第三章 机械波 章末检测试卷(三)(课件PPT)-【步步高】2024-2025学年高二物理选择性必修第一册学习笔记（粤教版）

本高中物理课件系统梳理机械波单元核心知识，涵盖简谐横波传播规律、波长周期波速关系、振动与波形图像分析、干涉衍射条件及地震波应用等内容，通过例题解析串联知识点，构建“现象-规律-应用”的逻辑网络。 其亮点在于采用情境化例题与分层训练结合的复习策略，如通过“悬丝诊脉”机械波传播、地震波测量等真实情境题，训练波形平移法、同侧法等科学思维，培养模型建构与科学推理能力。分层设计满足不同学生需求，助力教师精准复习，提升知识应用与问题解决能力。

章末检测试卷(三) 1 一、单项选择题 1.(2023·河源市部分高中联考)“纸杯电话”是一种深受小朋友喜欢的科技小制作，如图所示将两个纸杯作为电话的听筒，将两纸杯底部用细线相连，当拉紧细线对着一个纸杯讲话时，另一端就可以听到讲话的声音，下列关于“纸杯电话”中声波传播的说法正确的是 A.空气中的声波是横波 B.声波从空气进入细线传播时，频率会发生变化 C.声波从空气进入细线传播时，速度会发生变化 D.若两个小朋友同时在“电话”两端讲话，声波相 遇时一定会发生干涉 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 √ 13 14 15 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 空气中的声波是纵波，故A错误； 机械波的振动频率由波源决定，其传播速度由介质决定，则声波从空气进入细线传播时，频率不变，波速发生变化，故B错误，C正确； 两列机械波发生干涉必须频率相同，两个小朋友讲话的频率不一定相同，则声波相遇时不一定会发生干涉，故D错误。 13 14 15 2.(2023·广东卷)渔船常用回声探测器发射的声波探测水下鱼群与障碍物。声波在水中传播速度为1 500 m/s，若探测器发出频率为1.5×106 Hz的声波，下列说法正确的是 A.两列声波相遇时一定会发生干涉 B.声波由水中传播到空气中，波长会改变 C.该声波遇到尺寸约为1 m的被探测物时会发生明显衍射 D.探测器接收到的回声频率与被探测物相对探测器运动的速度无关 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 根据多普勒效应可知，探测器接收到的回声频率与被探测物相对探测器运动的速度有关，而两列声波发生干涉的条件是频率相等，所以两列声波相遇时不一定发生干涉，故A、D错误； 声波由水中传播到空气中时，声波的波速发生变化，所以波长会发生改变，故B正确； 3.一简谐横波沿x轴传播，某时刻的波形如图所示，已知此时质点F的运动方向向下，则 A.此波沿x轴正方向传播 B.质点D此时向下运动 C.质点B将比质点C先回到平衡位置 D.质点E的振幅为零 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 简谐横波沿x轴传播，此时质点F的运动方向向 下，由波形平移法可知，该波沿x轴负方向传播， A错误； 质点D此时的运动方向与F的运动方向相同，即 向下运动，B正确； 此时质点B向上运动，而质点C在最大位移处，即将向下运动，则C先回到平衡位置，C错误； 此时质点E的位移为零，但振幅不为零，各个质点的振幅相同，D错误。 4.(2024·清远市高二期末)相距18 m的甲、乙两条船停在湖中，某时刻开始波源以0.2 Hz的频率上下振动，形成的水波可视为简谐横波，波源和甲、乙两船的相对位置如图所示，通过观察发现当甲船位于波谷时，乙船位于波峰，且两船之间还有一个波峰。下列说法正确的是 A.这列波的速度为2.4 m/s B.这列波的波长为15 m C.这列波的周期为0.5 s D.一段时间后甲船靠近乙船 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 当甲船位于波谷时，乙船位于波峰，且两船之间还有一个波峰，即两船之间的距离等于1.5个波长，得λ＝12 m，故B错误； 这列波的速度v＝λf＝2.4 m/s，故A正确； 甲、乙两船上下振动，不随波迁移，即甲、乙两船不会靠近，故D错误。 5.(2024·佛山市高二期中)某同学设计了如图甲所示的地震测量装置，水平方向X和竖直方向Y的构造相同。在某次测量中发现Y方向上位移传感器先出现图像，经过0.5 s后X方向上位移传感器也开始出现图像，其振动图像如图乙所示，已知当地P波的传播速度是6 km/s，S波的传播速度是4 km/s，则 A.X方向传感器接收到的是P波振动 B.