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** 本单元卷聚焦机械波核心知识，通过生活现象（如隔墙听声）、科技应用（地铁道床隔振）情境设计，覆盖衍射、干涉、波的传播等知识点，适配高中物理单元复习，强化物理观念与科学探究。 **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|衍射现象判断、波的叠加、质点振动方向|结合生活实例（如旋转音叉干涉），基础与综合题梯度分布| |实验题|2题/14分|振动验证、交流电频率测量|通过光斑移动验证振动（科学探究），关联波速公式应用| |解答题|3题/40分|波长计算、受迫振动方程、波传播速度|融合地铁隔振技术（科学态度与责任），综合考查科学推理与模型建构|

第三章 机械波 单元检测 第I卷（选择题） 一、选择题（共46分，本题共10小题，1-7题每小题4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，8-10题每小题6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6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分）。 1．下列生活中的现象属于衍射现象的是（   ） A．在医院里，医生用“彩超”给病人检查身体 B．旋转一支敲响的音叉，人在同一位置听到的声音会时大时小 C．警车响着警笛从行人旁经过，行人听到警笛声的音调由高变低 D．开着门的屋子里面有人在说话，屋外墙后面的人隔着墙能听到 2．两列频率、振幅均相同的横波相遇的情况如图所示，实线表示波峰，虚线表示波谷。点是波峰相遇点，点是波峰与波谷相遇点。下列分析正确的是（　　） A．处的质点随着波形向外迁移 B．处的质点始终处于波峰位置 C．处质点的位移始终为零 D．点到两个波源的距离差一定为波长的整数倍 3．为研究绳波的传播规律，某同学拿着绳子左端沿竖直方向上下做简谐运动，产生的绳波在某时刻的图像如图所示。、b为绳中的两质点，下列说法正确的是（　　） A．质点的加速度正在增大 B．质点的加速度正在减小 C．质点的速度方向竖直向上 D．质点的速度方向竖直向下 4．质点S沿竖直方向做简谐运动，某时刻在绳上形成的波形如图所示，P为绳上一质点。此时质点P的运动方向（    ） A．向下 B．向上 C．向右 D．向左 5．如图所示，O是水面上一波源，实、虚线分别表示该时刻相邻的波峰、波谷组成的波面，A是挡板，B是小孔，经过一段时间，水面上的波形将分布于（　　） A．整个区域 B．阴影Ⅰ以外区域 C．阴影Ⅱ、Ⅲ以外区域 D．上述选项均不对 6．如图所示，图中S为水面上振动的波源，M、N是水面上的两块挡板，其中N板可以上下移动，两板中间有一狭缝，此时测得A处水面没有振动，为使A处水面也能发生振动，可采用的方法是（　　） ①使波源的频率增大 ②使波源的频率减小 ③移动N使狭缝的间距增大 ④移动N使狭缝的间距减小 A．①③ B．①④ C．②③ D．②④ 7．如图（a）所示在均匀介质中有、、三点，，，。时，位于、两点的两个横波波源同时开始振动，、两点振动图像分别如图（b）甲和图（b）乙所示，振动方向与平面垂直，两列波在该介质中的传播速度均为，下列说法正确的是（　　） A．点始终位于振幅处 B．两列波的波长均为 C．、间有5个振动减弱点 D．时点的位移为 8．某水波为一列简谐横波，时的波形图如图所示，平衡位置在处的质点正平行于轴向上振动，并在时第6次回到平衡位置。下列说法正确的是（　　） A．该波传播方向沿轴负方向 B．该波的波长为 C．该波的周期为 D．该波能与另一列频率为的水波发生干涉现象 9．一列简谐横波沿x轴正方向传播，时刻的波形如图所示。已知波速为10m/s，下列说法正确的是（　　） A．波的周期为0.8s B．时刻，处的质点速度方向沿y轴正方向 C．再经过0.2s，处的质点到达波峰位置 D．这列波遇到大小为4m的障碍物时能发生明显衍射现象 10．在同一均匀介质中相距的两个波源，同时相向发出两列简谐波。波源开始振动作为计时零点，两波源的连线上有A、B两个质点，其内振动图像分别如图甲、乙所示，则（　　） A．