3.5 第三章 单元检测卷(三)　机械波-【正禾一本通】2025-2026学年高二物理选择性必修第一册同步课堂高效讲义教师用书（鲁科版）

本讲义聚焦机械波核心知识点，系统梳理波的衍射、干涉等传播特性，波长、频率与波速关系（v=λf），质点振动与波传播的区别，以及多普勒效应的应用，构建从概念理解到定量计算再到综合分析的学习支架。 资料通过音叉共振、水波衍射等实例强化物理观念，结合波形图分析质点振动方向培养科学推理与模型建构能力，作图题和计算题促进科学探究。课中辅助教师检测学情，课后帮助学生巩固知识，弥补薄弱环节。

单元检测卷(三)　机械波 (时间：90分钟　满分：100分) (本栏目内容，在学生用书中以独立形式分册装订！) 一、单项选择题(本题共10小题，每小题3分，共30分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的) 1.下列现象中属于波的衍射的是 (　　) A.敲响一个音叉，另一个完全相同的音叉也响了起来 B.挂在同一水平绳上的几个单摆，当一个振动后，另外几个也跟着一起振动起来 C.打雷时听见雷声会轰鸣一段时间 D.水波向前传播时，遇到突出水面的小树枝会不受影响地继续向前传播 答案：D 解析：敲响一个音叉，另一个完全相同的音叉也响起来，这种现象是共振现象，故A错误；挂在同一个水平绳上的几个单摆，当一个振动后，另外几个也跟着一起振动，这种现象是受迫振动，故B错误；打雷时，经常听到雷声轰鸣不绝，这是由雷声经过多次反射造成的，故C错误；水波向前传播时，遇到突出水面的小树枝会不受影响地继续向前传播，属于衍射现象，故D正确。 2.如图所示，位于介质Ⅰ和Ⅱ分界面上的波源S，产生两列分别沿x轴负方向与正方向传播的机械波。若在Ⅰ、Ⅱ介质中波的频率及传播速度分别为f1、f2和v1、v2，则(　　) A.f1＝2f2 B.f2＝2f1 C.v2＝2v1 D.v1＝2v2 答案：D 解析：同一波源的频率相等，所以有f1＝f2，从题图中可得λ1＝2λ2，故根据公式v＝λf，可得v1＝2v2。故选D。 3.如图所示，P为桥墩，A为靠近桥墩浮出水面的叶片，波源S连续振动，形成水波，此时叶片A静止不动。为使水波能带动叶片振动，可用的方法是(　　) A.增加波源距桥墩的距离 B.减小波源距桥墩的距离 C.提高波源的振动频率 D.降低波源的振动频率 答案：D 解析：为使水波能带动叶片振动，则要使得水波发生明显的衍射，根据衍射条件可知，增加或减小波源距桥墩的距离，都不能影响衍射，故A、B错误；S振动时，水波中的质点上下振动，形成的波向前传播，提高波源的振动频率，则质点振动的频率增加，波的频率与质点振动的频率相等，根据λ＝，波速不变，频率增大，波长减小，衍射现象不明显，反之降低频率，波长增大，衍射现象更明显，故C错误、D正确。 4.如图所示的是一列横波在某时刻的波形图，已知波向右传播。则下列叙述正确的是(　　) A.经过一定的时间，C点将运动到E点处 B.M点和P点的振动情况时刻相同 C.O点比M点先到达最低位置 D.B、D两点的振动步调相反 答案：D 解析：质点不随波移动，A错误；此时M点和P点的振动方向相反，B错误；O点沿y轴正方向运动，而M点沿y轴负方向运动，故M点先到达最低位置，C错误；B、D两点的振动步调相反，D正确。 5.一列简谐横波沿x轴正向传播，传到M点时波形如图所示，再经0.6 s，N点开始振动，则该波的振幅A和频率f为(　　) A.A＝1 m，f＝5 Hz B.A＝0.5 m，f＝5 Hz C.A＝1 m，f＝2.5 Hz D.A＝0.5 m，f＝2.5 Hz 答案：D 解析：由图可知振幅A＝0.5 m。