该地震波的振动周期是0.1 s C.该次地震中心与测试点距离10 km D.两重球处于平衡位置时弹簧弹力均为0 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 P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S波振动，故A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B正确； 根据题意可知6 km/s×t＝4 km/s×(t＋0.5 s)，该次地震中心与测试点距离为x＝6 km/s×t＝6 km，故C错误； Y方向的重球处于平衡位置时弹簧弹力等于重球的重力，故D错误。 6.如图所示，实线为一列简谐横波在某一时刻的波形曲线，经过0.3 s后，其波形曲线如图中虚线所示。若波是沿x轴正方向传播的(周期大于0.3 s)，则该波的速度大小及周期分别为 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 由题图可得λ＝20 cm，因为波沿x轴正方向传播， 7.(2024·茂名市高二期末)一根粗细均匀同种材质的轻绳，右端固定在墙上，手握着绳左端O点。t＝0时刻，用力上下振动O点，产生一列向右传播的绳波，经过t＝4.0 s的时间，绳上的波形如图所示。若绳波为简谐波，绳子足够长，以O为原点沿绳子方向建立x轴，则t＝2.5 s时，下列区间中绳上各个质点中速度方向竖直向上的是 A.0.5 m<x<1 m B.0.75 m<x<1.25 m C.1.25 m<x<1.75 m D.1.5 m<x<2.0 m 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 根据题意可知该绳波的波长为λ＝1 m,4 s传播了4个波长的距离，故周期为T＝1 s， 13 14 15 t＝2.5 s时，绳波传播的距离为x＝vt＝1×2.5 m＝2.5 m，波形如图所示 则质点速度竖直向上的区间为0.75 m<x<1.25 m,1.75 m<x<2.25 m，B正确，A、C、D错误。 二、多项选择题 8.一列横波沿水平方向传播，质点A平衡位置位于x＝0.2 m处，质点P平衡位置位于x＝0.4 m处，质点A的振动图像如图甲所示，图乙是t＝0时该波的图像。下列说法正确的是 A.该波速为v＝2 m/s B.该波沿x轴正方向传播 C.t＝0时，质点P速度为零 D.当质点P处于波峰位置时， 质点A处于波谷位置 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 √ 13 14 15 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 结合题图甲，t＝0时质点A向下运动，由题图乙根据“上下坡”法可判断，该波沿x轴负方向传播，此时质点P速度为正方向最大，故B、C错误； 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 由题图乙知，质点P与质点A的平衡位置相距半个波长，所以当质点P处于波峰位置时，质点A处于波谷位置，故D正确。 9.(2023·广东省中山纪念中学高二校考)如图所示的实线和虚线分别为t＝0时刻A、B两列简谐横波沿x轴传播的波形图，两列波叠加并发生了干涉现象，下列说法正确的是 A.t＝0时刻，若A波使x＝0.2 m处质点沿y轴正 方向运动，则B波使x＝0.2 m处质点沿y轴负 方向运动 B.相邻两个振动加强点平衡位置相距0.2 m C.x＝0.5 m处为振动减弱点 D.两列波遇到尺寸小于0.4 m的障碍物会发生明显的衍射现象 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 √ √ √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 若A波沿x轴正方向传播，B波也沿x轴正方向传播，则两列波传播速度相同，叠加不会出现稳定的振动加强与振动减弱区域，因此两列波的传播方向一定相反。