第三章 机械波 章末检测 -2025-2026学年高二上学期物理人教版选择性必修第一册

选择性必修第一册《机械波》章末检测 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．如图所示，1、2、3、4……是一个水平放置松弛状态下的弹簧（可认为是均匀介质）上一系列等间距的质点。某时刻，质点1在外力作用下从平衡位置开始沿左右方向做简谐运动，带动2、3、4……各个质点离开平衡位置依次左右振动，形成一列简谐纵波。已知质点1开始振动的方向是向左，经过二分之一周期，质点9开始运动，则此时刻，下列说法正确的是（　　） A．质点3向右运动 B．质点5所受回复力为零 C．质点6的加速度向左 D．质点9的运动方向向右 2．如图所示，两波源分别位于和处，形成两列分别沿x轴正方向和负方向传播的简谐横波，两列波的波速均为，两波源的振幅均为2cm，时刻两波的图像如图中所示，此时平衡位置处于和的质点P和Q刚开始振动。质点M的平衡位置处于x=0.5m处，下列判断正确的是（　　） A．质点M刚开始振动时的方向沿y轴的负方向 B．时刻，质点P、Q的位移都为2cm C．0~2s内，质点M经过的路程为20cm D．2.5s后，两波源间振动加强的点有6个 3．如图所示为一列向右传播的简谐横波在某一时刻的波形图，该波的周期为，此时两个质点P，Q到各自平衡位置的距离相等。下列说法正确的是（    ）    A．此时刻两质点的速度相同 B．此时刻两质点的加速度相同 C．两质点将同时回到平衡位量 D．该波的波速为 4．如图所示，在某均匀介质中的一条直线上有两个振源A、B，相距6m，C点在A、B的中间位置。t=0时，A、B以相同的频率开始振动，且都只振动一个周期，振幅也相同，图甲为A的振动图像，乙为B的振动图像。t1=0.3s时，A产生的向右传播的波与B产生的向左传播的波在C点相遇，则下列说法正确的是（　　） A．振源A起振方向为y轴负方向 B．两列波在A、B间的传播速度大小为1m/s C．在两列波相遇过程中，中点C为振动加强点 D．t2=0.75s时，B在波谷处 5．一列简谐横波沿轴传播，时的波形图如图甲所示，A、B为介质中的两质点。图乙为质点A的振动图像。下列说法正确的是（　　） A．时，的速度沿轴正方向 B．时，的加速度沿轴负方向 C．从到，的路程为 D．从到，波沿轴负方向传播了 6．关于机械波，下列说法正确的是（　　） A．机械波从一种介质传到另一种介质时，波的频率、波长均不变 B．障碍物的尺寸一定时，波的波长越大衍射现象越明显 C．两列波在同一介质中相遇一定发生干涉 D．波源和观察者相互接近，波源的频率会变大 7．一列沿x轴传播的简谐横波，t=0时刻的波形如图中实线所示，t=0.2s时刻的波形如图中的虚线所示，则（　　）    A．t=0.2s时，质点P的振动方向一定竖直向上 B．波的周期可能为0.27s C．波的频率可能为1.25Hz D．波的传播速度可能为20m/s 2、 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，有两个或两个以上选项符合题目要求。全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。 8．一列简谐横波沿x轴正方向传播，在t＝0和t＝0.20s时的波形分别如图中实线和虚线所示。已知该波的周期T>0.20s。下列说法正确的是（　　） A．波速为0.40m/s B．若此波传入另一介质中其波速变为0.80m/s，则它在该介质中的波长为0.32m C．x＝0.08m的质点在t＝0.70s时位于波谷 D．x＝0.08m的质点在t＝0.12s时位于波谷 9．图甲为沿x轴传播的一列简谐横波在时刻的波形图，图乙为参与波动的处质点P的振动图像，则下列说法正确的是（　　）。 A．该波的传播速率为 B．该波沿x轴负方向传播 C．经过，质点P沿波的传播方向向前传播 D．该波在传播过程中若遇到尺寸为的障碍物，能发生明显的衍射现象 10．位于处的波源S完成两次振幅相同频率不同的全振动，如图所示为时波形，该波沿x轴负方向传播，此时波刚好传到处的质点P，0.3s后质点P第一次出现在波谷位置。