波从M传到N的过程，波速v＝＝ m/s＝10 m/s。由图可知λ＝4 m，根据v＝λf得f＝＝ Hz＝2.5 Hz。故D正确。 6.如图所示，两列同频率相干水波在t＝0时刻的叠加情况，图中实线表示波峰，虚线表示波谷，已知两列波的振幅均为2 cm(且在图中所示范围内振幅不变)，波速为2 m/s，波长为0.4 m，E点为BD连线和AC连线的交点。下列叙述正确的是 (　　) A.A、C两点都是振动加强的 B.振动加强的点只有B、E、D C.直线BD上的所有点都是振动加强的 D.B、D两点在该时刻的竖直高度差为4 cm 答案：C 解析：A、C两点都为波峰与波谷叠加，振动减弱，故A错误；B、D两点是波谷和波谷、波峰和波峰叠加点，为振动加强点，B、D的连线上所有点为振动加强点，故B错误，C正确；该时刻，D点处于波峰，偏离平衡位置的位移大小为4 cm，B点处于波谷，偏离平衡位置的位移大小为4 cm，则B、D两点此时刻竖直高度差为8 cm，故D错误。 7.如图所示，甲、乙两平面波是振幅相同的相干波，甲波沿x轴的正方向传播，乙波沿y轴正方向传播，图中实线表示某一时刻的波峰位置，虚线表示波谷位置，对图中正方形中央的a、b、c、d四点的振动情况，正确的判断是(　　) A.a、b点振动加强，c、d点振动减弱 B.a、c点振动加强，b、d点振动减弱 C.a、d点振动加强，b、c点振动减弱 D.a、b、c、d点振动都加强 答案：B 解析：对于题图中波的干涉图样要清楚：一条加强线、一条减弱线、一条加强线……其是加强线、减弱线彼此相间的稳定图样，在图中A、B、C、D四点，由峰峰叠加，可知BD决定的直线为加强线，过A点、C点的平行BD直线的两条直线也应是加强线。a、c两点在BD直线上，故a、c是振动加强点，分别过b、d且平行于BD直线的两条直线均在两加强线之间，过AB中点，BC中点(减弱点)，应为减弱线，故b、d两点的振动是减弱的，B正确。 8.一列简谐横波向x轴负方向传播，在t＝0时的波形如图所示，该时刻波刚好传播到x＝1 m处，P、Q两质点的平衡位置的坐标分别为(－1，0)、(－7，0)。已知t＝0.6 s时，质点P第二次出现波谷，则下列说法正确的是(　　) A.该波的波长为4 m B.该波的传播速度为 m/s C.振源的起振方向沿y轴负方向 D.当质点Q位于波峰时，质点P位于波峰 答案：A 解析：由图知，该波的波长λ＝4 m，故A正确；设波的周期为T。当波传到P点时，P点开始向上振动，根据题意有T＝ s，所以该波的波速为v＝15 m/s，故B错误；振源的起振方向与t＝0时x＝1 m处质点的振动方向相同，由波形平移法知，振源的起振方向沿y轴正方向，故C错误；由于P、Q间的距离x＝6 m＝1.5λ，振动情况总是相反，则当质点Q位于波峰时，质点P在波谷，故D错误。 9.如图所示，一列简谐横波沿x轴正方向传播，实线和虚线分别表示t1＝0和t2＝0.5 s(T＞0.5 s)时的波形，能正确反映t3＝7.5 s 时波形的是图(　　) 答案：D 解析：由题可知＝0.5 s，T＝2 s，t3＝7.5 s＝3T，再由特殊点振动法可以确定D正确。 10.如图(a)为一列简谐横波在t＝2 s时的波形图，图(b)为介质中平衡位置在x＝1.5 m处的质点的振动图像，P是平衡位置为x＝2 m的质点。下列说法错误的是(　　) A.波速为0.5 m/s B.