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

**基本信息** 聚焦机械波核心知识，融合“水袖功”“浮球水波”等真实情境，适配人教版选择性必修第一册第三章单元复习，助力物理观念与科学思维培养。 **题型特征** |题型|题量/分值|知识覆盖|命题特色| |----|-----------|----------|----------| |选择题|10题/46分|波的传播方向判断（第3题波形图与振动图像结合）、质点振动分析（第1题加速度）、干涉衍射（第6题两列波相遇）|单选多选结合，注重波形图与振动图像综合分析，融入文化情境（第8题“水袖功”）| |实验题|2题/约20分|波的衍射现象（第11题）、弹簧振子周期与能量计算（第12题）|结合发波水槽与弹簧振子实验，考查科学探究（第12题数据处理求质量、速度）| |解答题|3题/约34分|波的周期频率（第13题）、地震波振动方程（第14题）、波源与质点传播关系（第15题）|综合应用波形图与振动图像，结合实际问题（地震波），考查科学推理与模型建构|

2026年物理人教版选择性必修第一册第三章机械波检测试卷 满分：100 分 考试时间：75 分钟 一、选择题：本题共10小题，共46分。在每小题给出的四个选项中，第1~7题只有一项符合题目要求，每小题4分；第8~10题有多项符合题目要求，每小题6分，全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。 1．水平放置的弹性长绳上有一系列均匀分布的质点1、2、3……使质点1沿竖直方向做简谐运动，振动将沿绳向右传播，从质点1经过平衡位置向上运动时开始计时，当振动传播到质点13时，质点1恰好完成一次全振动，此时质点10的加速度（　　）    A．为零 B．为最大值 C．方向向上 D．水平向右 2．位于坐标原点处的波源在时开始沿y轴正方向振动，如图所示为时沿波传播方向上的波形图，0~5.7s内，处的质点通过的路程是（　　） A．0.9m B．1.0m C．1.4m D．1.5m 3．如图甲所示为一列沿x轴传播的简谐横波在t=2s时刻的波形图，A是平衡位置为x=2m处的质点，图乙为质点A的振动图像，下列说法正确的是（　　） A．该波沿x轴正方向传播 B．0~20s时间内，质点A运动的路程为1.2m C．3s~4s时间内，质点A的动能逐渐减小 D．坐标原点O处质点做简谐运动的表达式为 4．如图所示，实线和虚线分别是沿x轴传播的一列简谐横波在和时刻的波形图，0时刻处的质点沿方向运动。该波（　　） A．沿方向传播 B．波长为 C．周期可能为 D．传播的速度大小可能为 5．如图甲为一列简谐横波在时的波的图像，图乙为该波中平衡位置位于处的质点的振动图像。下列说法正确的是（　　） A．此波的波速为 B．此波沿轴正方向传播 C．时，平衡位置位于质点的加速度最大 D．时，平衡位置位于质点的加速度最大 6．在同一均匀介质中有两列简谐横波持续沿x轴相向传播， t=0时刻，甲波恰好传至x=0处，乙波恰好传至x=5m处，如图所示， 甲波的波速大小为0.5m/s。下列说法中正确的是（    ）    A．甲波的频率为8Hz B．两波相遇后x=2.5m处的质点始终是振动减弱点 C．x轴上第一个位移达到6cm的质点的横坐标为x=2.25m D．t=4s时刻，x=-1.5m处质点与x=5.1m处质点的振动方向相反 7．如图所示，均匀介质中有一三角形ABC，AB⊥BC，AB4m，BC3m。两个同时起振且起振方向相同、频率均为4Hz的波源固定于A、B两点。已知两波源产生的机械波在该介质中的传播速度大小为4m/s。AC边上振动总是减弱的点的个数为（　　） A．6个 B．5个 C．4个 D．3个 8．“水袖功”是中国古典舞中用于表达情感的常用技巧，舞者通过手把有规律的抖动传导至袖子上，营造出一种“行云流水”的美感。