则（　　） A．波源的起振方向沿方向 B．质点P沿方向振动过程中，处的质点Q也沿方向振动 C．波速始终相同 D．质点P振动的路程时，质点Q振动的路程是 三、非选择题：本题共5小题，共54分。 11．某同学在做“利用单摆测重力加速度”的实验中，先测得摆线长为L，摆球直径为d，然后用秒表记录了单摆全振动n次所用的时间为t。则： （1）他测得的重力加速度________（用测量量表示）； （2）某同学在利用单摆测定重力加速度的实验中，若测得的g值偏大，可能的原因是( ) A．摆球质量过大 B．单摆振动时振幅较小 C．测量摆长时，只考虑了线长忽略了小球的半径 D．测量周期时，把n个全振动误认为个全振动，使周期偏大 E．测量周期时，把n个全振动误认为个全振动，使周期偏小 （3）为了提高实验精度，在实验中可改变几次摆长l并测出相应的周期T，从而得出一组对应的l和T的数值，再以l为横坐标、为纵坐标将所得数据连成直线，并求得该直线的斜率k。则重力加速度________（用k表示）。 12．当声源与观察者相对运动时，观测到的声音频率会发生变化，可以用此现象的原理测量运动员移动速度的大小。某同学查阅资料得知声源发出的声音频率是不变的，而观察者接收的频率由下述公式决定，其中v是声速，是观察者的速度，是声源的速度，以上速度均是沿声源与观察者连线方向的速度大小。是声源发出声音的频率，f是观察者接收到的频率。当两者靠近时，观察者接收的频率变高，反之变低。该同学为进一步研究此规律，设计了如下实验：下图中的扬声器可以发出特定频率的声音，滑片可在气垫导轨上做匀速直线运动。在滑片上固定一部智能手机，手机中的声学传感器可以记录手机接收到的声音频率随时间变化的情况。 （1）图甲是实验过程中手机接收到的频率信息，其中手机在①段处于静止状态，在②段__________，在③段____________（分别填“向左运动”“向右运动”或“静止”）； （2）手机静止一段时间后以的速度运动，由图乙信息可得声速为__________； （3）在跳台滑雪、速降雪车等项目中，固定在地面的发声器（同时也是接收器）若对着运动员发射频率为33kHz的超声波，声波遇到运动员后会立即反射，反射波的频率等于运动员接收的频率，发声器最终接收的频率是27.5kHz。已知声速是330m/s，测得运动员的速度大小是________m/s。 13．A、B两个振源分别位于轴上、处，时，A、B以相同的频率开始做简谐运动，A产生向右传播的波与B产生向左传播的波在时的波形图如图所示，此时平衡位置分别位于、处的两质点、刚好开始起振，求： (1)A产生向右传播的波的波长； (2)时，质点的位移。 14．位于x=0处波源S振动产生一列沿x轴正向传的简横波，A和B是介质中平衡位置分别位于x=2m和x=8m处的两个质点。t=0时开始观测，此时质点A的位移为y=4cm，质点B处于波峰位置，时，质点A第一次回到平衡位置，t=1s时，质点B第一次回到平衡位置。求： （1）简谐波的周期； （2）若波长大于2m且小于37m，波长可能取哪些值； （3）若波长取36m，同时在x=100m处有与S完全一样的波源产生一列沿x轴负方向传播的简谐振横波，求x轴上0<x<100范围内有多少个加强点。 15．一列简谐波沿x轴传播，已知波的传播速度v=20m/s，t=0时刻的部分波形如图所示，此时坐标原点正向y轴负方向运动，则： （1）求波的周期T； （2）判断波的传播方向； （3）在下图中画出t=1s时刻该部分的波形。 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 参考答案 题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 A C B D A B C ABC ABD ACD 1．A 【详解】A．经过时，质点1从平衡位置再次运动到平衡位置，质点3振动了，即质点3在从左侧最大位移处向平衡位置运动的过程中(向右运动)，故A正确； B．经过时，质点5恰好到达左侧最大位移处，所受回复力向右，故B错误； C．经过时，质点6振动了，正在向左侧最大位移处运动，加速度方向向右，故C错误； D．