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配套练习（教科版）

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，只有一项是符合题目要求的) 1．关于机械波的概念，下列说法中正确的是(　　) A．有机械振动一定有机械波，有机械波也一定有机械振动 B．由公式v＝可知，波速v与周期T有关，增大周期即可减小波速 C．波传播振动的同时也传播能量 D．波的周期与振源的振动周期不相同 答案：C 解析：机械波是振动在介质中传播产生的，如果没有介质，即使有振动也不会有机械波，而有机械波一定有机械振动，A错误；机械波的周期与波源的振动周期相同，波在介质中的传播速度由介质的性质决定，与周期T、波长λ无直接关系，B、D错误；机械波传播的是振动的形式，同时也向外传播能量，C正确。 2．(2024·福建莆田高二期末)分析下列物理现象：①“空山不见人，但闻人语响”；②围绕发声的双股音叉走一圈，听到声音忽强忽弱；③当正在鸣笛的火车背离我们急驶而去时，我们听到汽笛声的音调变低；④雷声在云层里轰鸣不绝。这些物理现象分别属于波的(　　) A．衍射、干涉、多普勒效应、反射 B．衍射、多普勒效应、干涉、折射 C．折射、干涉、多普勒效应、反射 D．衍射、折射、多普勒效应、干涉 答案：A 解析：“空山不见人，但闻人语响”即听到声音，却看不见人，这是声音的衍射；围绕发声的双股音叉走一圈，听到声音忽强忽弱，音叉发出两个相同频率的声波相互叠加，从而出现加强区与减弱区，这是声音的干涉；当正在鸣笛的火车背离我们急驶而去时，我们听到汽笛声的音调变低，这是多普勒效应；雷声在云层里轰鸣不绝这是由于波的反射，使传播距离不同，传到人耳的时间不同，故A正确，B、C、D错误。 3．(2024·山东枣庄八中月考)动画片配音时，常用正常录音再快速播放的方法，把成年人的声音变成儿童的声音，在此过程中，播出声波与原来相比(　　) A．频率不变，波速变大 B．频率不变，波速不变 C．频率变大，波速变大 D．频率变大，波速不变 答案：D 解析：当快放时，扬声器振动的频率增大，从而使声音的音调变高，由于都是在空气中传播，故声波的波速不变，频率变大，D正确，A、B、C错误。 4．下列关于波的说法正确的是(　　) A．两列波叠加一定会出现稳定的干涉图样 B．在干涉图样中，振动加强区域的质点，其位移始终保持最大；振动减弱区域的质点，其位移始终保持最小 C．只有障碍物或孔的尺寸与波长相比相差不多或比波长小时，波才能发生衍射 D．当波源远离接收者时，接收者接收到的波的频率比波源的频率低 答案：D 解析：只有两列频率相同、相位差恒定、振动方向相同的波叠加才会出现稳定的干涉图样，故A错误；在干涉图样中，振动加强区域的质点，只是振幅变大，其位移仍随时间周期性变化；振动减弱区域的质点，只是振幅变小，其位移仍随时间周期性变化，故B错误；衍射是波的特有属性，在任何条件下波都会发生衍射，只有障碍物或孔的尺寸与波长相比相差不多或比波长小时，波才会发生明显的衍射现象，故C错误；根据多普勒效应可知，当波源远离接收者时，接收者接收到的波的频率比波源的频率低，故D正确。 5．(2024·北京东城区期末)为了降低噪声带来的影响，人们通常在声源处、传播过程中以及人耳处采取措施。耳机通常会采取两种方式降噪——被动降噪与主动降噪。被动降噪方式主要是通过物理隔绝或者耳机上的特殊结构尽量阻挡噪声。主动降噪方式通常是在耳机内设有两个麦克风，如图所示，一个麦克风用来收集周围环境中的噪声信号，有助于耳机的处理器能够预测下一时刻的噪声情况，并产生相应的抵消声波；另一个麦克风用来检测合成后的噪声是否变小，有助于处理器进一步优化抵消声波，达到最佳的降噪效果。根据上述信息及所学过的知识可以判断(　　) A．被动降噪方式利用了声波的多普勒效应 B．主动降噪时产生的理想抵消声波和噪声信号频率、振幅都相同，相位相反 C．无论主动降噪方式还是被动降噪方式，都可以使进入耳膜的声波频率变小 D．