波的传播方向向左 C.0～2 s内，P运动的路程为8 cm D.0～2 s内，P向y轴正方向运动 答案：D 解析：由题图(a)读出波长λ＝2.0 m，由题图(b)读出周期T＝4 s，则v＝＝0.5 m/s，A正确；题图(a)是t＝2 s 时的波形图，题图(b)是x＝1.5 m处质点的振动图像，所以该质点在t＝2 s时向下振动，所以波向左传播，B正确；在0～2 s内质点P由波峰向波谷振动，通过的路程s＝2A＝8 cm，C正确，D错误。 二、多项选择题(本题共4小题，每小题4分，共16分。在每小题给出的四个选项中，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) 11.关于多普勒效应，以下说法正确的有 (　　) A.只有机械波才能产生多普勒效应 B.机械波、电磁波、光波等均能产生多普勒效应 C.产生多普勒效应的原因是波源的频率发生了变化 D.产生多普勒效应的原因是观察者接受的频率发生了变化 答案：BD 解析：多普勒效应不仅仅适用于声波，它也适用于所有类型的波，包括电磁波，故A错误，B正确；产生多普勒效应的原因是观察者与波源的相对运动导致观察者接收的频率发生了变化，故C错误，D正确。 12.取向上为质点振动的正方向，得到如图所示的两个图像，其中图甲是一列波的图像，A是介质中的一个质点，图乙是介质中另一个质点的振动图像，B为振动中的某一个时刻，关于图甲中A质点在该时刻的运动方向和图乙中B时刻质点的运动方向，下列说法正确的是(　　) A.A质点向下 B.A质点向上 C.B时刻向下 D.B时刻向上 答案：AC 解析：图甲表示的是波的图像，由于波沿x轴负方向传播。所以，图甲中质点A的振动方向向下，A正确，B错误；图乙表示的是振动图像，在图中B所对应的时刻质点应当向下运动(因为下一时刻位移为负值)，C正确，D错误。 13.如图所示，一列简谐横波在介质中沿水平方向传播，实线是在t1＝0时波的图像，虚线是在t2＝0.5 s时波的图像，已知介质中质点P在0～0.5 s的时间内通过的路程为10 cm。下面关于波的几个论述中正确的是(　　) A.简谐横波的波长为4 m B.波的传播方向水平向左 C.波的传播速度为10 m/s D.波的频率为0.4 Hz 答案：AC 解析：据波形图可知，波长为4 m，振幅2 cm，故A正确；据图可知两时刻质点P在平衡位置和最大位移处，由于介质中质点P在0～0.5 s的时间内通过的路程为10 cm，可以说明两时刻相距T，所以T＝0.4 s，f＝＝2.5 Hz；结合波形图可知，该波只能水平向右传播，故B、D错误；据v＝＝ m/s＝10 m/s，故C正确。 14.如图所示，在原点处做简谐运动的波源产生的机械波沿x轴正方向传播，波速v＝400 m/s。为了接收信号，在x＝400 m处放置一接收器A(图中未标出)。已知t＝0时，波已经传播到x＝40 m，则下列说法中正确的是(　　) A.波源振动的周期为0.05 s B.x＝40 m处的质点在t＝0.5 s时位移最大 C.接收器在t＝1.0 s时才能接收到此波 D.若波源向x轴负方向移动，则接收器接收到的波的频率将小于20 Hz 答案：AD 解析：波源振动的周期：T＝＝ s＝0.05 s，A正确；x＝40 m处的质点在t＝0.5 s时仍在平衡位置，B错误，接收器接收到此波的时间：t＝ s＝0.9 s，C错误；由多普勒效应的知识，可判断D正确。 三、非选择题(本题共4小题，共54分) 15.(10分)公路巡警开车在高速公路上以100 km/h的恒定速度巡查，在同一车道上巡警车向前方的一辆轿车发出一个已知频率的超声波，如果该超声波被该轿车反射回来时： (1)巡警车接收到的超声波频率比发出的低； (2)巡警车接收到的超声波频率比发出的高。