第二、三章 机械振动机械波 单元测试（基础卷）-2025-2026学年高二上学期物理粤教版选择性必修第一册

**基本信息** 本卷为高二物理粤教版选择性必修一“机械振动机械波”单元基础卷，通过地震波、战绳训练等生活情境及单摆实验探究，覆盖核心知识点，注重物理观念建构与科学思维培养，适配单元复习需求。 **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|单摆周期、波的干涉、简谐运动图像、多普勒效应|结合地震S波、超声波检测等真实情境，考查运动与相互作用观念| |非选择题|5题/54分|单摆实验（误差分析、T²-L图像）、波的传播与振动综合计算|注重实验数据处理（如用斜率求g）、实际问题应用（战绳振动方程），体现科学探究与推理|

单元测试 机械振动机械波2025-2026学年下学期高二物理粤教版选择性必修一（基础卷） 一、选择题（1~7题单选题，每小题4分，8-10题多选题，每小题6分，共46分） 1．如图所示，轻绳下端系一小球（可看作质点），上端固定在点。在点正下方点有一根钉子，两点的距离为轻绳长度的倍。现将小球向左拉开微小角度，由静止释放，此后运动过程中轻绳与竖直方向的夹角始终小于，从小球第1次通过最低点开始计时，至第41次经过最低点用时30s。不计空气阻力，当地重力加速度，则轻绳的长度约为（　　） A． B． C． D． 2．如图所示为干涉型消声器的结构图，声波达到管道A点时，分成两列声波，分别沿半圆管道和直管道传播，在点相遇，因干涉而相消。声波的波长为，则两点距离可能为（　　） A． B． C． D． 3．3月8日，河源市发生4.5级地震，广佛多地震感明显。地震波按传播方式可分为横波（S波）、纵波（Р波）和面波（L波）。若在某地记录到S波在时刻的波形图如图所示，已知该S波传播速度，传播方向水平向右，则下列说法正确的是（　　） A．该波波长为4m B．该波振动频率为0.25Hz C．此时刻质点M向右运动 D．经一个周期，质点M运动的路程为20cm 4．如图所示是某水平弹簧振子做简谐运动的图像，M、P、N是图像上的3个点，分别对应、、时刻。下列说法正确的是（　　） A．该振子的周期是0.2s，振幅是8cm B．在时刻振子的速度方向就是图像上P点的切线方向 C．在到过程振子的速度先增大后减小 D．在到过程振子的加速度逐渐减小 5．如图所示，把一个小球套在光滑细杆上，球与轻弹簧相连组成弹簧振子，弹簧中心轴线与细杆平行，弹簧与细杆间无接触，小球沿杆在水平方向做简谐运动，小球在A、B间振动，O为平衡位置，如图所示，下列说法正确的是（    ） A．小球振动的振幅等于A、B间的距离 B．小球在A、B位置时，动能和加速度都为零 C．小球从B到O的过程中，弹簧振子振动的机械能保持不变 D．小球从O到B的过程中，回复力做负功，弹簧弹性势能减小 6．如图（a）所示，利用超声波可以检测飞机机翼内部缺陷。在某次检测实验中，入射波为连续的正弦信号，探头先后探测到机翼表面和缺陷表面的反射信号，分别如图（b）、（c）所示。已知超声波在机翼材料中的波速为。关于这两个反射信号在探头处的叠加效果和缺陷深度d,下列选项正确的是（    ） A．振动减弱； B．振动加强； C．振动减弱； D．振动加强； 7．振动和波存在于我们生活的方方面面，下列几幅图片描绘的情境分析正确的是（    ） A．图甲救护车向右运动的过程中，A、B两人听到警笛声的频率相同 B．图乙在大山背面的人收听广播，波长越短的信号收听效果越好 C．图丙某些动物会发出次声波，与人体内脏和身躯的固有频率接近，可能引起头痛、恶心、呕吐、胸痛、心悸等身体不适。 D．图丁是干涉型消声器的结构示意图，波长为λ的同一声波通过上下两通道后相遇的路程差应该为λ的整数倍 8．