第三章 机械波 章末过关检测(三)-【优学精讲】2025-2026学年高中物理选择性必修第一册教用课件（人教版）

章末过关检测(三) 1 √ (时间：75分钟　分值：100分) 一、单项选择题：本题共7小题，每小题4分，共28分。在每小题给出的四个选项中，只有一项符合题目要求。 1．水波通过窄缝时发生图示现象，这是水波的(　　)   A．干涉现象　　　　　　 B．衍射现象 C．反射现象 D．折射现象 解析：水波通过窄缝时，能绕过阻碍物，窄缝处相当于一个新的波源，使波能继续向前传播，该现象属于衍射现象。 4 5 6 7 8 1 9 10 12 11 2 3 15 14 13 章末过关检测 √ 2．下列说法正确的是(　　) A．单摆的回复力是由重力和绳的拉力的合力提供的 B．物体在做受迫振动时，振动频率一定等于驱动力的频率 C．两列波发生干涉，振动加强区质点的位移总比振动减弱区质点的位移大 D．因衍射是波特有的特征，所以波遇到障碍物时一定能发生明显衍射现象 4 5 6 7 8 9 10 12 11 2 3 1 15 14 13 章末过关检测 解析：重力沿切线方向的分力提供单摆做简谐运动的回复力，故A错误；在受迫振动中，物体振动的频率一定等于驱动力的频率，故B正确；两列波发生干涉，振动加强区质点的振幅总比振动减弱区质点的振幅大，不能说振动加强区质点的位移总比振动减弱区质点的位移大，故C错误；当孔、缝的宽度与波长差不多或者比波长还小时，就能够发生明显的衍射现象，故D错误。 4 5 6 7 8 9 10 12 11 2 3 1 15 14 13 章末过关检测 √ 3．人类最先进的“詹姆斯·韦伯”太空望远镜已为人类拍摄了许多早期古老宇宙的照片，其主要利用多普勒原理。多普勒效应在科学研究、工程技术和医疗诊断等各方面有着十分广泛的应用。关于多普勒效应、波的干涉和衍射，下列说法错误的是(　　) A．有经验的战士从炮弹飞行的尖叫声就能判断飞行的炮弹是接近还是远离，这是利用了多普勒效应 B．某一遥远星球离地球远去，那么地球上接收到该星球发出光的波长要变短 C．两列波发生干涉时，振动加强点的振幅一定增大 D．水波遇到障碍物能绕过障碍物继续传播是衍射现象 4 5 6 7 8 9 10 12 11 2 3 1 15 14 13 章末过关检测 解析：根据炮弹的声音频率的变化判断接近还是远离，是多普勒效应，故A正确，不符合题意；星球远离地球，根据多普勒效应，地球接收到的光的频率会变小，则波长变长，故B错误，符合题意；两列波发生干涉时，振动加强点振幅一定增大，故C正确，不符合题意；水波绕过障碍物继续传播是衍射现象，故D正确，不符合题意。 4 5 6 7 8 9 10 12 11 2 3 1 15 14 13 章末过关检测 √ 4．汽车无人驾驶技术常用的是ACC自适应巡航控制，其使用的传感器主要是毫米波雷达，该雷达会发射和接收调制过的无线电波。如图所示，无人车与前车沿同一道路同一方向做匀速直线运动。若无人车上的雷达发射和接收的无线电波的频率分别为f和f′，则下列说法不正确的是(　　)   A．当无人车与前车都静止时，f′一定等于f B．当无人车速度等于前车的速度时，f′一定等于f C．当无人车速度大于前车的速度时，f′一定小于f D．当无人车速度小于前车的速度时，f′一定小于f 4 5 6 7 8 9 10 12 11 2 3 1 15 14 13 章末过关检测 解析：根据多普勒效应可知，当无人车与前车都静止时，f′一定等于f，同理，当无人车速度等于前车的速度时，f′一定等于f，故A、B正确，不符合题意；当无人车速度大于前车的速度时，两车靠近，根据多普勒效应可知，f′一定大于f，故C错误，符合题意；当无人车速度小于前车的速度时，两车远离，根据多普勒效应可知，f′一定小于f，故D正确，不符合题意。 4 5 6 7 8 9 10 12 11 2 3 1 15 14 13 章末过关检测 √ 5．两列相干水波的干涉图样如图所示，图中的实线表示波峰，虚线表示波谷。已知两列波的振幅均为5 cm，C点是BE连线的中点，下列说法正确的是(　　)   A．图示时刻A、B两点的竖直高度差为10 cm B．P点保持静止不动 C．C为振动减弱点 D．再过半个周期，E点变为减弱点 4 5 6 7 8 9 10 12 11 2 3 1 15 14 13 章末过关检测 4 5 6 7 8 9 10 12 11 2 3 1 15 14 13 章末过关检测 √ 6．