经过时，浮标发生异常浮动，由题知某小型潜艇经过相邻的两个浮标用时Δt＝3 s，相邻两个浮标的间距Δx＝150 m，可推测小型潜艇行驶速度约为v′＝eq \f(Δx,Δt)＝eq \f(150,3) m/s＝50 m/s，故C错误；浮标a、b间距为150 m，正好是常态下海浪表面波波长的eq \f(3,2)倍，则常态下浮标a到达最高点时，浮标b处在最低点，故D错误。 解析　由题图甲读出波长λ＝4 m，由题图乙读出周期T＝2 s，波速v＝eq \f(λ,T)＝eq \f(4,2) m/s＝2 m/s，故A、C错误；题图乙中，t＝0时刻，该质点经过平衡位置向上运动，而图甲中，Q点也经过平衡位置向上运动，故乙图可能是图甲中质点Q的振动图像，故B正确；波源的起振方向与离原点x3＝6 m的质点在t＝0时刻的振动方向相同，简谐波沿x轴正方向传播，则知离原点x3＝6 m的质点在t＝0时刻的振动方向向下，由此可知波源的起振方向为向下，故D错误。 解析　波沿直线由A向B传播，而且在A处质点到达波峰的时刻，B处质点刚好到达平衡位置且向y轴正方向运动，则A、B两质点的平衡位置的情形如图所示，设A、B间距为Δx，由题知Δx＝0.45 m，结合波形图可知，Δx＝eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(n＋\f(1,4)))λ(n＝0，1，2，…)，解得该波波长λ＝eq \f(4Δx,4n＋1)(n＝0，1，2，…)，结合题图可得该波的周期T＝0.4 s，则波速v＝eq \f(λ,T)＝eq \f(4Δx,T(4n＋1))＝eq \f(4.5,4n＋1) m/s(n＝0，1，2，…)。当n＝0时，v＝4.5 m/s，当n＝1时，v＝0.9 m/s，当n＝2时，v＝0.5 m/s，…。故A正确，B、C、D错误。 7．一列机械波在介质中传播，t＝0时的波的图像如图所示。O点为波源，振动周期为T，振幅为A，波沿x轴正方向传播，P点为波的图像上一点，对应坐标为eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(L，－\f(A,2)))。下列说法正确的是(　　) A．此时P点振动方向沿y轴正方向 B．此列波的波长为eq \f(4L,3) C．此列波的传播速度为eq \f(L,T) D．此列波的传播速度为eq \f(6L,5T) 解析　波沿x轴正方向传播，由“同侧法”可知，此时P点振动方向沿y轴负方向，A错误；由题图可设该波在t＝0时的波形表达式为y＝Asineq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(2π,λ)x＋δ))，代入点eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(0，\f(A,2)))和eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(L，－\f(A,2)))并结合题图所示波形得δ＝eq \f(π,6)，λ＝eq \f(6,5)L，B错误；波速v＝eq \f(λ,T)＝eq \f(6L,5T)，C错误，D正确。 解析　质点的振动方向与波的传播方向平行的波叫作纵波，质点的振动方向与波的传播方向相互垂直的波叫作横波，而在震源正上方地震波的传播方向竖直向上，所以，震源的正上方，地震波的纵波会引起地面上物体上下跳动，横波会引起地面上物体水平晃动，A正确；地震波的横波在介质中传播时，介质中的质点会沿垂直于波的传播方向运动，从而导致房屋倒塌，B错误；横波与纵波到达嘉峪关市的时间差为t＝eq \f(163,4) s－eq \f(163,6) s＝13.6 s，C正确；在地震发生时，建筑物做受迫振动，由共振发生的条件可知，建筑物的固有周期与地震波的振动周期越接近，建筑物的振幅越大，受到的损伤就越大，D错误。 解析　由图乙可知t＝0.75 s时质点P向下振动，由“同侧法”可判断出这列波沿x轴向左传播，由图甲可知λ＝4 m，由图乙可知T＝2 s，波速为v＝eq \f(λ,T)＝2 m/s，故A正确；该波沿x轴向左传播，则图甲中质点N的速度方向沿y轴正方向，故B正确；该波的周期T＝2 s，再经过t＝0.5 s，即t＝eq \f(1,4)T，质点L在负向最大位移处，质点N在正向最大位移处，二者位移方向相反，故C错误；再经过t＝1.75 s，即从开始经过0.75 s＋1.75 s＝2.5 s，根据振动图像可知质点P到达波峰，故D错误。 