如图是某绳波形成过程的示意图，1、2、3、4…为绳上的一系列等间距的质点，相邻两质点间距为0.4m，质点1在外力作用下沿竖直方向做简谐运动，带动2、3、4…各个质点依次上下振动，把振动从绳的左端传到右端，t=0时刻质点1开始竖直向上运动，经过0.5s质点1第一次到达最高点，质点6开始运动，此时质点1发生的位移为10cm。下列判断正确的是（　　） A．这列波的波长为6.4m B．t=1s时质点6的加速度方向向下 C．从计时开始到t=1.5s时质点6运动的路程为20cm D．t =2s时质点20正处于平衡位置且运动方向向上 9．如图所示，轻弹簧上端固定，下端连接一小物块，物块沿竖直方向做简谐运动。以竖直向上为正方向，物块简谐运动的表达式为。时刻，一小球从距物块h高处自由落下；时，小球恰好与物块处于同一高度。重力加速度的大小g取10 m/s2。以下判断正确的是（　　） A．h＝1.7m B．简谐运动的周期是0.8s C．0.6s内物块运动的路程是0.2m D．时，物块与小球运动方向相反 10．如图甲所示，在一条张紧的绳子上挂几个摆，a、c摆的摆长相同且小于摆的摆长。当摆振动的时候，通过张紧的绳子给其他各摆施加驱动力，使其余各摆也振动起来。图乙是摆稳定以后的振动图像，重力加速度为，不计空气阻力，则（　　） A．a、c摆的固有周期相等 B．b、c摆振动达到稳定时，摆振幅较大 C．b、c摆振动达到稳定时，摆振幅较大 D．由图甲，乙可知，此时摆的周期小于 二、非选择题（11题8分，12题8分，13题10分，14题12分，15题16分，共54分） 11．实验小组的同学们用图甲所示的装置做“用单摆测定重力加速度”的实验。 (1)用L表示单摆的摆长，用T表示单摆的周期，则重力加速度______（用L、T表示）。 (2)在这个实验中，应该选用下列哪两组材料构成单摆______（填选项前的字母）。 A．长约1m的细线 B．长约1m的橡皮绳 C．直径约1cm的均匀铁球 D．直径约1cm的塑料球 (3)将单摆正确悬挂后进行如下操作，其中正确的是______（填选项前的字母）。 A．测出摆线长作为单摆的摆长 B．把单摆从平衡位置拉开一个很小的角度释放，使之在竖直平面内做简谐运动 C．在摆球经过平衡位置时开始计时 D．用停表测量单摆完成1次全振动所用时间并作为单摆的周期 (4)王同学多次改变单摆的摆长并测得相应的周期，他根据测量数据作出了如图乙所示的图像，横坐标为摆长，纵坐标为周期的平方。若图线斜率为k，则当地的重力加速度______（用k表示）。 (5)李同学用一组数据测得的重力加速度数值大于当地的重力加速度的实际值，造成这一情况的原因可能是______（填选项前的字母）。 A．开始摆动时振幅较小 B．开始计时时，过早接下停表 C．测量周期时，误将摆球（）次全振动的时间记为n次全振动的时间 12．在用单摆测重力加速度的实验中， (1)如图1所示，可在单摆悬点处安装力传感器，也可在摆球的平衡位置处安装光电门。甲同学利用力传感器，获得传感器读取的力与时间的关系图像，如图2所示，则单摆的周期为___________s（结果保留3位有效数字）。乙同学利用光电门，从小钢球第1次遮光开始计时，记下第n次遮光的时刻t，则单摆的周期为___________； (2)丙同学发现小钢球已变形，为减小测量误差，他改变摆线长度l，测出对应的周期T，作出相应的关系图线，如图3所示。由此算出图线的斜率k和截距b，则重力加速度___________，小钢球重心到摆线下端的高度差___________；（结果均用k、b表示） (3)丁同学用3D打印技术制作了一个圆心角等于、半径已知的圆弧槽，如图4所示。他让小钢球在槽中运动，测出其运动周期，算出重力加速度为。若周期测量无误，则获得的重力加速度明显偏离实际值的最主要原因是___________。 