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** 高中物理机械波单元检测，涵盖波形图、干涉、衍射等核心知识点，通过选择、实验、解答题梯度设计，考查物理观念与科学思维，适配单元复习。 **题型特征** |题型|题量/分值|知识覆盖|命题特色| |----|-----------|----------|----------| |选择题|10/46|波形图与振动图像、干涉、衍射、波速计算|单选与多选结合，注重图像分析与科学推理，如通过波形图判断波传播方向| |实验题|2/16|衍射现象、振动周期性|联系发波水槽、心电图实际情境，体现科学探究，如探究缝宽对衍射的影响| |解答题|3/38|波长周期计算、波的相遇、振动加强点|综合考查模型建构，如两列波叠加求振动加强点，提升应用能力|

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．如图所示，为一列简谐横波在某一时刻的波形图，图为质点以此时刻为计时起点的振动图像，从该时刻起，下列说法正确的是（    ） A．该波正在向轴负方向传播，波速为 B．经过后，质点经过的路程为，且速度最大，加速度最小 C．若该波在传播过程中遇到一个尺寸为的障碍物，不能发生明显的衍射现象 D．若波源向轴负方向运动，在处放一接收器，接收器接收到的波源频率可能为 2．同步振动、频率相同、振幅均为A的两列水波在水面上相遇后，在它们重叠的区域形成如图所示的图样，其中实线代表波峰，虚线代表波谷。在图示时刻，M为波峰与波峰相遇点、N为波谷与波谷相遇点、P为波峰与波谷相遇点。则以下说法正确的是（　　） A．质点P是振动减弱的点，其位移大小始终等于0 B．质点M是振动减弱的点，但其振动并不始终减弱 C．质点N是振动减弱的点，其位移始终为0 D．振动加强和减弱的区域在水面上的位置不断变化 3．如图所示是观察水波衍射的实验装置。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．图中孔AB的尺寸太大，不能观察到水波的衍射现象 B．如果将孔AB扩大，有可能观察不到明显的衍射现象 C．挡板前相邻两波纹间的距离小于挡板后相邻两波纹间的距离 D．如果孔的大小不变，使波源频率增大，能观察到更明显的衍射现象 4．抖绳运动正走进大众的生活。一健身爱好者手握绳子左端，上下抖动，形成沿x轴正方向传播的绳波（可近似看成横波），a、b为绳上的两个质点，某时刻部分绳波的波形如图所示，下列说法正确的是（　　） A．该时刻a质点沿y轴正方向运动 B．该时刻b质点的速度大于a质点的速度 C．该时刻a、b两质点的加速度方向相同 D．从该时刻开始，b质点在接下来的四分之一周期内通过的路程等于A 5．一列沿x轴正向传播的简谐横波，其振幅为2cm，波速为30cm/s，在传播过程中，介质中相距30cm的两质点a、b，某时刻均在x轴上方距离x轴1cm的位置，此时两质点运动方向相反，如图所示，则下列说法正确的是（  ） A．b质点可能比a质点先回到平衡位置 B．a质点速度最大时，b质点速度为0 C．从此时刻起，经过1秒钟a质点运动到b位置处 D．此时a、b两质点加速度大小相等，方向相反 6．水平面内有两个沿竖直方向振动的相干波源S1和S2（振动步调相同），发出的简谐横波在同一均匀介质中传播，其波源分别位于如图所示椭圆长轴端点位置，椭圆的半长轴为a=5m，半短轴为b=3m，如图所示建立xOy坐标系。已知波源频率f=2Hz，简谐波在介质中传播速度大小为8m/s，则下列说法正确的是（　　） A．该简谐波在介质中的波长是16m B．在波源S1和S2的连线上（不包含S1、S2位置），振动加强的位置一共有3个 C．在椭圆上振动加强的位置一共有10个 D．位于y轴上的所有质点均是振动减弱点 7．