如图所示，S1、S2为两个振动情况完全一样的波源，两列波的波长都为λ，它们在介质中产生干涉现象，S1、S2在空间共形成了5个振动加强的区域，如图中实线所示。P、Q是振动加强区域中的点，下列说法正确的是(　　)   A．Q点到两波源的距离差等于2λ B．S1波在该区域传播速度更大 C．P点此时刻振动最强，过半个周期后，振动变为最弱 D．两波源之间的距离一定在3个波长到4个波长之间 4 5 6 7 8 9 10 12 11 2 3 1 15 14 13 章末过关检测 解析：由题意可知，S1、S2在空间共形成了5个振动加强的区域，S1、S2为两个振动情况完全一样的波源，振动加强点到两波源的距离差是波长的整数倍，题图中直线上各点到两个波源的距离相等，则P点到两波源的距离差等于λ，Q点到两波源的距离差等于2λ，故A正确；两列波在同一介质中传播，则传播速度相等，故B错误； 因为S1、S2为两个振动情况完全一样的波源，P点振动始终加强，所以过半个周期后，P点振动仍然加强，故C错误；因为S1、S2在空间共形成5个振动加强的区域，所以波程差大于2个波长，但又小于3个波长，则两波源之间的距离一定在2个波长到3个波长之间，故D错误。 4 5 6 7 8 9 10 12 11 2 3 1 15 14 13 章末过关检测 √ 7．一列简谐横波沿x轴正方向传播，某时刻的波形如图中实线所示，经0.05 s后，其波形如图中虚线所示。已知该波的周期大于0.05 s，下列说法不正确的是(　　)   A．波速一定为80 m/s B．振幅一定为4 cm C．波长一定为16 m D．频率一定为5 Hz 4 5 6 7 8 9 10 12 11 2 3 1 15 14 13 章末过关检测 4 5 6 7 8 9 10 12 11 2 3 1 15 14 13 章末过关检测 √ 二、多项选择题：本题共3小题，每小题6分，共18分。在每小题给出的四个选项中，有多项符合题意，全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有错选的得0分。 8．一轻质弹性绳呈水平状态，M为绳的中点，现绳左、右两端点P、Q同时开始上下振动，一段时间后产生的波形如图所示，若两列波的振幅均为A，则下列判断正确的是(　　) A．左、右两列波的频率之比为1∶2 B．P、Q两端点开始振动的方向相反 C．两列波相遇时会产生明显的干涉现象 D．M点在振动过程中相对平衡位置的最大位移大小为2A √ √ 4 5 6 7 8 9 10 12 11 2 3 1 15 14 13 章末过关检测 4 5 6 7 8 9 10 12 11 2 3 1 15 14 13 章末过关检测 √ 9．生活中常见“蜻蜓点水”的现象，某同学观察到平静的湖水面上蜻蜓点水后水面开始上下做简谐运动，在水面上激起的水波的波长为0.8 m。水面上蜻蜓点水处右侧有两片树叶，其振动图像如图甲、乙所示。两片树叶之间的距离可能为(　　)   A．1.2 m B．1.4 m C．1.8 m D．2 m √ 4 5 6 7 8 9 10 12 11 2 3 1 15 14 13 章末过关检测 4 5 6 7 8 9 10 12 11 2 3 1 15 14 13 章末过关检测 √ 10．一列简谐横波沿x轴正方向传播，图1是波传播到x＝5 m的M点时的波形图，图2是质点N(x＝3 m)从此时刻开始计时的振动图像，Q是位于x＝ 10 m处的质点。下列说法正确的是(　　)   A．这列波的传播速度是1.25 m/s B．t＝8 s时质点Q首次到达波峰位置 C．当Q点第一次出现波峰时，P点通过的路程为80 cm D．该简谐横波的起振方向为y轴正方向 √ 4 5 6 7 8 9 10 12 11 2 3 1 15 14 13 章末过关检测 4 5 6 7 8 9 10 12 11 2 3 1 15 14 13 章末过关检测 三、非选择题：本题共5小题，共54分。 11．(6分)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)图中可观察到波的________。 A．干涉 B．衍射 C．折射 D．反射 解析：题图中可观察到水波通过障碍物上的狭缝后在水面继续传播，是波的衍射。 