解析　两波源起振的时间差为Δt＝0.25 s，两波频率相同，波速大小相等，则波长相等，由题意并结合题图分析知，Δt时间内两列波的传播距离之差为Δx＝2.5 m－1.5 m＝1 m，则波的传播速度为v＝eq \f(Δx,Δt)＝4 m/s，故A正确；根据几何关系可知，虚线x＝1.5 m上各质点到两波源的路程差均为零，两波的周期均为T＝eq \f(1,f)＝0.5 s，则t＝0.25 s时S1处于平衡位置正向下振动，与S2振动方向相反，所以两波源在x＝1.5 m处引起各质点的振动步调相反，即虚线x＝1.5 m为振动减弱区，故B错误；两列波的波长均为λ＝eq \f(v,f)＝2 m，t＝1.0 s时，S1振动形成的波传播到的最远位置到S1的距离为d1＝vt＝4 m＝2λ，S1振动形成的波此时有两个波谷， 到S1的距离分别为r1＝d1－eq \f(3,4)λ＝2.5 m，r1′＝r1－λ＝0.5 m，t＝1.0 s时，S2振动形成的波传播到的最远位置到S2的距离为d2＝v(t－Δt)＝3 m＝1.5λ，S2振动形成的波此时只有一个波谷，且到S2的距离为r2＝d2－eq \f(3,4)λ＝1.5 m，如图所示，可知t＝1.0 s时波谷与波谷相遇的点共有2个，故C正确；结合B项分析可知，S1和S2连线上满足到两波源的路程差为波长的整数倍的点为振动减弱位置，即Δs＝|kλ|(k＝0，±1，±2，…)，则0≤|kλ|≤3 m(k＝0，±1，±2，…)，解得－eq \f(3,2)≤k≤eq \f(3,2)(k＝0，±1，±2，…)，即k＝0，±1，所以t＝1.0 s后S1和S2连线上有3个振动减弱的位置，故D错误。 解析　由图可知，两列波的波源的起振方向都沿y轴负方向，波长分别为λA＝0.2 m，λB＝0.4 m，可知两波的周期分别为TA＝eq \f(λA,v)＝0.5 s，TB＝eq \f(λB,v)＝1 s。由于t＝0时M点距A波波前0.5 m，距B波波前0.3 m，故两波传播到M点时经历的时间分别为ΔtA＝eq \f(0.5,0.4) s＝1.25 s，ΔtB＝eq \f(0.3,0.4) s＝0.75 s。当t＝2.5 s时，A波使M点已振动的时间为t－ΔtA＝1.25 s＝eq \f(5,2)TA，引起M点的位移yA＝0；B波使M点已振动的时间为t－ΔtB＝1.75 s＝1eq \f(3,4)TB，引起M点的位移yB＝2.0 cm，由波的叠加可知此时M点的位移yM＝yA＋yB＝2.0 cm。同理可得N点位移yN＝0。 解析　(1)超声波在介质2中传播时，根据图c可得波的周期 T＝1×10－5 s 由图b可得超声波在介质1中传播时的波长λ1＝1.5×10－2 m 波在两种介质中传播时周期不变，由波长、波速、周期关系有v1＝eq \f(λ1,T) 代入数据解得v1＝1.5×103 m/s。 (2)超声波从B传到C的时间为t1＝eq \f(Δx,v2)＝eq \f(0.75×10－2,1.0×103) s＝7.5×10－6 s 波传到C点时开始起振的方向向上，则到达波峰时还需要t2＝eq \f(T,4)＝2.5×10－6 s 则质点C第一次到达波峰的时间为t＝t1＋t2＝1.0×10－5 s。 解析　(1)由题图可知，波长λ＝8 m， 若波向右传播，Δt时间内传播距离s右＝eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(n＋\f(1,4)))λ， 故v右＝eq \f(s右,Δt)＝eq \f(\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(n＋\f(1,4)))×8,0.5) m/s＝(16n＋4) m/s(n＝0，1，2，…)； 若波向左传播，Δt时间内传播距离s左＝eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(n＋\f(3,4)))λ，故v左＝eq \f(s左,Δt)＝eq \f(\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(n＋\f(3,4)))×8,0.5) m/s＝(16n＋12) m/s(n＝0，1，2，…)。 (2)若波向左传播，且3T<Δt<4T，则必有3λ<s左<4λ，故n＝3，v左＝(16n＋12) m/s＝60 m/s。 (3)若波速v＝68 m/s，则s＝v·Δt＝68×0.5 m＝34 m＝eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(4＋\f(1,4)))λ，故波向右传播。 答案　(1)25 m/s　沿x轴正向传播　(2)y＝2sineq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(2.5πt＋\f(5π,6))) cm　eq \f(20,3) m 解析　(1)由图乙可知，t＝0.4 s时刻，质点A振动方向向下，由图甲可知波沿x轴正向传播； 由图甲可知波长λ＝20 m，由图乙可知周期T＝0.8 s，所以波速v＝eq \f(λ,T)＝25 m/s。 (2)从t＝0到t＝0.4 s经过半个周期，则P点振动经过的路程为2A，结合t＝0.4 s时P点的振动状态知，t＝0时刻，P点纵坐标为eq \f(A,2)，向下振动，由三角函数知P点初相位φ0＝eq \f(5π,6) 而ω＝eq \f(2π,T)＝2.5π rad/s 所以P点振动方程为 y＝2sineq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(2.5πt＋\f(5π,6))) cm 由图乙知质点A的振动方程为 y＝2sin(2.5πt) cm 则A、P两质点振动的相位差为eq \f(5,6)π 可知A、P平衡位置相距，xAP＝eq \f(5,6)π×eq \f(λ,2π)＝eq \f(25,3) m 则xP＝xA－xAP＝15 m－eq \f(25,3) m＝eq \f(20,3) m。 $$