某次演员抖动水袖时形成一列沿x轴传播的简谐横波，其在某一时刻的波形图如图甲所示，P和Q是这列简谐横波上的两个质点，从该时刻（设为）起质点Q在一段时间内的振动图像如图乙所示。下列说法正确的是（　　） A．该列简谐横波沿x轴负方向传播，波速大小为1m/s B．时质点P的速度最大，加速度为零 C．在时，质点P的速度为零，加速度最大 D．从到，质点Q通过的路程为2.0m 9．如图（a）为一列简谐横波在时刻的波形图，介质中的两个质点P、Q此刻离开平衡位置的位移分别为0.5A、；图（b）是质点Q的振动图像。正确的是（　　） A．波沿方向传播，0.5s时刻P质点正在向方向振动 B．波沿方向传播，0.5s时刻Q质点正在向方向振动 C．从，再经过21s时，质点P在加速、质点Q在减速 D．波速为4cm/s，质点P、Q振动方向有时相同有时相反 10．如图甲，湖泊水面上有一列浮球，用来警示过往船只注意安全。图乙为简化俯视图，所有浮球等间距排成一条直线，水面上的O点垂直于水面xOy持续沿z轴振动，形成了沿水面传播波长的水波。当所有浮球全部振动后开始计时，以竖直向上为z轴正方向，其中浮球A、B的振动图像如图丙所示，已知，，。则（    ） A．时，1号浮球位于平衡位置下方且沿z轴正向运动 B．时，6号浮球位于平衡位置上方且沿z轴负向运动 C．时，1号浮球与2号浮球都位于平衡位置的上方且运动方向相反 D．时，5号浮球与6号浮球都位于平衡位置的上方且运动方向相反 二、实验题 11．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狭缝后在水面继续传播。 （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，频率由驱动力决定 C．受迫振动，频率由水体自身性质决定　　D．受迫振动，频率由驱动力决定 （3）若使波源保持振动情况不变并同时向狭缝靠近，相比于波源静止，狭缝右侧水波的___________增大（选填“频率”、“波长”“波速”）。 12．“祖冲之”研究小组做关于波的衍射及弹簧振子的实验。 (1)（多选）如图甲所示，这是观察波在水面上衍射的实验装置，AC和BD是两块挡板，AB是一个孔，O是波源，图中已画出波源所在区域波的传播情况，每两条相邻波纹（图中曲线）之间的距离表示一个波长，则关于波经过孔之后的传播情况，下列描述正确的是_____。 A．挡板前后波纹间的距离不相等 B．此时能观察到明显的衍射现象 C．如果将孔AB扩大，有可能观察不到明显的衍射现象 D．如果孔的大小不变，使波源的频率增大，能观察到更明显的衍射现象 (2)某同学将弹簧和小球分别套在光滑横杆上，弹簧左端与小球相连，右端固定在支架上，形成一个弹簧振子。在球底部固定一毛笔头，笔头下放一纸板。使小球偏离平衡位置并释放，沿图乙所示的方向匀速拉动纸板，笔头会在纸板上画出一图像。在纸板上建立坐标系，x为纸板运动的位移，y为小球偏离平衡位置的位移，测得数据如图丙所示。已知弹簧的劲度系数，白纸移动的速度大小为，查资料知弹簧振子的周期表达式，弹簧弹性势能的表达式，取，则该弹簧振子的周期为______s，质量为______kg，最大速度为______m/s，最大加速度为______。 三、解答题 13．如图，这是一列简谐横波在时的波形图，该波沿x轴负方向传播，波速。求： (1)该波的周期、频率； (2)时处质点的振动方向以及该质点在一个振动周期内运动的路程； (3)时，处的质点及处的质点相对平衡位置的位移各是多少？ 14．地震波中既有横波又有纵波。图甲是地震波中的一列横波在时刻部分质点的波形图，图乙是由这列横波引起的处质点的振动图像，求： (1)该列横波的传播方向和速度； (2)质点从到的过程中运动的路程； (3)质点的振动方程。 15．平衡位置位于坐标原点的波源产生一列简谐横波在均匀介质中沿x轴正向传播，M、N为x轴正向的两个质点，质点M的平衡位置坐标为，且（为该波的波长）。已知波源自时由原点O开始振动，振动图像如图所示。