在波传播过程中，后一个质点重复前一个质点的振动，所以每一个质点的起振方向都和波源的起振方向相同，即质点9的运动方向向左，故D错误。 故选A。 2．C 【详解】A．由波形图可知，两列波将同时传到M点，由左侧波在M点引起的振动方向向上，由右侧波在M点引起的振动方向也向上，可知质点M起振时的振动方向沿y轴正向，故A错误； B．由题意知波的周期 由 0s时P、Q都是从平衡位置向正最大位移处运动，在t=0.75s时刻，P、Q都运动到负最大位移处，位移都为-2cm，故B错误； C．两列波传到M点的时间均为 在0.75s~2s时间内，质点M振动，由于M到两波源距离相等，波长相等，M点是振动加强点，振幅为 A’=2A=4cm时间内运动的路程为 5A’=10A=20cm 故C正确； D．经过2.5s，波前进的距离为 即2.5s末，x轴上-0.2m~1.2m范围内所有质点都处于两列波叠加区域。 到两波源路程差为波长整数倍的质点在-1m、1m、3m、5m、7m、9m、11m处，即有7个振动加强点，故D错误。 故选C。 3．B 【详解】AC．简谐横波向右传播，可知此时刻质点P正在向上振动，质点Q正在向下振动，速度方向相反，即此时刻两质点的速度不同，且质点Q先回到平衡位量，故AC错误； B．此时刻两质点的位移相同，所受合力相同，则加速度相同，故B正确； D．由图可知，该波的波长，则波速为 故D错误。 故选B。 4．D 【详解】A．由图甲可知，震源A的起振方向是y轴的正方形，故A错误； B．设两列波的速度为v，则由题可得 解得 故B错误； C．由振动图可知A起振方向向上，B起振发方向向下，两列波相遇过程中，中点C是两列波波峰和波谷的相遇点，振动减弱，故C错误； D．A波经过0.6s传到B点t2=0.75s时刻，A波经过0.6s传到B点，则还多了0.15s，由甲可得刚好在波谷，而B波已经不会振动，故B点处于波谷，故D正确。 故选D。 5．A 【详解】AB．由图乙可知，t=0.225s时，质点A在平衡位置上方向向上运动 由甲图可推出此刻B在平衡位置下方向上运动，所以此刻B的速度沿y轴正方向，故A正确，B错误； C．由波形移动特点可推知0.225s时B在-2.5cm下方，故到时间内，B的路程小于7.5cm，故C错误； D．由图乙可知在t=0.1s时质点A处于平衡位置且向下振动，波沿x轴负方向传播，由图甲可知，波长λ=10cm，由图乙可知，波的周期为0.20s，则波速为 从t=0.15s到t=0.225s，波沿x轴负方向传播了 s=50×0.075cm=3.75cm 故D错误。 故选A。 6．B 【详解】A．机械波从一种介质传到另一种介质，不发生变化的物理量是波的频率，而波速和波长都有可能发生变化，故A错误； B．波发生明显衍射的条件是孔、缝的宽度或障碍物的尺寸与波长相比差不多或者比波长更小，故障碍物的尺寸一定时，波的波长越大衍射会越明显，故B正确； C．发生干涉的条件之一是频率相同，因此两列波在同一介质中相遇不一定发生干涉，故C错误； D．根据多普勒效应，无论波源还是观察者哪一个运动只要是相互接近，间距变小，观察者接收的频率都会增大，但波源的频率不变，故D错误。 故选B。 7．C 【详解】A．如果简谐横波沿x轴正方向传播，由波形平移法知t=0.2s时质点P的运动方向向+y方向；如果简谐横波沿x轴负方向传播，由波形平移法知t=0.2s时质点P的运动方向向-y方向；故A错误； B．如果简谐横波沿x轴正方向传播，则 解得周期 若，则 说明波的周期不可能为0.27s。 如果简谐横波沿x轴负方向传播，则 解得周期 若，则 说明波的周期不可能为0.27s。故B错误； C．若波的频率为1.25Hz，则周期 如果简谐横波沿x轴正方向传播，则 解得 所以波的频率可能为1.25Hz，故C正确； D．由图可知，波长 如果简谐横波沿x轴正方向传播，则 则 说明简谐横波沿x轴正方向传播，波的传播速度不可能为20m/s。 如果简谐横波沿x轴负方向传播，则 则 说明简谐横波沿x轴负方向传播，波的传播速度不可能为20m/s。故D错误。 故选C。 8．ABC 【详解】A．波沿x轴正方传播，根据波形图可知 该波的周期T＞0.20s，n只能等于0，故 波长 故波速 A正确； B．波传入另一介质频率周期不变，则 B正确； C．