如图甲，两波源和分别位于与处，以为边界，两侧为不同的均匀介质。时两波源同时开始振动，其振动图像相同，如图乙所示。时与两处的质点开始振动，不考虑反射波的影响，下列说法正确的是（　　） A．时两列波开始相遇 B．在间波的波长为 C．两列波在间遇到的障碍物不能发生明显衍射 D．两列波叠加稳定后，处的质点振动减弱 8．如图甲为一列简谐横波在某时刻的波形图，图乙为质点P以此时刻为计时起点的振动图像。则由图可知（　　） A．波沿着x轴负方向传播 B．从该时刻起质点Q比质点P先运动至波峰位置 C．从该时刻起，经过0.1s，质点Q通过的路程为20cm D．当质点P位于波谷时，质点Q正向上振动 9．一列简谐横波沿x轴正方向传播，如图所示，实线为 时的波形图，虚线为 时的波形图，质点 P的平衡位置为 ，下列说法正确的是 （　　） A．该横波传播的速度大小可能为 B．t=3.25s时质点 P运动的加速度一定为0 C．质点 P 与平衡位置在6m处的质点振动步调总是相反 D．该横波遇到体积为 的正方体，不会发生明显衍射 10．如图所示，一列简谐横波在足够长的均匀长直介质中沿轴正方向传播。时，处的质点由静止开始向下运动；时，点位于的波谷位置，处的质点第一次到达的波峰位置。下列说法正确的是（　　） A．波源的起振方向沿轴正方向 B．波的传播速度可能为 C．时，处质点速度的大小一定为 D．时，处质点加速度的大小可能为 第II卷（非选择题） 本题共5小题，共54分。 二、实验题 11．（10分）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．（6分）如图所示的三个图线分别是用不同的传感器测出的不同物体的振动图线。从三个图线可知，这三个物体振动的共同特点是具有_______性，三个物体中，最简单的振动是________的振动。图中心脏跳动的图线是某人的心电图，方格纸每个小方格的宽度是0.5 cm，心电图记录仪拖动方格纸的速度是1.8 cm/s。则此人的心率是________次/分。 三、解答题 13．（8分）波源位于坐标原点的一列简谐波沿x轴正方向传播。t=0时波源开始振动，时，位于的c点恰好开始振动，波形如图所示。 (1)求简谐波的波长、周期和传播速度； (2)求位于的质点Q（未画出）第一次处于波峰位置的时刻。 14．（14分）两列简谐横波分别沿x轴正方向和负方向传播，两波源分别位于x=-0.2m和x=1.2m处，两列波的波速均为0.4m/s，波源的振幅均为2cm。t=1s时刻两列波的图像如图所示，此刻平衡位置在x=0.2m和x=0.8m的P、Q两质点刚开始振动。质点M的平衡位置处于x=0.5m处。 （1）求两列波相遇的时刻； （2）求0~2.75s内质点M运动的路程； （3）求PQ之间振动加强点的坐标。 15．（16分）一列简谐横波沿x轴传播，在和时，其波形分别用如图所示的实线和虚线表示。 （1）求波可能的速度； （2）若波沿x轴的负方向传播，求处的质点从时刻位置第一次回到时刻的位置所经过的最长时间。 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》参考答案 题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 B A B A A C D BD AC BD 1．B 【详解】A．在图中，时刻正向上振动，在图中，根据波形平移法可知，波正在向轴正方向传播。该波的波长和周期分别为 ， 所以波速 故A错误； B．根据题意可知 所以经过后，质点经历的路程为 到达平衡位置，速度最大，加速度最小，故B正确； C．该波的波长为，若该波在传播过程中遇到一个尺寸为的障碍物，波长与障碍物尺寸差不多，能发生明显衍射现象，故C错误； D．该波的频率为 若波源向轴负方向运动，波源与接收器间的距离增大，产生多普勒效应，在处的接收器接收到的波源频率减小，小于，故D错误。 