当质点M开始振动时，波源恰好处于波谷，此后再经过，质点N第一次处于波谷。求： （1）质点N的平衡位置坐标； （2）从到质点N第一次处于波谷这段时间内，波源通过的路程。    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 题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 B C B A D D A AC BCD AC 1．B 【详解】ABCD.根据题意，质点1恰好完成一个全振动，形成的简谐波刚好形成一个完整的正弦波形，此时质点10恰好处于最大位移处，合力最大提供回复力，产生的加速度最大且向下指向平衡位置处，故选项B正确，选项ACD错误。 故选B。 2．C 【详解】由题意有 则 由图像可得波长 波速为 波传到处需要的时间为 所以内，处的质点振动的时间为 所以该质点通过的路程为 故选C。 3．B 【详解】A．由A点的振动图像可知，在t=2s时刻质点A在平衡位置沿y轴负向运动，根据“上下坡”法可知，该波沿x轴负方向传播，故A错误； B．0~20s时间内，即经过5T，则质点A运动的路程为 故B正确； C．3s~4s时间内，质点A向平衡位置运动，A的动能逐渐增大，故C错误； D．根据题意可知，坐标原点O处质点在t=0时刻在平衡位置向下振动，所以该质点做简谐运动的表达式为 故D错误。 故选B。 4．A 【详解】A．根据同侧法可判断该波沿方向传播，故A正确； B．由波形图可知波长为4m，故B错误； C．根据波形图的周期性可得 解得 当n=0时，解得 T=0.6s 当n=1时，解得 T=0.27s 故C错误； D．波的传播速度为 当n=0时，解得 v=6.7m/s 故D错误。 故选A。 5．D 【详解】A．由题图可知，周期，波长 则波速，故A错误； B．平衡位置位于处的质点在时刻向下振动，根据“上下坡法”知，波沿轴负方向传播，故B错误； C．时质点运动到平衡位置，加速度为零，故C错误； D．时质点运动到位移最大处，加速度最大，故D正确。 故选D。 6．D 【详解】A．由图可知甲波的波长为，甲波的频率为 故A错误； B．甲乙两波在同一均匀介质中传播，波速相同，由图可知乙波的波长为，乙波的频率为 可知甲乙两波不能发生干涉，两波相遇后x=2.5m处的质点不是振动减弱点，故B错误； C．质点的位移第一次达到6cm，必定是这两列波相距最近的波峰相遇，时刻，甲乙波峰相距，故从此时开始到两波峰相遇，甲、乙波峰的传播距离都为，故x轴上第一个位移达到6cm的质点的横坐标为 故C错误； D．甲、乙波的周期为 ，t=4s时刻，甲乙波传播的距离之和为 可知t=4s时刻，乙波未传播至x=-1.5m处质点，甲波未传播至x=5.1m处质点，t=4s时刻，可知甲波振动了半个周期，根据上下坡法可知t=4s时刻，x=-1.5m处质点向上振动，t=4s时刻，可知乙波振动了一个周期，根据上下坡法可知t=4s时刻，x=5.1m处质点向下振动，故t=4s时刻，x=-1.5m处质点与x=5.1m处质点的振动方向相反，故D正确。 故选D。 7．A 【详解】根据波速公式 知 两列波同时起振且起振方向相同、频率相同，产生干涉，振动减弱点满足条件 根据几何知识知 又 又根据三角形两边之差小于第三边，知 当时， 当时， 当时， 当时， 当时， 不再满足条件，又 分析几何关系知，当时，满足条件的点有和 当时，满足条件的点有，，， 故AC边上振动总是减弱的点的个数为6个。 故选A。 8．AC 【详解】A．由质点Q的振动图像可知，t＝0时刻质点Q在平衡位置向上振动，可知该列简谐横波沿x轴负方向传播，根据波长、波速与周期得关系，可知该波速大小为 故A正确； B．由时刻波形图可知质点P在波峰，速度为零，加速度最大，故B错误； C．根据振动图像可知周期为2s，又因为0时刻质点P在波峰，可知在时，质点P到达波谷位置，此时质点P的速度为零，加速度最大，故C正确； D．