第三章 机械波 章末练习 -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》章末练习 学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________ 一、单选题 1．（25-26高二下·山西太原·期末）蟾蜍在池塘边平静的水面上鸣叫，某时形成如图所示的水波。若蟾蜍的鸣叫频率不变，下列选项正确的是（　　） A．岸边的人接收到鸣叫的声波是横波 B．水波从浅水区传入深水区，频率变小 C．水面上的落叶遇到水波后做受迫振动 D．水波遇到大石头比遇到小石头更容易发生明显的衍射现象 2．（25-26高二下·黑龙江哈尔滨·期中）一列机械波在x轴上传播，某时刻的波形图如图所示，a、b、c为三个质点，a正在向上运动。由此可知（　　） A．该波沿x轴负方向传播 B．该时刻，c正在向上运动 C．该时刻以后，b比c先到达平衡位置 D．该时刻，b振动的速率和加速度都比c的大 3．（25-26高二下·上海杨浦·期末）一列横波向右传播，某时刻介质中质点A的位置如图。经周期后，质点A位于平衡位置（　　）    A．上方，且向上运动 B．下方，且向上运动 C．上方，且向下运动 D．下方，且向下运动 4．（24-25高二上·上海·随堂练习）在下列现象中，可以用多普勒效应解释的有（　　） ①雷雨天看到闪电后，稍过一会儿才能听到雷声 ②超声波被血管中的血流反射后，探测器接收到的超声波频率发生变化 ③观察者听到远去的列车发出的汽笛声，音调会变低 ④天文学上观察到双星（相距较近、均绕它们连线上某点做圆周运动的两颗恒星）光谱随时间的周期性变化 A．①②③ B．①②④ C．①③④ D．②③④ 5．（25-26高一下·上海长宁·期末）频率一定的声源在空气中向着静止的接收器匀速运动，以u表示声源的运动速度，v表示声波的传播速度（u<v），f表示接收器接收到的频率，若u增大，则（　　） A．f变大，v不变 B．f变大，v增大 C．f不变，v不变 D．f不变，v增大 6．（25-26高二上·江苏常州·期中）某同学在实验室利用发波水槽演示了波的衍射现象，调整缝的宽度为PQ=5cm，M、N为挡板后放置的两个浮球，实验时发现两浮球始终静止不动，则下列说法正确的是（　　） A．适当增大振源的振幅，两球一定能上下浮动 B．适当增大振源的频率，两浮球一定能上下浮动 C．将缝的宽度适当调小，则两浮球可能上下浮动 D．无论如何调节振源的频率，两浮球始终静止 7．（24-25高二上·贵州黔东南·期末）关于机械波，下列说法正确的是（　　） A．在机械波传播过程中，各质点随波的传播而迁移 B．两列波在介质中叠加，一定产生干涉现象 C．波的衍射现象是指波能绕过障碍物继续传播的现象 D．发生多普勒效应时，波源的频率变化了 8．（24-25高二下·北京平谷·期末）低温为研究物质结构与性质提供了独特的条件。我国“梦天实验舱”上搭载了世界领先的微重力超冷原子物理实验平台，可以制备地面无法实现的以下的超冷原子构成的气体。超冷原子是指温度接近0K状态下的原子，其热运动速率只有室温下的倍。制备时，先利用激光冷却技术，将原子置于相向传播且频率略不同于原子跃迁能级所对应频率的激光束中运动时，由于多普勒效应，原子受到激光束对其产生的阻力，从而使原子的速度降低。又利用磁场将原子束缚在一定的区域内形成原子团，实现较长时间的原子与激光相互作用。再利用蒸发冷却技术，将原子团中速率较大的原子“蒸发”掉，使温度进一步降低。根据上述信息，下列说法正确的是（　　） A．激光频率一定时，原子质量越大，激光制冷的效果越好 B．在激光束中运动的原子吸收光子的频率等于激光的实际频率 C．与室温下的原子相比，超冷原子更容易发生衍射 D．传播方向与原子运动方向相反的激光的频率应当略高于（h为普朗克常量） 二、多选题 9．（25-26高二下·河南·阶段练习）如图所示，一列简谐横波沿x轴正方向传播，a、b为x轴上平衡位置相距为9m的两质点，a质点的振动方程为，b质点的振动方程为，则这列波的波速可能为（　　） A．12m/s B．3m/s C．5m/s D．2.4m/s 10．（24-25高二下·陕西汉中·阶段练习）一列简谐横波沿轴正方向传播，时刻的波形图如图所示，、为波上的两个质点，其平衡位置坐标分别为、，质点在接下来的5s内完成了10次全振动，下列说法正确的是（　　） A．