故选B。 2．A 【详解】A．P为波峰与波谷相遇点，所以质点P是振动减弱的点，且两列水波的振幅相等，所以其位移大小始终等于0，故A正确； B．M为波峰与波峰相遇点，所以质点M是振动加强的点，故B错误； C．N为波谷与波谷相遇点，所以质点N是振动加强的点，故C错误； D．振动加强和减弱的区域在水面上的位置稳定不变，故D错误。 故选A。 3．B 【详解】A．图中孔的尺寸与波长差不多，能观察到波明显的衍射现象，故A错误； B．孔的尺寸比波长小或与波长差不多才能观察到明显的衍射现象，图中孔的尺寸与波长差不多，如果将孔AB扩大，有可能观察不到明显的衍射现象，故B正确； C．因波的传播速度不变，频率不变，故波长不变，即挡板前后波纹间距离应相等，故C错误； D．波速由介质决定，故波速不变，由可知，若使波源频率增大，则波长变小，如果孔的大小不变，则衍射现象变得更加不明显，故D错误。 故选B。 4．A 【详解】A．结合题意，根据“上、下坡”法可知，该时刻a质点沿y轴正方向运动，故A正确； B．由图可知，该时刻a、b质点都向平衡位置振动，而b质点处在离平衡位置更远地方，b质点的速度小于a质点的速度，故B错误； C．由图可知，a质点从负方向朝平衡位置振动，b质点从正方向朝平衡位置振动，二者加速度方向相反，故C错误； D．由图可知，从该时刻开始，b质点在接下来的四分之一周期内通过的路程小于A，故D错误。 故选A。 5．A 【详解】A．若图示时刻，b质点向下振动，a质点向上振动，则b质点比a质点先回到平衡位置，故A正确； B．由图看出，当a质点经过平衡位置时，速度最大，而b不在最大位移处，速度不为零，故B错误； C．简谐横波沿x轴正向传播过程中，两质点都在各自的平衡位置附近振动，a质点并不向前移动，不可能移到b质点处，故C错误； D．图示时刻，两质点的位移大小、方向相同，则加速度也大小相等、方向相同，方向沿均沿y轴负方向，故D错误。 故选A。 6．C 【详解】A．由题意可知简谐波的周期为 由此可知简谐波的波长，故A错误； B．振动加强要求波程的差值为半波长的偶数倍，计算可知在连线上距离波源为、、、、位置的质点振动均加强，一共有5个位置，故B错误； C．由于连线上一共有5个位置振动加强，因此椭圆上、下半椭圆上均有5个振动加强的位置，椭圆上一共有10个位置振动加强，故C正确； D．位于轴上的所有质点到两波源的距离相等，波程差为0，因此均是振动加强的质点，故D错误。 故选C。 7．D 【详解】A．以为边界，两侧为不同的均匀介质，波传播速度由介质决定，则边界左侧介质波的传播速度 边界右侧介质波的传播速度 设再经历时间两列波相遇，则有 解得 即两列波开始相遇的时间为，故A错误； BC．根据图乙可知，周期 对边界左侧的波有 对边界右侧的波有 则在间波的波长为，两列波在间遇到的障碍物，由于波长大于障碍物尺寸，可以发生明显衍射，故BC错误； D．波源的波形传播到处质点的时间 此时右侧波在该质点已经振动的时间 即此时左侧波在该点的振动位于平衡位置向上运动，右侧波在该点的振动位于平衡位置向下运动，可知，两列波叠加稳定后，处的质点振动减弱，故D正确； 故选D。 8．BD 【详解】A．由图乙可知，此时质点P向下振动，结合图甲根据波形平移法可知，波沿着x轴正方向传播，故A错误； B．由于波沿着x轴正方向传播，可知该时刻质点Q比向上振动，质点P向下振动，则从该时刻起质点Q比质点P先运动至波峰位置，故B正确； C．从该时刻起，经过0.1s，由于 该时刻质点Q向上振动，越接近平衡位置质点振动的速度越大，质点Q从该时刻到达平衡位置所用时间小于，根据对称性可知，质点从平衡位置到达所用时间小于，则从该时刻起，经过0.1s，质点Q通过的路程大于20cm，故C错误； D．此时质点P向下振动，可知经过时间，质点P位于波谷，此时质点Q处于从平衡位置向波峰位置振动的过程，即质点Q正向上振动，故D正确。 