从到，即经过了1.5T，质点Q通过的路程为 s＝6A＝1.2m 故D错误。 故选AC。 9．BCD 【详解】AB．由质点Q的振动图像可知0.5s时刻Q质点正在向方向振动，在题图（a）中根据同侧法可以判断出波沿方向传播，故A错误，B正确； C．根据波的图像可得波长为 根据振动图像可得质点振动的周期即波传播的周期为 则波速为 根据同侧法可得0.5s时刻P质点正在向平衡位置运动，在加速，而Q质点则正在向负向最大位移处运动，在减速，再过21s时，即经过，P和Q质点振动方向各自与原来的方向相同，C正确： D．由于质点P、Q的平衡位置的距离不是半波长的整数倍，所以质点P、Q振动方向有时相同有时相反，D正确。 故选BCD。 10．AC 【详解】A．由于，，由图可知A球的振动比B球振动落后，则 又 所以 ， 设两浮球之间的距离为，则 相邻两浮球与O点距离差小于，1号浮球比A浮球振动滞后，由于时，A浮球位于平衡位置且沿z轴正向运动，则时，1号浮球位于平衡位置下方且沿z轴正向运动；故A正确； B．6号浮球比B浮球振动滞后，由于时，B浮球位于波峰，时，6号浮球位于平衡位置上方且沿z轴正向运动，故B错误； C．时，A浮球位于波峰位置，2号浮球比A浮球振动超前，时，1号浮球位于平衡位置的上方且沿z轴正向运动，2号浮球都位于平衡位置的上方且运动方向相反沿z轴负向运动，故C正确； D．时，B浮球位于平衡位置且沿z轴负向运动，5号浮球比B浮球振动超前，5号浮球位于平衡位置下方且沿z轴负向运动，6号浮球都位于平衡位置的上方且沿z轴负向运动，故D错误。 故选AC。 11． B D 频率 【详解】（1）[1]图中可观察到水波通过障碍物上的狭缝后在水面继续传播，是波的衍射。 故选B。 （2）[2]水面各点的振动均为受迫振动，频率由驱动力决定，与水体自身性质无关。 故选D。 （3）[3]若使波源保持振动情况不变并同时向狭缝靠近，根据多普勒效应可知，相比于波源静止，狭缝右侧水波的频率变大，波速不变，由公式可知，波长减小。 12．(1)BC (2) 1 0.25 8 【详解】（1）AB．波通过孔后，波速、频率、波长均不变，则挡板前后波纹间的距离相等，由题图可知，孔的尺寸与水波的波长差不多，故此时能观察到明显的衍射现象，故A错误，B正确； C．如果将孔扩大，若孔的尺寸远大于水波的波长，可能观察不到明显的衍射现象，故C正确； D．如果孔的大小不变，使波源的频率增大，因为波速不变，根据知，波长减小，可能观察不到明显的衍射现象，故D错误。 故选BC。 （2）[1][2]白纸移动，振子振动一个周期，所以弹簧振子的周期为 由 解得 [3][4]该弹簧振子所受最大回复力为 则最大加速度为 由能量守恒可得 可得该弹簧振子的最大速度为 13．(1)2s，0.5Hz (2)y轴负方向， (3)-0.4m，0.4m 【详解】（1）根据图像可知，波长为2m，周期 频率 （2）该波沿x轴负方向传播，根据平移法可知处质点的振动方向沿y轴负方向；该质点在一个振动周期内运动的路程 （3）时，波向负方向传播，则此时处的质点位于波谷相对平衡位置的位移为-0.4m，处的质点位于波峰相对平衡位置的位移为0.4m。 14．(1)沿轴正方向传播， (2) (3) 【详解】（1）由图乙可知时，质点向上振动，根据波形平移法可知，该列横波沿轴正方向传播；由图甲可知波长为，由图乙可知周期为，则波速为 （2）时刻，质点处于平衡位置，由 可知质点从到的过程中运动的路程为 （3）由图乙可知质点的振动方程为 15．（1）；（2） 【详解】（1）根据及当质点M开始振动时，O恰好处于波谷，可知 解得 由图可知，则波的传播速度为 该波从M点传播到N点的时间为 M、N两质点的平衡位置之间的距离为 质点N的平衡位置坐标 （2）从到质点N第一次处于波谷这段时间为 由图可知振幅，波源通过的路程    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 $