无论主动降噪方式还是被动降噪方式，都是利用了声波的衍射现象 答案：B 解析：被动降噪方式主要是通过物理隔绝或者耳机上的特殊结构尽量阻挡噪声，并不是利用了声波的多普勒效应，也不是利用了声波的衍射现象，故A、D错误；主动降噪耳机是利用波的干涉，使抵消声波与噪声信号的振幅、频率相同，相位相反，叠加后相互抵消从而实现降噪，故B正确；声波的频率取决于波源，波源的振动频率不变，被动降噪方式不会改变进入耳膜的声波频率，故C错误。 6．(2024·湖南岳阳期末)有一列沿水平绳传播的简谐横波，频率为10 Hz。振动方向沿竖直方向，当绳上的质点P到达其平衡位置且向下运动时，在其平衡位置右方相距0.6 m处的质点Q刚好到达最高点，由此可知波速和传播方向不可能的是(　　) A．4.8 m/s，向右传播 B．8 m/s，向左传播 C．24 m/s，向右传播 D．24 m/s，向左传播 答案：D 解析：T＝＝0.1 s，若波向右传播，则PQ＝0.6 m＝＋nλ (n＝0，1，2，…)，可得v＝＝ m/s (n＝0，1，2，…)，n取0和1时，v为24 m/s、4.8 m/s；若波向左传播，则PQ＝0.6 m＝λ＋nλ (n＝0，1，2，…)，可得v＝＝ m/s (n＝0，1，2，…)，n取1时，v为8 m/s。故波速和传播方向不可能的是D。 7．(2024·四川内江一中开学考试)B超成像的基本原理是探头向人体发射一组超声波，遇到人体组织会产生不同程度的反射，探头接收到的超声波信号形成B超图像，如图甲所示。如图乙为血管探头沿x轴正方向发射的简谐超声波图像，t＝0时刻波恰好传到质点M。已知此超声波的频率为1×107 Hz，下列说法不正确的是(　　) A．0～1.25×10-7 s内质点M运动的路程为2 mm B．质点M开始振动的方向沿y轴正方向 C．超声波在血管中的传播速度为1.4×103 m/s D．t＝1.5×10-7 s时质点N恰好处于波谷 答案：B 解析：由题可知，质点M运动的路程为s＝tf·4A＝1.25×10-7×1×107×4×0.4 mm＝2 mm，选项A正确；超声波在血管中的传播速度为v＝λf＝14×10-5×1×107 m/s＝1.4×103 m/s，根据“微平移”法可知，质点M开始振动的方向沿y轴负方向，选项B错误，C正确；质点N第一次到达波谷的时间为t＝＝ s＝1.5×10-7 s，选项D正确。 二、多项选择题(本题共3小题，每小题6分，共18分。在每小题给出的选项中，有多个选项符合题目要求，全部选对的得6分，部分选对的得3分，有选错的得0分) 8．(2024·四川省雅安中学期中)如图所示，甲图表示以S1和S2为波源的两相干水波的干涉图样，设两列波各自的振幅均为5 cm，且图示范围内振幅不变，波速和波长分别是1 m/s和0.5 m，B是A、C连线的中点；乙图为一波源S3在同种均匀介质中做匀速运动的某一时刻的波面分布情况。两幅图中实线表示波峰，虚线表示波谷。则下列关于两幅图的说法正确的是(　　) A．甲图中A、B两点的竖直高度差为10 cm B．从甲图所示时刻开始经0.25 s，B点通过的路程为20 cm C．乙图表示的是波的衍射现象 D．在E点观察到的频率比在F点观察到的频率高 答案：ABD 解析：题图甲中A、B、C都是振动加强点，其中A在波峰，C在波谷，则B在平衡位置，则A、B两点的竖直高度差为2A＝10 cm，故A正确；波的周期为T＝＝ s＝0.5 s，从题图甲所示时刻开始经0.25 s，即，B点通过的路程为s＝2×2A＝20 cm，故B正确；题图乙表示的是波的多普勒效应，故C错误；E点单位时间内接收到的波峰比F点多，则在E点观察到的波的频率比在F点观察到的波的频率高，故D正确。 9．(2024·陕西西工大附中期末)甲、乙两列机械波在同种介质中相向而行，甲波振源位于O点，乙波振源位于x＝11 m处，在t＝0时刻所形成的波形与位置如图所示，已知甲的波速为v甲＝0.4 m/s，下列说法正确的是(　　) A．乙的波速为0.4 m/s B．甲、乙两列机械波相遇后可形成稳定的干涉图样 C．甲的波谷经过13.75 s与乙的波峰第一次相遇 D．振动减弱点的振幅为0，x＝5 m处是振动加强点 答案：ABC 解析：两列机械波在同种介质中传播的波速相同，即v乙＝v甲＝0.4 m/s，故A正确；甲、乙两列机械波波长相同，波速相同，故频率相同，相位差恒定，是相干波，相遇后可形成稳定的干涉图样，故B正确；设甲的波谷与乙的波峰第一次相遇的时刻为t，根据题图可知t＝ s＝13.75 s，故C正确；振动减弱点的振幅A＝|A甲－A乙|＝|4 cm－8 cm|＝4 cm，x＝5 m处是甲的波峰与乙的波谷第一次相遇的位置，是振动减弱点，故D错误。 