B 4 5 6 7 8 9 10 12 11 2 3 1 15 14 13 章末过关检测 (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 解析：水面各点的振动均为受迫振动，频率由驱动力决定，与水体自身性质无关。 D 4 5 6 7 8 9 10 12 11 2 3 1 15 14 13 章末过关检测 (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________(选填“频率”“波长”或“波速”)增大。 解析：若使波源保持振动情况不变并同时向狭缝靠近，根据多普勒效应可知，相比于波源静止，狭缝右侧水波的频率变大，波速不变，由公式v＝λf可知，波长减小。 频率 4 5 6 7 8 9 10 12 11 2 3 1 15 14 13 章末过关检测 12．(10分)如图甲所示，两振动情况相同的波源M、N相距1.0 m，波源激起的横波波长为0.8 m，其振动图像如图乙所示，求： (1)波的传播速度大小v；(5分) 答案：0.4 m/s　 4 5 6 7 8 9 10 12 11 2 3 1 15 14 13 章末过关检测 (2)M、N连线间振动加强点个数及位置。(5分) 解析：由于两波源的振动情况相同，所以M、N连线间振动加强点与M、N的距离差等于波长的整数倍，则有Δx＝nλ＝0.8n(m)(n＝0，±1，±2，…) 由几何关系可得M、N连线间振动加强点与M、N的距离差范围为 －1 m<Δx<1 m 可知M、N连线间有3个振动加强点；位置分别为：距离M点0.1 m处，距离M点0.5 m处，距离M点0.9 m处。 答案：见解析 4 5 6 7 8 9 10 12 11 2 3 1 15 14 13 章末过关检测 13．(12分)某超声波在玻璃中的波速为5 000 m/s，波长为5×10－3 m，该超声波在空气中的波速为340 m/s，求：   (1)该超声波在空气中的波长；(6分) 答案：3.4×10－4 m　 13 4 5 6 7 8 9 10 11 2 3 1 12 15 14 章末过关检测 答案：图见解析 13 4 5 6 7 8 9 10 11 2 3 1 12 15 14 章末过关检测 14．(12分)一列沿x轴正方向传播的简谐波，在t＝0时的波形图如图所示，已知这列波的周期为0.4 s，求：   (1)这列波的波速；(3分) 答案：10 m/s　 4 5 6 7 8 9 10 11 2 3 1 12 15 14 13 章末过关检测 (2)质点B第一次到达波峰的时间及这段时间内B通过的路程；(4分) 答案：0.7 s　9 cm 4 5 6 7 8 9 10 11 2 3 1 12 15 14 13 章末过关检测 (3)质点A的振动方程。(5分) 答案：y＝3sin (5πt＋π)cm 4 5 6 7 8 9 10 11 2 3 1 12 15 14 13 章末过关检测 15．(14分)如图所示，图中实线和虚线分别是x轴上沿x轴正方向传播的一列简谐横波在t＝0和t＝0.03 s时刻的波形图，求： (1)该波的波长和振幅；(4分) 解析：由题图可知振幅为5 cm，波长为1.2 m。 答案：1.2 m　5 cm　 4 5 6 7 8 9 10 11 2 3 1 12 15 14 13 章末过关检测 (2)该波的波速；(5分) 答案：40n＋30(m/s)(n＝0，1，2，…)　 4 5 6 7 8 9 10 11 2 3 1 12 15 14 13 章末过关检测 (3)该波的周期。(5分) 4 5 6 7 8 9 10 11 2 3 1 12 15 14 13 章末过关检测 解析：由于振幅是5 cm，A点是波峰与波峰相遇点，则A点相对于平衡位置高10 cm，B点是波谷与波谷相遇点，则B点相对于平衡位置低10 cm，所以A、B两点间的竖直高度相差20 cm，故A错误；P点为波峰和波谷相遇的位置，为振动减弱点，且两列波的振幅相等，则P点保持静止不动，故B正确；由于C点为BE连线的中点，可知此时刻C点恰好位于两列波的平衡位置，经过 eq \f(T,4) ，C点恰好位于两列波的波峰与波峰的重叠处，即C点属于振动加强点，故C错误；由题图可知，E点为振动加强点，再过半个周期，E点仍为振动加强点，故D错误。 