13．一列简谐横波在时的波形图如图(a)所示，P、Q是介质中的两个质点。图(b)是质点Q的振动图象。求： （1）波速及波的传播方向； （2）质点Q的平衡位置的x坐标。 14．如图甲，“战绳”训练是一种健身方式，健身员晃动战绳一端，使其上下振动（可视为简谐振动），如图乙是某次训练中t=0时刻的波形图，P、Q为绳上的两个质点，图丙为质点P的振动图像，求： (1)该绳波的传播方向和传播速度大小v； (2)Q在t=0.2s时刻的振动方向和P在0~0.6s内通过的路程s； (3)质点P的振动方程。 15．一列简谐横波在某介质中传播，在时刻的波形图如图中实线所示，此时质点离平衡位置的距离，从此刻起，经波形图如图中虚线所示。 (1)若波沿轴正方向传播，且振动周期，求波长和波的传播速度； (2)若波的传播速度为，通过计算说明波的传播方向； (3)若波的传播速度为，通过计算求解质点在内的路程。 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 参考答案 1．C【详解】从小球第一次通过最低点开始计时，小球第41次经过最低点用时30s，所以有 根据题意，解得，故选C。 2．D【详解】两列波在B点相遇时因干涉而相消，则这两列声波由A点传播到B点的路程差满足（其中n=0，1，2，……），即（其中n=0，1，2，……），当时，，故选D。 3．D【详解】A．由题图可知该波波长为400m，A错误； B．由公式，可得该波振动频率为，故B错误； C．此时刻质点M速度为0，即将向下振动，波上的质点不会随波迁移，C错误； D．经一个周期，质点M运动的路程为，故D正确。故选D。 4．D【详解】A．由振动图像可知，该振子的周期是，振幅是，故A错误； B．振动图像不是弹簧振子的运动轨迹，所以在时刻振子的速度方向不是图像上P点的切线方向，在时刻振子的速度方向指向振子的平衡位置，故B错误； C．由振动图像可知，在到过程振子先向正向最大位移方向运动，达到正向最大位移处后接着又朝着平衡位置运动，所以振子的速度先减小后增大，故C错误； D．在到过程振子朝着平衡位置方向运动，振子偏离平衡位置的位移逐渐减小，根据可知，振子的加速度逐渐减小，故D正确。故选D。 5．C【详解】A．小球振动的振幅等于A、O间的距离，故A错误； B．在A、B位置时，速度为零，动能最小，位移最大，回复力最大，加速度最大，故B错误； C．振子的动能和弹簧的势能相互转化，且总量保持不变，即弹簧振子振动的机械能保持不变，故C正确； D．小球从O到B的过程中，回复力做负功，弹簧弹性势能增加，故D错误。故选C。 6．A【详解】根据反射信号图像可知，超声波的传播周期为 又波速v=6300m/s，则超声波在机翼材料中的波长 结合题图可知，两个反射信号传播到探头处的时间差为 故两个反射信号的路程差 解得，两个反射信号在探头处振动减弱，A正确。故选A。 7．C 【详解】A．据多普勒效应可知，甲救护车向右运动的过程中，A听到警笛声的频率大于救护车发出的警笛声的频率，B听到警笛声的频率小于救护车发出的警笛声的频率，则A、B两人听到警笛声的频率相同，故A错误； B．图乙要在大山后面的房舍内收听到广播，发射台发出的信号波长越长效果越好，故B错误； C．由于该频率与人体内脏和身躯的固有频率接近，所以容易使人体器官发生共振，造成伤害，故C正确； D．根据波的干涉，波长为的声波通过上下两通道后相遇的路程差应该为半波长的奇数倍，故D错误。故选C。 8．BC【详解】A．依题意，经过0.5s质点1第一次到达最高点，质点6开始运动，可知质点1到质点6的距离为四分之一波长，即，故A错误； B．依题意，根据简谐振动的特点可知，t=1s时质点1第一次回到平衡位置，此时质点6恰好第一次到达最高点，其加速度方向向下。