第三章机械波 单元练习 -2025-2026学年高二上学期物理人教版选择性必修第一册

第三章 机械波 单元练习 学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________ 一、单选题 1．某同学研究绳波的形成，取一条较长的软绳，用手握住一端水平拉直后，沿竖直方向抖动即可观察到绳波的形成。该同学先后两次抖动后，观察到如图中所示的甲、乙两个绳波情形。关于两次形成的绳波，下列判断正确的是（  ） A．波形甲的振幅比波形乙大 B．波形甲的周期比波形乙大 C．波形甲的形成时间比波形乙早 D．波形甲的起振方向与波形乙相同 2．如图所示，、、为一条弹性轻绳上的三点，且。时刻，波源开始起振，方向垂直于向上，振动规律为。此后，测得点开始振动的时刻为。下列说法正确的是（　 　） A．波长为 B．波传播速度为 C．点开始振时方向向下 D．时刻质点处在平衡位置 3．下列现象或事实属于衍射现象的是（   ） A．风从窗户进来 B．雪堆积在背风的屋后 C．听到墙外人的说话声 D．晚上看到水中月亮的倒影 4．干涉和衍射都是波特有的现象。图甲为水波的衍射实验，挡板A是固定的，挡板B可以上下移动。图乙为两列频率相同的横波相遇时某一时刻的情况，实线表示波峰，虚线表示波谷。下列说法正确的是（　　） A．甲图中不管挡板B处于什么位置，水波都能发生明显的衍射现象 B．甲图中挡板B向下移动少许，水波衍射现象更加明显 C．乙图中N点为振动减弱点 D．乙图中M点的位移不可能为零 5．下列关于机械波的说法正确的是（　　） A．产生多普勒效应的原因是波源频率发生了变化 B．在一个周期内，介质的质点所通过的路程等于振幅 C．发生干涉现象时，介质中振动加强点，振动的振幅最大，减弱点振幅可能为零 D．某一频率的声波，从空气进入水中时，波长和频率均增大 6．如图所示，S、a、b、c、d、e是间距为1m的6个质点，它们均静止于平衡位置．波源S在t=0时刻从平衡位置开始向上振动，形成向右传播的简谐横波，当t=1s时质点S第一次到达最高点，当t=4s时质点d开始起振，则（    ） A．这列波的频率是4Hz B．这列波的波速是4m/s C．t=4.9s时，质点a的速度方向向上 D．t=4.9s时，质点c的加速度方向向上 7．一列简谐横波沿x轴正方向传播，时的波形如图所示，已知波的周期为12s，P、Q两质点平衡位置的坐标分别为，。则后，P、Q两质点第1次速度相同的时刻是（　　） A．3s B．4s C．4.75s D．6s 8．如图所示，S为水面上一波源，M、N是两块挡板，两板中间有一狭缝，此时观察不到A点振动，为了能观察到A点的振动，可采用的方法是（　　） A．减大波源的振幅 B．减小狭缝的距离 C．将波源S向左移 D．将N板向右移 9．水面上存在两频率相同振幅均为1cm的两个波源a和b，它们之间的距离为14m（e点位于ab连线的中点处）。两波源从t=0时刻开始同时从平衡位置向上振动，t=4.5s时，水面上第一次观察到如图所示的分布（实线代表波峰，虚线代表波谷）。下列说法正确的是（　　） A．波的传播速度为2m/s B．图中所标c点和d点为振动加强点 C．t=4.5s时，e点处质点刚好经过平衡位置向上振动 D．从t=0到t=4.5s的时间内，e点处质点通过的路程为2cm 10．如图所示是主动降噪耳机的降噪原理图。在耳机内有专门用于收集环境噪声的麦克风，耳机收集环境噪声后通过电子线路产生与环境噪声相位相反的降噪声波，再与环境噪声叠加，从而实现降噪效果。如图是理想的降噪过程，实线对应环境噪声，虚线对应耳机产生的等幅反相降噪声波，则此图中的（　　）    A．降噪过程属于多普勒效应 B．降噪声波频率等于环境噪声频率 C．降噪过程属于声波的干涉且P点振动加强 D．P点空气经一个周期向外迁移距离为一个波长 二、多选题 11．关于机械波和机械振动的下列说法正确的是(　　) A．有机械振动就有机械波 B．有机械波，则一定有机械振动 C．机械波就是质点在介质中的运动路径 D．在波传播方向上各个质点都有相同的振动频率和振幅 12．如图所示，在坐标原点的波源S产生了一列沿x轴正方向传播的简谱横波，波速v=40m/s，已知t=0时，波刚好传播到x=40m处，在x=80m处有一接收器（图中未画出），则下列说法正确的是（　　） A．