波速为 B．A、B的平衡位置可能相距5m C．两波源的起振方向相同 D．时，A、B两质点的速度方向相同 第II卷（非选择题） 本题共5小题，共54分。 二、实验题 11．（8分）探究：发声的桌面也在振动 提出问题： 敲桌子时，我们能听到声音，但肉眼却看不见桌子在振动．桌子是否在振动呢？有什么方法证明桌子在发声的同时也在振动呢？ 实验设计： 如图2－1所示，在桌子上固定一小块平面镜，让太阳光（或手电筒光、玩具激光发出的激光）照射在平面镜上经平面镜反射后，在墙上出现一个小光斑． 轻轻地敲击桌面，观察墙面上小光斑的位置有什么变化？______ 用力敲击桌面，观察小光斑位置的变化． 收集证据： 桌面发声时，你发现墙壁上小光斑________，这说明___ _____． 交流合作： 你认为还有哪些方法可以证明桌子发声时在振动？说说你的办法，试着做一做___ 12．（6分）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 三、解答题 13．（10分）某波源发出一列简谐横波，波源的振动图像如图所示。在波的传播方向上有两个质点，它们到的距离分别为和。测得两质点开始振动的时间间隔为。求： (1)这列波的波长； (2)质点开始振动后末的位移及内通过的路程。 14．（14分）我国地铁道床技术革新，采用如图甲所示的“钢弹簧浮置板道床”装置，将浮置板道床置于钢弹簧隔振器上，有效降低了列车经过时的振动和噪音。该装置可以等效为如图乙所示的弹簧振子模型，将列车经过时使道床振动的力等效为对弹簧振子施加一个周期性驱动力，使振子做受迫振动，振子振动图像如图丙所示。若振子总质量，弹簧质量不计，弹簧劲度系数，忽略振动过程所受的阻力，重力加速度g取。 (1)请写出振子做受迫振动的振动方程（不需要写出推导过程）； (2)振子受迫振动时在空气中产生次声波，已知声波在空气中传播速度为340m/s，求此声波的波长； (3)若振子做简谐振动时振幅，求振动过程振子所受的最大回复力和最大动能。（提示：弹性势能可用计算，其中k为弹簧劲度系数，x为弹簧形变量） 15．（16分）如图所示，图中的实线是一列正弦波在某一时刻的波形图。经过0.2s后，其波形如图中虚线所示。设该列波的周期大于0.2s。 (1)如果波是向左传播的，波的传播速度是多大？ (2)如果波是向右传播的，波的周期是多大？ (3)若删去题干条件“设该波的周期大于0.2s”，试求该波向左传播时可能的传播速度。 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 机械波 单元检测 》参考答案 题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 D C B A B D C ABC CD BC 1．D 【详解】A．医生用“彩超”检查身体利用了超声波的多普勒效应，故A错误； B．旋转音叉时声音时大时小是声波的干涉现象，故B错误； C．警车经过时警笛音调变化是波源与观察者相对运动引起的多普勒效应，故C错误； D．声音穿过门缝并绕过墙壁传播到墙后，属于声波在障碍物边缘发生衍射的现象，故D正确。 故选D。 2．C 【详解】A．在波的传播过程中，介质中的质点只在各自的平衡位置附近做简谐振动，并不随波迁移，故A错误； B．M点是波峰与波峰相遇点，是振动加强点，其振幅最大。但质点在做简谐振动，其位移随时间周期性变化，并非始终处于波峰位置，故B错误； C．N点是波峰与波谷相遇点，是振动减弱点。由于两列波的频率、振幅均相同，所以在N点两列波引起的位移大小相等、方向相反，叠加后的总位移始终为零，故C正确； D．N点是振动减弱点，其到两个波源的距离差应为半波长的奇数倍，即，故D错误。 故选C。 3．B 【详解】绳波从左向右传播，据同侧法，a质点向下振动、b质点向上振动，即都向平衡位置运动，位移减小，加速度减小，速度增大，故B正确，ACD错误。 故选B。 4．A 【详解】质点在波的传播过程中，只在各自的平衡位置附近上下振动，不随波迁移。图中波向右传播，根据“上坡下，下坡上”的口诀，质点位于“上坡”路段，因此点向下振动。故A正确，B、C、D错误。 故选A。 