以上两种情况说明了什么问题？ 答案：(1)轿车的速度大于100 km/h (2)轿车的速度小于100 km/h 解析：(1)如果巡警车接收到的超声波频率比发出时低，由多普勒效应可知，巡警车与轿车在相互远离。又由于巡警车在后且车速恒定，所以轿车的速度大于100 km/h。 (2)如果巡警车接收到的超声波频率比发出时高，由多普勒效应可知，巡警车与轿车在相互靠近，同理可知，轿车的速度小于100 km/h。 16.(14分)一列横波在x轴上传播，t1＝0和t2＝0.005 s时的波形如图中的实线和虚线所示。 (1)设周期大于(t2－t1)，求波速； (2)设周期小于(t2－t1)，并且波速为6 000 m/s，求波的传播方向。 答案：(1)波向右传播时v＝400 m/s；波向左传播时v＝1 200 m/s　(2)x轴负方向 解析：当波传播时间小于周期时，波沿传播方向前进的距离小于一个波长，当波传播时间大于周期时，波沿传播方向前进的距离大于一个波长。这时从波形的变化上看出的传播距离加上n个波长才是波实际传播的距离。 (1)因Δt＝t2－t1＜T，所以波传播的距离可以直接由题图读出。 若波向右传播，则在0.005 s内传播了2 m， 故波速为v＝ m/s＝400 m/s。 若波向左传播，则在0.005 s内传播了6 m， 故波速为v＝ m/s＝1 200 m/s。 (2)因Δt＝t2－t1＞T，所以波传播的距离大于一个波长，在0.005 s内传播的距离为 Δx＝vΔt＝6 000×0.005 m＝30 m。 而＝＝3，即Δx＝3λ＋λ。 因此可得波的传播方向沿x轴负方向。 17.(14分)一列简谐横波正在沿x轴的正方向传播，波速为0.5 m/s，t＝0时刻的波形如图甲所示。 (1)求横波中质点振动的周期T； (2)在图乙中画出t＝1 s 时刻的波形图(至少画出一个波长)； (3)在图丙中画出平衡位置为x＝0.5 m处质点的振动图像(从t＝0时刻开始计时，在图中标出横轴的标度，至少画出一个周期)。 乙 丙 答案：(1)4 s　(2)图见解析　(3)图见解析 解析：(1)由图甲读出波长λ＝2 m，由波速公式v＝得：T＝＝ s＝4 s。 (2)因为t＝1 s ＝T，则简谐横波向右平移λ，画出t＝1 s 时刻的波形图如图所示。 (3)从t＝0时刻开始计时，x＝0.5 m处质点的位移为正向最大，所以该处质点的振动图像是余弦曲线。画出平衡位置为x＝0.5 m处质点的振动图像如图所示。 18.(16分)在平静的湖面中央丢入一个小石块，在水面上形成一列水面波，可视为简谐横波。如图所示，在某水面波的传播方向上依次有甲、乙、丙三个小木块(均可视为质点)，只随波上下振动。已知该水面波的振幅为10 cm，甲、乙两木块平衡位置之间的距离为4.5 m，乙、丙两木块平衡位置之间的距离为1.5 m。当甲运动到最低点时，乙恰好运动到最高点，且此时甲、乙两木块之间只有一个波峰，同时测得第1个波峰到达甲木块到第11个波峰到达甲木块的时间间隔为20 s。求： (1)该水面波的波长和波速。 (2)从乙木块在最高点时开始计时(此时波已传到丙处)，5 s内丙木块经过的路程。 答案：(1)3 m　1.5 m/s　(2)100 cm 解析：(1)由题意知，波长λ＝，代入数据解得λ＝3 m 该波的周期T＝＝2 s 由v＝，可得v＝1.5 m/s。 (2)因为5 s＝T，且x乙丙＝1.5 m＝ 故乙在最高点时丙在最低点，则丙木块经过的路程s＝×4A＝100 cm。 学科网（北京）股份有限公司 $