波源S开始振动的方向为y轴正方向 B．该波的波长为20m，周期为0.5s C．x=85m处的质点在t=1.5s时第一次处于波峰位置 D．若波源S向x正方向运动，则接收器接收到的波的频率大于2Hz 13．图甲为中国京剧中的水袖舞表演，若水袖的波浪可视为简谐横波，图乙为该简谐横波在时刻的波形图，P、Q为该波上平衡位置相距的两个质点，此时质点P位于平衡位置，质点Q位于波峰未画出，且质点P比质点Q先振动。图丙为图乙中P点的振动图像。已知该波的波长在至1m之间，袖子足够长，则下列说法正确的是（　　） A．该波沿x轴负方向传播 B．该波的传播速度为 C．质点Q的振动方程为 D．若该波遇到一障碍物能发生明显的衍射现象，则该障碍物的尺寸可能为60cm 14．如图是水面上两列频率相同的波在某时刻的叠加情况，以波源S1、S2为圆心的两组同心圆弧分别表示同一时刻两列波的波峰（实线）和波谷（虚线），S1的振幅A1=3cm，S2的振幅A2=2cm，则下列说法正确的是（　　） A．质点D是振动减弱点 B．质点A、D在该时刻的高度差为10cm C．再过半个周期，质点B、C是振动加强点 D．质点C此刻以后将向下振动 15．振源S在O点沿竖直方向做简谐运动，频率为10 Hz，t＝0时刻向右传播的简谐横波如图所示(向左传播的简谐横波图中未画出)．则以下说法正确的是________ A．该横波的波速大小为20 m/s B．t＝0时，x＝1 m处的质点振动方向向上 C．t＝0.175 s时，x＝－1 m处的质点处在波峰位置 D．若振源S向右匀速运动，在振源S右侧静止的接收者接收到的频率小于10 Hz E．传播过程中该横波遇到小于2 m的障碍物或小孔都能发生明显的衍射现象 三、填空题 16．下图是某绳波形成过程示意图，1、2、3、4……为绳上的一系列等间距的质点，绳处于水平方向．质点1在外力作用下沿竖直方向做简谐运动，带动2、3、4……各个质点依次上下振动，把振动从绳的左端传到右端．t＝0时质点1开始竖直向上运动，质点振动周期为T．经过四分之一周期，质点5开始运动，此时质点1对其平衡位置的位移为6cm．则当t=时质点5的运动方向为 ，当t=时质点9运动的路程为 cm ． 17．有一波源在某介质中做周期为T，振幅为A的简谐运动，形成波速为v的简谐横波，则波在时间内传播的距离为 ，介质中的质点在时间内通过的最大路程为 。 四、解答题 18．已知声波的速度为340m/s，有一辆汽车以10m/s的速度匀速行驶，在其正前方有一陡峭山崖，汽车鸣笛时并同时以a=10m/s2的加速度加速，1s后司机听到回声，此时汽车到山崖的距离有多远？ 19．某均匀介质中，波源位于水平面xOy的O点，时波源开始沿垂直于水平面的z轴（z轴正方向竖直向上）从处开始做简谐运动，振动方程为cm，水平面上P点的坐标是（+9m，+12m），Q点的坐标是（0，+12m），经时间t0，在、区域中第二次形成如图所示波面分布图（实线表示波峰，虚线表示相邻的波谷） （1）求波速v，周期T和时间t0； （2）若在Q点放一个也沿z轴方向做简谐运动的波源，其振动方程为cm，求振动稳定后P点在1.7s内的路程。      20．正在报警的警钟每隔响一声，声波在空气中的速度，警钟已响了很久，问在内： （1）如果警钟不动，某人乘坐速度的汽车向警钟接近，能听到几次钟响； （2）如果某人不动，汽车带着警钟以的速度向人接近，人能听到几次钟响； （3）如果人和警钟都以的速度相互接近或远离，人分别能听到几次钟响。 试卷第1页，共3页 试卷第1页，共3页 学科网（北京）股份有限公司 《第三章 机械波 单元练习》参考答案 题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 B A C C C C B B A B 题号 11 12 13 14 15 答案 BD BCD CD BD ABE 1．B 【详解】A．由图可知波形甲的振幅比波形乙小，A错误； B．甲乙两绳波在同一介质中传播，波速相等，波形甲的波长比波形乙的大，根据，波形甲的周期大于波形乙的周期，B正确； C．波形乙的形成时间比波形甲早，C错误； D．波形甲的起振方向向下，波形乙的起振方向向上，D错误。 故选B。 2．A 【详解】AB．