故选BD。 9．AC 【详解】A．由题意可知，简谐横波沿x轴正方向传播，从实线到虚线的时间为 解得 可知n取0时，周期为T=1s，由题图可知，该波的波长为4m，则有该波的波速可能为 故A正确； B．如果，在时，质点P在平衡位置，再经1.25s，即，质点P运动到正方向最大位移处，即在波峰位置，此时质点P的加速度最大，故B错误； C．质点 P 与平衡位置在6m处的质点距离为2m，恰好为半个波长，故质点 P 与平衡位置在6m处的质点振动步调总是相反，故C正确； D．由题图可知，该波的波长为4m，则有体积为的正方体的边长为 可知该波的波长与正方体的边长相等，则该横波遇到体积为的正方体，会发生明显衍射现象，故D错误。 故选AC。 10．BD 【详解】A．t=0时质点P开始向下运动，所有质点起振方向与波源一致，因此波源起振方向沿y轴负方向，故A错误； B．t=0时质点P开始向下运动，时，质点P在波谷，因此（） 间距，波从传到的时间 向下起振，第一次到达波峰需要，总时间满足 综合可得 当时，，故B正确； C．波传到的时间 时该质点振动时间 质点振动半个周期的整数倍后，质点一定在平衡位置处，速度最大，大小不为零，故C错误； D． 时，处质点振动时间 振动方程 加速度大小 当时，，， 因此，满足条件，故D正确。 故选BD。 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． 周期性 弹簧振子 72 【详解】[1][2]机械波是由物体的机械振动产生的，由于物体的振动频率不同，产生的波形也不相同，有规律振动产生的波具有周期性，无规律振动产生的波不具有周期性。由图可知，心脏振动的波形和音叉振动的波形都具有周期性，它们都具有周期性（或它们都是有规律的），三个物体中，最简单的振动是弹簧振子的振动。 [3]图中心脏跳动的图线是某人的心电图，方格纸每个小方格的宽度是0.5 cm，心电图记录仪拖动方格纸的速度是1.8 cm/s．则此人的心脏振动的周期是 心率是 次/分 13．(1)，， (2) 【详解】（1）由图可知，简谐波的波长为 简谐波的波速为 由可知，简谐波的周期为 （2）根据波的平移可知Q点第一次出现波峰时只需要时刻x=5m处的波峰的振动形式传递过去，即 则对应的时刻为 14．（1）1.75s ；（2）16cm ；（3）（0.3m，0）、（0.5m，0）、（0.7m，0） 【详解】（1）介质相同，波传播速度相同，由图可知，两列波会在M点相遇，即两列波还需要传播的距离为 对应时刻 （2）根据图像可知波长为0.4m，则波传播的周期为 0~1.75s内，M点还没有开始振动，M点总共振动的时间为1s，即为1T。两波源与M点的距离分别为 ， 可知波程差为零，由于两列波振动步调相同，故M点为振动加强点，振幅为2A，可知在剩余的1T内，质点M运动的路程为 （3）令PQ之间振动加强点的横坐标为x，则加强点到两波源的波程差为 （） 波程差为（n=0，±1，±2，±3…）的位置为振动加强点，则有 （n=±1，±2，±3…） 解得 n=0，±1 则解得x为0.3m、0.5m、0.7m，即PQ之间振动加强点的坐标为（0.3m，0）、（0.5m，0）、（0.7m，0）。 15．(1) 若波沿x轴正向传播：，若波沿x轴负方向传播：；(2) 【详解】(1)由图可知 若波沿x轴正向传播，则    则波速为    若波沿x轴负方向传播，则有     则波速为    (2) 若波沿x轴的负方向传播，处的质点从t1时刻位置到t2时刻的位置，时间是。则处的质点从时刻位置第一次回到时刻的位置的时间为 又最大周期 所以处的质点从时刻位置第一次回到时刻的位置所经过的最长时间 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 $