t＝0时刻，若A波使x＝0.2 m处质点沿y轴正方向 运动，则A波沿x轴正向传播，则B波一定沿x轴负方向传播，“同侧法”可以判断B波使x＝0.2 m处质点也沿y轴正方向运动，故A错误； 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 t＝0时刻，x＝0，x＝0.2 m为相邻的两个振动加强点，故B正确； x＝0.5 m处为波峰与波谷相遇点，为振动减弱点，故C正确； 两列波的波长为0.4 m，遇到尺寸小于0.4 m的障碍物会发生明显的衍射现象，故D正确。 10.在电视剧《西游记》中，孙悟空为朱紫国国王悬丝诊脉，中医悬丝诊脉悬的是“丝”，“诊”的是脉搏通过悬丝传过来的振动，即通过机械波判断出病灶的位置与轻重缓急。如图甲，假设“丝”上有A、B、C三个质点，坐标分别为xA＝0、xB＝0.4 m、xC＝1.4 m，A、B两质点运动的方向始终相反，波长大于0.6 m。t＝0时刻，朱紫国国王搭上丝线图中的质点A，质点A开始振动，其振动图像如图乙所示，产生的机械波沿丝线向孙悟空传播。关于该机械波，下列说法正确的是 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 A.波速为1.6 m/s B.t＝2 s时，质点C第一次运动到波峰 C.在t＝0到t＝2.25 s内，质点B通过的路程为3.5 mm D.若孙悟空将丝线的另一端搭在自己的脉搏上，他的脉搏振动频率为1 Hz， 则丝线中两列波相遇时能发生稳定的干涉现象 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 √ √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 因丝线两端波源的振动频率相同，所以能发生稳定的干涉现象，故D正确。 三、非选择题 11.(2022·广东卷)如图所示，某同学握住软绳的一端周期性上下抖动，在绳上激发了一列简谐波。从图示时刻开始计时，经过半个周期，绳上M处的质点将运动至______(选填“N”“P”或“Q”)处。加快抖动，波的频率增大，波速_______(选填“增大”“减小”或“不变”)。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 P 不变 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 经过半个周期，波向右传播半个波长，而M处质点只在平衡位置附近上下振动，恰好运动到最低点P处。波速是由介质决定的，与频率无关，波的频率增大，而波速仍保持不变。 12.(2023·珠海市斗门区第一中学期末)一列简谐横波沿x轴正方向传播，在t＝0时刻波形图如图甲所示，已知x＝0处的质点做简谐运动的图像如图乙所示，P是x＝10 m处的一个质点。在t＝0时刻x＝2 m处的质点向y轴______(填“正”或“负”)方向振动，该简谐横波的周期为_____ s，传播速度为_____ m/s，此后经过______ s质点P第一次出现在波峰。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 正 2 2 4.5 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 波沿x轴正方向传播，根据“同侧法”可知，在t＝0时刻x＝2 m处的质点沿y轴正方向振动；由题可知，该波的波长λ＝4 m，振动周期T＝2 s， 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 13.地震波既有纵波(P波)也有横波(S波)，纵波是推进波，横波是剪切波，地震波的纵波和横波频率相等。距离震源30 km的监测人员先感觉到上下颠簸，Δt＝3 s后感觉到左右摇晃，监测人员在左右摇晃时监测到了一列沿x轴负方向传播的地震横波。t1＝0时刻x轴上在0～4.5 km区间内的波形如图中实线所示，t2＝0.6 s时刻的波形如图中虚线所示，已知该地震横波的周期T＞0.5 s。求： (1)该地震横波传播速度的大小； 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 答案　3.75 km/s　 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 由波形图可知地震横波的波长λS＝3 km 13 14 15 又T>0.5 s，可得n＝0 解得vS＝3.75 km/s (2)该地震纵波的波长。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 答案　4.8 km 14.