x=0.08m的质点在t=0时位于平衡位置向上振动，经过 时，所以t=0.7s时x=0.08m处的质点位于波谷，C正确； D．x=0.08m的质点在t=0时位于平衡位置向上振动，经过，即 所以t=0.12s时x=0.08m处的质点位于平衡位置上边正在向下振动，D错误。 故选ABC。 9．ABD 【详解】A．由图甲可知，该波的波长为，由图乙可知，周期为，由公式可得，该波的传播速率为 故A正确； B．由图乙可知，时刻处质点P的振动方向为沿轴负方向振动，在图甲中由同侧法可知，该波沿x轴负方向传播，故B正确； C．质点P只能沿轴振动，不能沿轴传播，故C错误； D．由图甲可知，该波的波长为，该波在传播过程中若遇到尺寸为的障碍物，能发生明显的衍射现象，故D正确。 故选ABD。 10．ACD 【详解】A．波沿x轴负方向传播，则质点P的起振方向是沿轴方向，介质中的各点起振方向与波源相同，故波源的起振方向也是沿轴方向，故A正确； B．从图像上可以得到，第一次的波长与第二次振动形成的波长之间的关系为 因为波速是由介质决定的，所以波速始终相同，设其为v，根据波速、波长、周期之间的关系有 可知 则质点P沿方向振动过程中所用的时间为 说明质点P沿方向振动到最高点所需时间里，处的质点Q振动半个周期回到平衡位置，故B错误； C．因为波速是由介质决定的，所以波速始终相同，故C正确； D．由于，质点P振动的路程时需要半个周期，则质点Q在新的频率下刚好振动一个周期，其路程为 故D正确。 故选ACD。 11． E 【详解】（1）[1]该实验单摆摆长 周期 故由单摆运动周期可得 （2）[2] AB．由（1）可知，g与摆球质量、单摆振动时振幅无关，故A、B错误； C．测量摆长时，只考虑了线长忽略了小球的半径，则l偏小，由（1）可知g偏小，故C错误； D．测量周期时，把n个全振动误认为个全振动，使周期偏大，则g偏小，故D错误； E．测量周期时，把n个全振动误认为个全振动，使周期偏小，则g偏大，故E正确。 故选E。 （3）[3]以l为横坐标、为纵坐标将所得数据连成直线，并求得该直线的斜率k，那么 所以 12． 向左运动 向右运动 318.6 30 【详解】（1）[1]由题意可知，当两者靠近时，观察者接收的频率变高，反之变低，根据题图甲可知②阶段，其频率变高，即手机在接近声源即②阶段在向左运动。 [2]由题图甲可知，在③阶段，接收到的频率变低，即在远离声源，也就是在向右运动。 （2）[3]由题图乙可知，声源的频率约为3000Hz，通过分析可知，手机在远离声源，且手机接收到的频率约为2995Hz，其中声源的速度为零。根据公式有 带入数据解得 （3）[4]由题可知，以发声器作为观测者，其接收到的频率变小了，即两者在远离声源。由于反射波的频率等于运动员接收的频率，且发声器接收的信号为反射信号，故从发声器发出信号到接收到信号的过程，可等效成发声器发出信号后，以和运动员大小相同、方向相反的速度运动。即两者的速度大小关系为 故根据公式 解得 13．(1) (2) 【详解】（1）由题意可知，振源A的振动方程为 当时，有 又 可知 解得 又，， 解得 （2）振源A单独存在时，质点P的振动方程为 振源B单独存在时，质点P的振动方程为 时，质点P的位移 14．（1）4s；（2），，；（3）5个 【详解】（1）t=0时开始观测，质点B处于波峰位置，质点B第一次回到平衡位置，可知 解得 （2）设A点的振动方程为 代入数据求得 ， 设B点的振动方程为 代入数据求得 因此有 　　　　 求得 　　 波长大于2m且小于37m，波长可能的值为 ，，, （3）若波长取36m，同时在x=100m处有与S完全一样的波源产生一列沿x轴负方向传播的简谐振横波，则在范围内满足到两波源距离差值 　　 其中k=0时在中点位置，k=1和2时在中点一侧有两个加强点，而在中点的另一侧仍有两个加强点，则加强点有5个。 15．（1）0.8s；（2）向左；（3） 【详解】（1）由图像可知波长：λ=16m，根据：，解得： T=0.8s （2）坐标原点正向y轴负方向运动，根据平移法可知，波向左传播 （3）t=1s时，振动了 ，图像如下 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 $