点的振动比点滞后半个周期 B．这列波的频率为0.5Hz C．这列波的波长为8m D．这列波的传播速度为12m/s 三、实验题 11．（24-25高二上·四川眉山·期中）发波水槽是演示波动过程的重要实验仪器。其中包括波的形成、传播以及波的干涉和衍射等的物理现象。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缝隙后再水面上继续传播。 (1)图中可观察到波的（　　） A．干涉 B．衍射 C．折射 D．反射 (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，频率由波源决定 C．受迫振动，频率由水体自身性质决定 D．受迫振动，频率由波源决定 (3)若使波源保持振动情况不变匀速向缝隙靠近，则在狭缝右侧的水波的_________增大，_________减小。（选填波长/频率/波速） (4)若将缝变大，则可在狭缝右侧观察到的衍射现象____________（选填“明显”、“不明显”）。 12．（2025·浙江·模拟预测）某兴趣小组设计了如图1所示的测量交流电频率的实验。金属丝一端用钉子固定在水平桌面上，另一端通过滑轮系一重物G，在桌面上放置间距可调两枚契子。一蹄形磁铁产生方向垂直纸面向里的磁场。频率待测的交流电源（降压到安全电压以下）通过细软导线和滑线变阻器与金属丝连接。闭合开关S，调节两契的间距，在两契间可观察到如图2所示的振动图线。这一振动图线是由振动源（蹄形磁铁处）沿金属丝传播，然后通过两契子的反射形成相向传播的两列波叠加形成的。 (1)已知波在金属丝中的传播速度只与悬挂重物的重力G和金属丝的线密度（单位长度的质量）有关，则波速为__________。 A． B． C． D． (2)现测得两契子间距为l，如图所示，则交流电的频率为f= __________。 (3)如果增加G，要得到类似如图的振动图线，则__________。 A．滑片P向右移动 B．增加两契间距 C．滑片P向左移动 D．减小两契间距 四、解答题 13．（25-26高二上·山东济南·期末）如图所示，一列简谐横波沿轴正方向传播，其中两个质点甲、乙的振动图像分别如图中实线和虚线所示。甲、乙平衡位置的坐标分别为、。甲、乙之间只有一个波谷。 （1）写出甲的振动方程； （2）求波速。 14．（25-26高二下·河北张家口·阶段练习）一列沿x轴正方向传播的简谐机械横波，波速为8m/s。某时刻波形如图所示，试求： （1）这列波周期； （2）此时x=4m处质点的振动方向。 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《能量守恒定律》章末练习—2025-2026学年高中物理人教版选修第一册》参考答案 题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 C C D D A C C C AD AD 1．C 【详解】A．声波是纵波，可知，岸边的人接收到鸣叫的是纵波，故A错误； B．频率由波源决定，可知，水波从浅水区传入深水区，频率不变，故B错误； C．水面上的落叶遇到水波后，落叶在声波的干扰之下发生振动，落叶做的是受迫振动，故C正确； D．当波长与障碍物的尺寸相差不多时，能够发生明显衍射现象，可知，波长一定时，水波遇到大石头比遇到小石头更不容易发生衍射现象，故D错误。 故选C。 2．C 【详解】A．在题图所示时刻，a正在向上振动，比左侧的波峰振动滞后，可知波沿x轴正方向传播，A错误； B．根据“上波下，下波上”的特点，c点刚好处在上波阶段，故向下振动，B错误； C．根据上述分析，可知b点向上运动，c点向下运动，故该时刻以后，b比c先到达平衡位置，C正确； D．b点比c点离平衡位置更远，b点的速率小于c点的速率，加速度大于c点，D错误。 故选C。 3．D 【详解】根据题图，由同侧法可知，此时点正向下运动，则经周期后，质点A位于平衡位置下方，向下运动。 故选D。 4．D 【详解】①看到闪电后，过一会儿才能听到雷声，是光和声音在空气中的传播速度不同造成的，故①错误； ②探测器接收到的超声波频率发生变化，是由于血液发生流动，探测器与血液的观测点的距离发生变化引起的，可以用多普勒效应解释，故②正确； ③观察者听到远去的列车发出的汽笛声，音调变低是由于列车与观察者的距离发生变化引起的，可以用多普勒效应解释，故③正确； ④观察者与双星的距离发生变化，接收到的频率发生变化，产生周期性变化的光谱，属于多普勒效应，故④正确。 