5．B 【详解】ACD．由题图得，半波长为实虚两圆半径之差，且可看出挡板A的尺寸比波长大得多，而小孔B的直径与波长长度差不多。根据波发生明显衍射的条件知，该波在挡板A处的衍射现象很不明显，可认为波沿直线传播，故Ⅰ区内水面无波形，故AD错误。 BC．该波的波长与小孔B的直径差不多，能够产生明显的衍射，故在阴影区Ⅱ、Ⅲ之内，明显存在衍射波的波形，故B正确，C错误。 故选B。 6．D 【详解】要发生明显的衍射现象，狭缝的宽度要比波长小或与波长相差不多，要使狭缝满足发生明显衍射现象的条件，可移动N使狭缝间距变小，或将波源的波长变长，即使波源的频率减小，②④正确，①③错误。 故选D。 7．C 【详解】B．两列波的周期和波速相同，则两列波的波长均为，故B错误； A．B点到两波源的距离差为 由图（b）可知，两波源振动完全相反，所以B点为振动加强点，是振幅最大的点，但不是一直处于振幅处，故A错误； C．设、间的振动减弱点为，则 其中， 则解得 即A、间有5个振动减弱点，故C正确； D．波源在A点的波传播到B点所用时间为 波源在C点的波传播到B点所用时间为 所以t �� = 4.5 s 时波源在A点的波传播到B点振动的时间为 因B点振动加强，所以此时振动到负向最大位移处，即此时的位移为，故D错误。 故选C。 8．ABC 【详解】A．时刻质点沿轴向上振动，结合题图可知该波传播方向沿轴负方向，A正确； B．由题图可知，该波的波长，故B正确； CD．由题图可知，每经过半个周期质点回到平衡位置，有，解得，频率，与的频率不同，不能发生干涉现象，故C正确，D错误。 故选ABC。 9．CD 【详解】A．由图可得波的波长为4.0m，则周期为，故A错误； B．时刻，处的质点处于最大位移处，此时速度为0，故B错误； C．由题可得 波形向右移动2m，则6m处出现波峰，故C正确； D．当障碍物的尺寸跟波长差不多或者小于波长时，可以观察到明显的衍射现象，波的波长为4.0m，故这列波遇到大小为4m的障碍物时能发生明显衍射现象，故D正确。 故选CD。 10．BC 【详解】C．由图可知，两波源的起振方向均沿+y方向，故C正确； A．由图可知4s时质点B开始振动，6s时两波相遇，则4v+6v=20m，解得v=2m/s，故A错误； B．由图可知，3.5s时质点A开始振动，A、B两点的距离为，解得x=1m；或，解得x=5m，故B正确； D. 由图像可知，时，质点A沿x轴负向振动，质点B速度为零，D错误。 故选BC。 11． 小光斑的位置几乎不动 小光斑的位置会上下移动 声音是由于物体的振动产生的 对着空矿泉水瓶说话，会感到矿泉水瓶在振动 【详解】[1]小光斑的位置几乎不动 [2][3]桌面发声时，桌面振动带动镜子也振动，所以小光斑的位置会上下移动，这说明声音是由于物体的振动产生的； [4] 对着空矿泉水瓶说话，会感到矿泉水瓶在振动． 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)20m (2)0；10cm 【详解】（1）由波源的振动图像可知，周期T=4s；波的传播速度为 则波长为 （2）波源开始起振的方向沿竖直向上方向，则质点开始振动的方向也为竖直向上的方向，振动后末，即经过半个周期，质点A回到平衡位置，即位移为零；内通过的路程s=2A=10cm。 14．(1) (2)34m (3)1×106N，1×104J 【详解】（1）由图丙可知，振幅为3cm，周期为0.1s，所以振动方程为 （2）空气也属于受迫振动，振动频率与振子的频率相等，即 所以波长为 （3）在最大位移处，回复力最大，即 平衡位置，速度最大，动能最大，加速度为零，即 从最低点运动到平衡位置的过程，根据系统机械能守恒定律可得 代入数据解得 15．(1) (2) (3) 【详解】（1）由于该列波的周期大于0.2s，在0.2s内，波向左传播3m，故 解得波速 （2）由题图可知，该波波长 由于该列波的周期大于0.2s，在0.2s内，波向右传播1m，故 解得波速 根据可得，周期 （3）结合题给条件可知，0.2s内波向左传播的距离可能为 由可得向左传播的速度可能为 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 $