(2023·肇庆市高二期末)一列简谐横波沿x轴方向传播，如图甲所示是该简谐波在t＝0时刻的波形图，如图乙所示是该波上质点P的振动图像。求： (1)该简谐波的传播速度大小 和传播方向； 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 由题图甲、乙可知，该简谐波的波长λ＝0.8 m，周期T＝0.6 s， 由于此时质点P振动方向向下，根据波形平移法可得波的传播方向为沿x轴负方向。 (2)0～0.9 s时间内，质点P通过的路程。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 答案　60 cm 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 所以0～0.9 s时间内质点P经过的路程为 15.(2023·深圳市宝安中学高二期中)均匀介质中，波源位于原点的简谐横波在xOy水平面内传播，t＝0时刻，所有波峰、波谷的分布如图甲所示，其中实线表示波峰，虚线表示相邻的波谷，坐标(0,20 m)处的质点P处于波峰。质点P的振动图像如图乙所 示，z轴正方向竖直向上。求： (1)该波的传播速度大小； 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 答案　5 m/s　 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 题图乙为质点P的振动图像，则T＝4 s (2)坐标(0,40 m)处的质点M第一次处于波谷的时刻； 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 答案　6 s　 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 由题图甲可知当波谷传到坐标(0,40 m)处的质点M时，传播的距离为s＝30 m (3)坐标(10 m,0)处的质点N的振动方程及8.5 s末质点N在z轴上的坐标。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 将t＝8.5 s代入上式可得8.5 s末质点N在z轴上的坐标 BENKEJIESHU 本课结束 根据波长的计算公式可得λ＝＝ m＝1×10－3 m，当遇到尺寸约1 m的被探测物时不会发生明显衍射，故C错误。 这列波的周期T＝＝5 s，故C错误； A.0.5 m/s　0.4 s B. m/s　0.4 s C.0.5 m/s　1.2 s D. m/s　1.2 s 则(＋n)T＝0.3 s(n＝0,1,2…)，即T＝ s(n＝0,1,2…)， 周期大于0.3 s，所以n＝0，T＝0.4 s，波速v＝＝ m/s＝0.5 m/s，故选A。 则该绳波的波速为v＝＝ m/s＝1 m/s， 由题图甲知T＝0.2 s，由题图乙知λ＝0.4 m，则波速v＝＝2 m/s，故A正确； A、B两质点运动的方向始终相反，可知A、B两质点间的距离为nλ＋＝0.4 m(n＝0,1,2，…)，因波长大于0.6 m，可知n＝0，λ＝0.8 m，根 据λ＝vT，T＝1 s，可得v＝0.8 m/s，故A错误； 由题图丙可知，所有质点的起振方向均沿y轴负方向，所以质点C第一次运动到波峰的时间t＝＋T＝2.5 s，故B错误； 质点B从t＝0.5 s开始振动，在t＝0到t＝2.25 s内的运动时间为1.75 s＝1T，运动路程s＝7A＝3.5 mm，故C正确； 则该简谐横波的传播速度v＝＝ m/s＝2 m/s， 在t＝0时刻，离P点最近的波峰在x＝1 m处，质点P第一次出现在波峰时，经过的时间为t＝＝ s＝4.5 s。 由题意可得t2－t1＝(n＋)T(n＝0,1,2，…) 即T＝0.6 s，解得T＝0.8 s 地震横波传播速度为vS＝ 由题意得Δt＝－，解得vP＝6 km/s 又vP＝，解得λP＝4.8 km。 答案　 m/s　沿x轴负方向　 则波的传播速度为v＝＝ m/s＝ m/s， 由于t＝0.9 s＝T s＝×4A＝×4×10 cm＝60 cm。 由题知图甲中实线表示波峰，虚线表示 相邻的波谷，则有＝10 m 则波速v＝＝5 m/s 则需要的时间为t＝＝6 s 答案　z＝－2cos t(cm)　－ cm 由题图乙知T＝4 s，A＝2 cm， 则ω＝＝ rad/s 则坐标(10 m,0)处的质点N的振动方程为z＝－Acos ωt＝－2cos t(cm) z＝－2cos(×8.5)(cm)＝－ cm $