故选D。 5．A 【详解】当声源靠近接收器时，接收器收到的频率增大，若声源在空气中向着静止的接收器匀速运动的速度增大，则接收器接收到的频率会更大，但声波的速度不会发生变化。 故选A。 6．C 【详解】AC．当缝的宽度为PQ=5cm时，两浮球始终静止不动，可知此时波的衍射现象不明显，即波的波长远小于此时缝宽，若将缝的宽度适当调小，当波长和缝宽接近或者大于缝宽时可发生明显的衍射现象，即此时两浮球可以上下浮动，但是适当增大振源的振幅，对衍射现象无关，两球一定不能上下浮动，故A错误，C正确； BD．根据公式可知，由于波在介质中的传播速度不变，故当增大振源的频率时波长变短，若波长仍远小于缝宽，不会有明显的衍射现象，两浮球不可能上下浮动；当减小振源的频率时，波长变大，当波长和缝宽接近或者大于缝宽时可发生明显的衍射现象，此时两浮球会上下浮动，故BD错误。 故选C。 7．C 【详解】A．在机械波的传播过程中，介质中各振动质点只在自己平衡位置附近上下振动，而不会随波迁移，故A错误； B．只有频率相同、振动方向相同、相差恒定的两列波在介质中叠加，才能产生干涉现象，故B错误； C．波的衍射现象是指波能绕过障碍物继续传播的现象，故C正确； D．发生多普勒效应时，波源的频率不变，主要是因为观察者相对波源靠近或者远离了，故D错误。 故选C。 8．C 【详解】A．激光制冷效果与原子质量相关。由牛顿第二定律，相同阻力下，质量越大，加速度越小，减速效果差，制冷效果差，故A错误； B．原子因多普勒效应感知的激光频率变化。当原子运动方向与激光相反时，实际吸收频率需略高于激光频率以满足跃迁条件，故吸收频率不等于激光实际频率，故B错误； C．德布罗意波长 ，超冷原子速度小，更长。波长越长，衍射现象越明显，故C正确； D．原子运动方向与激光相反时，需通过多普勒效应使感知频率达到，因此激光实际频率应略低于，而非略高，故D错误。 故选C。 9．AD 【详解】根据两质点的振动方程可知当a质点在正向最大位移处时，b质点在平衡位置且在向下振动，故有 （n=0，1，2，3…） 解得 （n=0，1，2，3…） 周期为 波速为 （n=0，1，2，3…） A．若，代入上式，解得 符合题意，故A正确； B．若，代入上式，解得 不符合题意，故B错误； C．若，代入上式，解得 不符合题意，故C错误； D．若，代入上式，解得 符合题意，故D正确； 故选AD。 10．AD 【详解】AC．由图可知，P、Q两点的平衡位置相距半个波长，图像可知半波长为3m，波长6m，且P点的振动形式传到Q点需要半个周期，即Q点的振动比P点滞后半个周期，故A正确，C错误； B．由题意，周期为 则频率 故B错误； D．波的传播速度 故D正确。 故选AD。 11．(1)B (2)D (3) 频率 波长 (4)不明显 【详解】（1）图中可观察到波的衍射。 故选B。 （2）水面各点的振动均为受迫振动，频率由波源决定。 故选D。 （3）[1][2]若使波源保持振动情况不变匀速向狭缝靠近，相比于波源静止，根据多普勒效应可知狭缝右侧水波的频率变大；根据 可知狭缝右侧水波的波长减小。 （4）狭缝越小，衍射现象越明显，若将缝变大，则可在狭缝右侧观察到的波的衍射现象不明显。 12．(1)A (2) (3)B 【详解】（1）由重力的公式 可知，重力的单位为 由题意可知，金属丝的线密度μ的单位为 速度的单位为 所以根据单位的关系可知 故选A。 （2）由图像得知波长为l，由周期公式可知公式 带入联立解得 （3）由第二问公式可知，当G变大了，要想波形图不变，需要增大l，而移动滑动变阻器的滑片会让电流发生变化，增大或者减小安培力从而导致振幅发生变化。 故选B。 13．（1）；（2） 【详解】（1）由图像知，，则 可得甲的振动方程为 （2）甲、乙之间只有一个波谷，由图像可得 得 则波速 14．（1）1s；（2）沿y轴正方向运动 【详解】（1）由图可知这列波的波长为 根据波速与波长的关系 解得 （2）根据“上下坡”法可知，此时x=4m处质点沿y轴正方向运动。 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 $