由于P点到N点的距离为2m，从P点传到N点的时间为2s，故该波的波速 根据振动方程可得其周期为 故波长为 A正确，B错误； C．点开始振动时方向与波源相同，故点开始振时方向向上，C错误； D．M点开始振动的时间 时刻质点振动的时间 结合振动方程可知，此时M点在最大位移处，而不是平衡位置，D错误。 故选A。 3．C 【详解】波在传播过程中偏离直线传播绕过障碍物的现象称为波的衍射。故听到墙外人的说话声是声波的衍射现象，而看到水中月亮的倒影是光的反射现象，风从窗户进来以及雪堆积在背风的屋后都与衍射无关。 故选C。 4．C 【详解】AB．当波长与孔的尺寸相差不大时，能够发生明显衍射现象，当波长一定时，减小孔的尺寸至与波长差不多时就能够发生明显衍射现象，可知，甲图中挡板B向上移动少许，水波衍射现象更加明显，故A B错误； C．乙图中N点位置是波峰与波谷叠加，可知，乙图中N点为振动减弱点，故C正确； D．乙图中M点位置是波峰与波峰叠加，可知，乙图中M点为振动加强点，令两波的振幅分别为、，则M点的振幅为，M点的位移的变化范围为，即乙图中M点的位移可能为零，故D错误。 故选C。 5．C 【详解】A．产生多普勒效应的原因是振源与观察者之间距离变化，使观察者接收的频率发生了变化，但波源频率并不改变，故A错误； B．质点简谐振动时，一个周期内通过的路程是振幅的4倍，故B错误； C．发生干涉现象时，介质中振动加强点振幅最大，减弱点振幅最小，若两列波的振幅相等，减弱点的振幅可能为零，故C正确； D．波速由介质决定，频率由波源决定，当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。 故选C。 6．C 【详解】AB．当t=1s时质点s第一次到达最高点，当t=4s时质点d开始起振可知该波的周期为T=4s，波长为λ=4m，则频率 波速 故AB错误； C．在t=4.9s这一时刻质点a已经振动了3.9s时间，此时a质点正从波谷向平衡位置运动，速度方向向上，故C正确； D．在t=4.9s这一时刻质点c已经振动了1.9s时间，此时c质点正从波峰向平衡位置运动，加速度方向向下。故D错误。 故选C。 7．B 【详解】设平衡位置的横坐标为2m处的质点称为M质点，则当M质点处于平衡位置时，P、Q两质点速度相同，又因为波沿x轴正方向传播，则M质点从0时刻起至第一次到达平衡位置经历的时间 故选B。 8．B 【详解】观察不到A点振动，说明衍射现象不明显，而发生明显衍射现象的条件是孔、缝的宽度或障碍物的尺寸与波的波长相比差不多或比波长更小，因此要使衍射现象变得明显，可以减小波源的频率以增大波长，或将N板向左移减小狭缝的尺寸。 故选B。 9．A 【详解】A．由图可知 解得 t=0时刻开始波源从平衡位置向上振动，从t=0到t=4.5s的时间内波传播的距离为 波的传播速度为 故A正确； B．图中所标c点和d点到两波源的距离差为 所以为振动减弱点，故B错误； C．由 所以 t=4.5s时，波传播到e点从平衡位置向上振动，振动的时间为 波的周期 由，可知t=4.5s时，e点处质点刚好经过平衡位置向下振动，故C错误； D．两列波传到e点后，e点振动加强，振幅为2A，因此从t=0到t=4.5s的时间内，e点处质点通过的路程为 故D错误。 故选A。 10．B 【详解】ABC．由题图可知，降噪声波与环境声波波长相等，在同一种介质中传播速度相等，则频率相同，叠加时发生干涉现象，由于两列声波振幅相同、相位相反，所以振动减弱，起到降噪作用，点振动减弱，故AC错误，B正确； D．波传播过程质点并不随波迁移，故D错误 故选B。 11．BD 【详解】有机械波必有机械振动，而有机械振动若没介质不会形成机械波．故A错误，B正确；波的传播速度与介质有关，而质点的振动速度与波的传播速度无关，质点不会随波迁移，故C错误；波传播方向上不同质点的振动频率和振幅是相同的．故D正确； 12．BCD 【详解】A．波沿x轴正方向传播，运用波形平移法可知，由图中x=40m处质点的起振方向为沿y轴负方向，则波源开始振动时方向沿y轴负方向。故A错误。 B．由图读出波长为λ=20m，周期为 故B正确； C．从图示位置到x=85m处的质点第一次处于波峰位置时间 故C正确； D．该波的频率为 若波源S向x正方向运动，根据多普勒效应，则接收器接收到的波的频率大于2Hz，故D正确。 