10.(2024·江苏盐城中学期末)如图甲所示，在同一介质中，波源为S1、S2，且频率相同的两列机械波在t＝0时刻同时起振，波源S1的振动图像如图乙所示，波源为S2的机械波在t＝0.25 s时波的图像如图丙所示。P为介质中的一点，P点距离波源S1与S2的距离分别是PS1＝7 m，PS2＝9 m，则(　　) A．质点P的位移不可能为0 B．t＝1.25 s时，质点P处于波谷 C．质点P的起振方向沿y轴正方向 D．波源S2的起振方向沿y轴负方向 答案：BC 解析：结合波源S2在t＝0.25 s时波的图像可知，此时刚开始振动的质点的起振方向沿y轴正方向，质点与波源的起振方向相同，因此波源S2的起振方向沿y轴正方向，D错误；根据波源S1的振动图像可知，波源S1的起振方向向上，又因为PS1<PS2，由此可知波源S1的振动最先传到P点，因此P的起振方向与波源S1的起振方向相同，沿y轴正方向，C正确；在同一介质中，波速相同，又因两列机械波频率相同，则波长相等，由题图乙、丙可知λ＝2.0 m，T＝0.2 s，则波速为v＝＝10 m/s，P点到两波源的路程差为Δx＝PS2－PS1＝2 m，P点到两波源的路程差为波长的整数倍，且两波源的起振方向相同，因此P点为振动加强点，质点P的位移可以为0，A错误；S1和S2的振动传到P的时间分别为t1＝＝0.7 s，t2＝＝0.9 s，由此可知，在t＝1.25 s时，波源S1在t＝1.25 s－t1＝0.55 s时的振动情况传到P点，此时波源S1位于波谷，波源S2在t＝1.25 s－t2＝0.35 s时的振动情况传到P点，此时波源S2也位于波谷，则在t＝1.25 s时两列波的波谷在P处叠加，质点P处于波谷，B正确。 三、非选择题(本题共6小题，共54分。按题目要求作答。计算题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) 11．(6分)S1、S2两波源同时同向起振并在水面激起两列水波，某时刻的波形如图所示(实线表示波峰，虚线表示波谷)。将水波视为简谐横波，且知水波的传播速度一定，不随波长而变。已知S1激起的水波振幅A1＝3.0 mm，波长λ1＝1.00 cm，S2的振幅为A2＝2.0 mm，S1、S2间的距离为d＝28.00 cm。欲使两波在叠加区域形成稳定的干涉图样，仅需适当________(选填“提高”或“降低”)S2的振动频率，使其等于S1的振动频率；在完成调节后，待振动稳定时，两波源连线上距S1距离为d1＝16.75 cm的P点振动的振幅为________ mm。 答案：降低　1.0 解析：题由图可知λ1>λ2，因水波的传播速度v一定，根据v＝λf，可知f1<f2，所以，欲使两列波发生干涉，需降低f2使得两列波的频率相等；因P到S1的距离d1＝16.75 cm，到S2的距离d2＝d－d1＝11.25 cm，故P点到两波源的路程差为Δx＝d1－d2＝5.5 cm＝5λ1，是半波长的奇数倍，且两波源振动初相位相差为零，所以P点是振动减弱点，P点振幅为AP＝A1－A2＝1.0 mm。 12．(6分)(2022·全国甲卷)一平面简谐横波以速度v＝2 m/s沿x轴正方向传播，t＝0时刻的波形图如图所示。介质中平衡位置在坐标原点的质点A在t＝0时刻的位移y＝ cm。该波的波长为________ m，频率为________ Hz。t＝2 s时刻，质点A____________(填“向上运动”“速度为零”或“向下运动”)。 答案：4　0.5　向下运动 解析：设t＝0时刻波的表达式为y＝A sin (x＋φ0)，由题图可知，振幅A＝2 cm，波的图像过点和(1.5 m，0)，代入表达式可得波长λ＝4 m，φ0＝，由于该波的波速v＝2 m/s，则频率f＝＝ Hz＝0.5 Hz，周期T＝＝2 s，则质点A在t＝2 s时刻的振动情况和t＝0时刻相同，简谐横波沿x轴正方向传播，则t＝2 s时刻质点A向下运动。 13．(8分)渔船常利用超声波来探测远处鱼群的方位，已知某超声波频率为1.0×105 Hz，某时刻该超声波在水中传播的波的图像如图所示。 (1)从该时刻开始计时，画出x＝7.5×10-3 m处质点做简谐运动的振动图像(至少一个周期)。 (2)现测得超声波信号从渔船到鱼群往返一次所用时间为4 s，求鱼群与渔船间的距离(忽略渔船和鱼群的运动)。 答案：(1)见解析图　(2)3 000 m 解析：(1)因为超声波的频率为f＝1.0×105 Hz，所以质点振动的周期T＝＝1×10-5 s，x＝7.5×10-3 m处质点在题图示时刻处于波谷，所以可画出该质点做简谐运动的图像如图所示。 (2)因为超声波的频率为f＝1.0×105 Hz，由波的图像可知超声波的波长λ＝15×10-3 m，由v＝λf可得超声波的波速v＝λf＝15×10-3×1.0×105 m/s＝1 500 m/s。所以鱼群与渔船间的距离x＝＝ m＝3 000 m。 14．(10分)如图甲所示，两振动步调一致的振动片以相同的频率f周期性地击打水面上的A、B两点，两波源发出的水波在水面上形成稳定的干涉图样。若以线段AB为一条边在水面上画一个三角形，其中AB＝3l，BC＝4l，且BC与AB垂直，如图乙所示，C是振动加强点，在BC边上距C点l处是与C点相邻的另外一个振动加强点，求： (1)波的波长； (2)AC边上除A、C两点之外还有几个振动加强点？ 答案：(1)l　(2)3 解析：(1)依题意，AC＝5l，两波源到C点的路程差Δx1＝AC－BC＝l，C是振动加强点，则Δx1＝kλ (k＝1，2，3，…) 设在BC边上与C点相邻的振动加强点为D，则BD＝4l－l＝l，AD＝＝l，两波源到D点的路程差Δx2＝AD－BD＝2l D是与C点相邻的一个振动加强点，则Δx2＝(k＋1)λ (k＝1，2，3，…) 联立解得k＝1，λ＝l。 (2)因A、B两波源振动步调相同，振动加强点到两波源的路程差满足|Δx|＝kλ (k＝0，1，2，…)，在AC边上(除A、C两点外)，－l<Δx<3l，则k＝0，1，2，所以AC边上除A、C两点之外还有3个振动加强点。 15．(12分)图中的实线是一列正弦波在某一时刻的波形曲线。经1 s后，其波形如图中虚线所示。 (1)如果该波的周期T大于1 s，且波是向左传播的，波的速度多大？波的周期多大？ (2)如果波是向右传播的，波的速度多大？波的周期多大？ 答案：(1)0.06 m/s　4 s　(2) m/s (n＝0，1，2，3，…)　 s (n＝0，1，2，3，…) 解析：(1)如果该波的周期T大于1 s，且波是向左传播的，波的速度是v＝＝ m/s＝0.06 m/s 周期为T＝＝ s＝4 s。 (2)如果波是向右传播的，波的速度是v右＝ x右＝λ (n＝0，1，2，3，…) 解得v右＝ m/s (n＝0，1，2，3，…) 周期为T＝ 解得T＝ s (n＝0，1，2，3，…)。 16．(12分)如图所示，一列简谐横波沿x轴正方向传播，t＝0时刻刚好传到A点，此时相距Δx＝0.8 m的P、Q两质点运动方向相反、偏离平衡位置的位移均为y0＝10 cm，其中，P点在Q点左侧但位置未标出；从t＝0时刻开始，Q质点经历1.4 s第二次位于波峰。求： (1)此列简谐横波的周期及1.4 s末A质点偏离平衡位置的位移； (2)此列简谐横波的波速。 答案：(1)1.2 s　10 cm (2) m/s (n＝1，2，3，…) 解析：(1)设Q质点的振动方程为 yQ＝A sin (ωt＋φ0) (0<φ0<) 当t＝0时，将A＝20 cm，yQ＝y0＝10 cm代入解得φ0＝ 当t＝1.4 s时，将yQ＝A＝20 cm，φ0＝，ω＝ 代入解得T＝1.2 s 则A质点的振动方程为 yA＝A sin ωt＝20sin (πt) cm 当t＝1.4 s时，将数据代入解得yA＝10 cm。 (2)t＝0时刻，P、Q两质点运动方向相反，位移均为y0＝10 cm P质点的振动方程为 yP＝A sin (φ0′>) 波动具有周期性，将数据代入解得 φ0′＝＋2nπ (n＝1，2，3，…) P、Q两质点的相位差为 Δφ0＝φ0′－φ0＝＋2nπ (n＝1，2，3，…) P、Q两质点的起振时间差为Δt＝＝＝T＝0.4 s (n＝1，2，3，…) 又v＝ 解得v＝ m/s (n＝1，2，3，…)。 学生用书第104页 学科网（北京）股份有限公司 $