解析：波向右传播，故t＝ eq \f(1,4) T＋nT(n＝0，1，2，…)，得T＝ eq \f(0.2,1＋4n) s(n＝0，1，2，…)，因为 T>0.05 s，故n只能取0，T＝0.2 s，再根据题图可得λ＝ 16 m，得到 v＝80 m/s，A、C正确；由题图可知振幅为2 cm，B错误；根据A选项计算结果T＝0.2 s可知频率为 5 Hz，D正确。 解析：由题图可知 eq \f(λ左,λ右) ＝ eq \f(2,1) ，两列波的传播速度相同，根据v＝λf可知左、右两列波的频率之比为1∶2，故A正确；由题图可知，左侧波起振方向为向下，右侧波起振方向为向上，故B正确；由于两列波的频率不同，相遇后不会产生明显的干涉现象，故C错误；两列波在M点相遇时，M点的振动并不总是加强或减弱，当两列波的波峰或波谷同时传播到M点时，会出现相对平衡位置的最大位移，大小为2A，故D正确。 解析：由题图可知树叶振动的周期T＝0.4 s，则波速v＝ eq \f(λ,T) ＝2 m/s，当波由乙传向甲时，间距x＝v eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(3T,4)＋nT)) (n＝0，1，2，…)，当n＝1时有x＝1.4 m，故B正确；当波由甲传向乙时，间距x＝v eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(T,4)＋mT)) (m＝0，1，2，…)，当m＝2时有x＝1.8 m，故C正确；当间距为1.2 m时，结合上述可以解得n＝0.75，m＝1.25，故A错误；当间距为2 m时，结合上述可以解得n＝1.75，m＝2.25，故D错误。 解析：这列波的波长为4 m，周期为4 s，则传播速度v＝ eq \f(λ,T) ＝1 m/s，A错误；当x＝2 m处的波峰传到Q点时，Q点首次到达波峰位置，所用时间t＝ eq \f(xPQ,v) ＝ eq \f(10－2,1) s＝8 s，B正确；当Q点第一次出现波峰时，P点振动时间为2T，则P点通过的路程s＝8A＝80 cm，C正确；由波形图可知此时M点刚起振且振动方向向下，则可知该简谐横波的起振方向为y轴负方向，D错误。 解析：根据题图乙可知，该波周期T＝2.0 s，则波的传播速度大小v＝ eq \f(λ,T) ＝0.4 m/s。 解析：由题可知，该波的频率f＝ eq \f(v玻,λ玻) ＝ eq \f(5 000,5×10－3) Hz＝1×106 Hz 在不同的介质中，波的频率不变，故该波在空气中的波长λ空＝ eq \f(v空,f) ＝ eq \f(340,1×106) m＝3.4×10－4 m。 解析：该波应在原波形的基础上向右移动的距离Δx＝v玻Δt＝5 000× eq \f(3,2) ×1×10－6 m＝7.5×10－3 m＝ eq \f(3,2) λ玻 即将原波形图向右平移 eq \f(λ,2) 即可，大致如图中虚线所示。 (2)如图为某时刻该超声波在玻璃中的部分波形图，已知该超声波沿x轴正方向传播，请用虚线画出从此时刻起经过 eq \f(3,2) 周期后的波形图(图中O～ eq \f(3λ,2) 坐标范围内)。(6分) 解析：根据波速的计算公式v＝ eq \f(λ,T) 解得v＝10 m/s。 解析：波传到B点的位移x＝9 m－5 m＝4 m 波传到B点的时间t1＝ eq \f(x,v) ＝0.4 s 波传到B点后，质点B第一次到达波峰的时间 t2＝ eq \f(3,4) T＝0.3 s 由t＝0时刻到B第一次出现波峰的时间 t＝t1＋t2＝0.7 s 质点B通过的路程s＝3A＝3×3 cm＝9 cm。 解析：角频率ω＝ eq \f(2π,T) ＝5π rad/s 简谐波沿x轴正方向传播，t＝0时质点A正经过平衡位置向下振动，则振动方程为 y＝3sin (5πt＋π)cm。 解析：t＝0到t＝0.03 s时刻，波向右传播的距离x＝nλ＋ eq \f(3,4) λ(n＝0，1，2，…) 波速v＝ eq \f(x,Δt) ＝ eq \f(1.2n＋0.9,0.03) m/s＝40n＋30(m/s)(n＝0，1，2，…)。 解析：根据波速与周期的关系有T＝ eq \f(λ,v) ＝ eq \f(1.2,40n＋30) s(n＝0，1，2，…)。 答案： eq \f(1.2,40n＋30) s(n＝0，1，2，…) $