故选BCD。 13．CD 【详解】A．根据图丙可知，时刻，质点P沿y轴正方向振动，根据同侧法可知该波沿x轴正方向传播，故A错误； B．因为P点比Q点先振动，所以Q点在P点右侧，根据题意可知 整理得 又因为该波波长在至1m之间，所以 该波的传播速度为 故B错误； C．圆频率为 因此点Q的振动方程为 故C正确； D．根据明显衍射的条件可知，当障碍物的尺寸小于波长或与波长接近时，该波将发生明显衍射，故D正确。 故选CD。 14．BD 【详解】A．两列频率相同的波，质点D为两列波的波谷与波谷相遇，则是振动加强点，故A错误； B．图示时刻，质点的位移为 质点的位移为 故质点、在该时刻的高度差为，故B正确； C．B、C两质点为波峰与波谷相遇，即为振动减弱点，振动的干涉图象是稳定的，则一直是振动减弱点，故C错误； D．质点是振动减弱点，此刻在上方最大位移处，故质点此刻以后将向下振动，故D正确。 故选BD。 15．ABE 【详解】A．由图可知，该波的波长是2m，波速大小为 A正确； B．波向右传播，根据波形的平移法得知，t=0时，x=1m处的质点振动方向向上，B正确； C．该波的周期 所以 t=0时，x=-1m处的介质点与t=0时，x=1m处的介质点振动方向相同，t=0时，x=1m处的质点振动方向向上，经过后质点达到最低点，位于波谷的位置，所以t=0.175s时，x=-1m处的质点也处在波谷位置，C错误； D．若振源S向右匀速运动，在振源S右侧静止的接收者接单位时间内收到的波的个数增大，所以频率大于10Hz，D错误； E．根据发生明显衍射的条件，传播过程中波只有遇到小于2m或与2m差不大的障碍物或小孔都能发生明显的衍射现象，E正确。 故选ABE。 16． 竖直向上； 18 【详解】经过T时，质点1从平衡位置运动到波峰，此时质点5刚开始振动，由于后一个质点重复前一个质点的振动，由于质点1开始竖直向上振动，故质点5开始振动时也是竖直向上振动． 当 时质点已经振动了时间，而质点在一个周期内通过的路程是4A，则时质点9运动的路程为 S=3A=18cm． 点睛：掌握简谐波传播过程中，“后一个质点重复前一个质点的振动”、“一个周期内质点通过的路程为4A”是解决此类问题的关键所在． 17． 【详解】[1][2]波在时间内传播的距离为 质点越靠近平衡位置振动的速度越大，根据 在时刻的位移 在所以介质中的质点在时间内通过的最大路程为 18．162.5m 【详解】画出汽车与声音运动过程示意图如图所示 设汽车在A点鸣笛，在C点听到回声，汽车由A到C的位移为x1，C到山崖的距离为x2，汽车从鸣笛到司机听到回声的时间为t，则， 联立解得 19．（1）30m/s，0.2s,0.45s;（2）340cm 【详解】（1）由振动方程可知 由波面图可知 所以波速 波传至处所用时间 波传至处至第一次出现波峰的时间 所以 （2）OP的距离为15m，QP的距离为9m。由Q点波源振动方程可知其振动产生的波的频率和波长与O点波源振动产生的波的频率和波长相等。则 两波源起振方向相同，可知两波在P点振动加强。 所以振动稳定后P点在1.7s内的路程为 20．（1）635次；（2）637次；（3）相互接近：675次；相互远离：533次 【详解】（1）警钟每隔响一声，发出响声的等效频率 警钟不动，即波源静止，则响声的等效波长（两次响声间的距离）不变，即 不变，而响声相对于人的传播速度和人的运动方向相反，因此响声相对于人的速度变为，所以人接收到的响声的等效频率为 因此内听到的钟响次数 次次 （2）声源向前运动，运动方向和声波的传播方向相同，则响声的等效波长变短 若人静止不动，则响声相对于人的速度没有发生变化，则人接收到的响声的等效频率 因此内听到的钟响次数 次次 （3）人和警钟相互接近时，声源运动方向和响声传播方向相同，则响声的等效波长变短， 人的运动方向和响声的传播方向相反，则声速相对于人增大，为，则人接收到的响声的等效频率 因此内听到的钟响次数 次次 人和警钟相互远离时，声源运动方向和响声传播方向相反，则响声的等效波长变长， 人的运动方向和响声的传播方向相同，则声速相对于人减小，为，则人接收到的响声的等效频率 因此内听到的钟响次数 次次 答案第1页，共2页 答案第1页，共2页 学科网（北京）股份有限公司 $