故B正确； C．依题意，质点6是从0.5s时刻开始振动的，从计时开始到t=1.5s时共振动了1.0s从平衡位置开始振动到最高点再从最高点回到平衡位置，所以运动的路程为两倍的振幅，即s=2A=20cm，故C正确； D．依题意，t =2s时(恰好为一个振动周期)该振动传播到质点21，易知此时质点20已经离开平衡位置向最高点运动了。故D错误。故选BC。 9．AB【详解】A．由振动方程式可得，物体的位移为 则对小球有h＋｜y｜＝gt2解得，故A正确； B．由公式可知，简谐运动的周期为，故B正确； C．振幅为0.1m，故0.6s内物块运动的路程为，故C错误； D．当时，物块经过平衡位置向下振动，则此时物块与小球运动方向相同，故D错误。故选AB。 10．AB【详解】AD．由单摆周期公式，因为知固有周期关系为 受迫振动当稳定时振动周期与驱动力周期相同，因此稳定时abc三个摆的周期均为，A正确，D错误； BC．因为，所以c摆共振，达到稳定时，c摆振幅较大，b摆的振幅最小，故 C错误，B正确。故选AB。 11．(1)(2)AC(3)BC(4)(5)C 【详解】（1）由单摆周期公式知，变形得 （2）AB．在这个实验中，应该选用长约1m的不可伸长的细线，A正确，B错误； CD．为了减小相对阻力大小，可选用直径约1cm的均匀铁球，C正确，D错误；故选AC。 （3）A．测出摆线长加上摆球的半径作为单摆的摆长，A错误； B．把单摆从平衡位置拉开一个很小的角度释放，使之在竖直平面内做简谐运动，B正确； C．在摆球经过平衡位置时开始计时，C正确； D．用秒表测量单摆完成至少30次全振动所用时间，求出周期的平均值作为单摆的周期，D错误；故选BC。 （4）由单摆周期公式知 由图像知，斜率为k，则，变形得 （5）A．单摆的周期与振幅无关，A错误； B．开始计时，过早按下秒表，则周期测量偏大，根据可知，g的测量值偏小，B错误； C．测量周期时，误将摆球（）次全振动的时间记为n次全振动的时间，则周期测量值偏小，则根据 ，可知，g的测量值偏大，C正确；故选C。 12．(1) 1.31 (2) (3)见解析 【详解】（1）[1]单摆摆动过程中，在最低点绳子的拉力最大，相邻两次拉力最大的时间间隔为半个周期。从图2可知，从起始值到终止值经历的时间间隔，则有，解得 [2]由题可得，解得周期为 （2）[1][2]设小钢球重心到摆线下端的高度差为，则摆长为 根据单摆周期公式有，可得，变形得 可得图像的斜率为，解得 [2]当时，则有，解得小钢球重心到摆线下端的高度差 （3）存在空气阻力，且小球不是纯平动而有滚动，导致实际测出的周期大于理想情况下的周期，导致g的测量值小于真实值。 13．（1）18cm/s，沿x轴负方向传播；（2）9cm 【详解】（1）由图(a)可以看出，该波的波长为λ＝36cm 由图(b)可以看出，周期为T＝2s，波速为v＝＝18cm/s 由图(b)知，当时，Q点向上运动，结合图(a)可得，波沿x轴负方向传播。 （2）设质点P、Q平衡位置的x坐标分别为、由图(a)知，x＝0处y＝－＝Asin(－) 因此 由图(b)知，在t＝0时Q点处于平衡位置，经Δt＝s，其振动状态向x轴负方向传播至P点处，可得P、Q间平衡位置距离为＝vΔt＝6cm 则质点Q的平衡位置的x坐标为＝9cm 14．(1)x轴负方向传播，5m/s；(2)向上，2.4m；(3) 【详解】（1）t=0时刻，质点P向上振动，根据同侧法可知，该波沿x轴负方向传播，由题图乙、丙可知，波速 （2）t=0时刻，质点向下振动，经0.2s（半个周期）后，质点向上振动，由题图乙可知振幅 质点P在0~0.6s内通过的路程解得 （3）角频率振动方程为 15．(1)，；(2)波沿负方向传播；(3) 【详解】（1）由图可知该波的波长 振动周期，则有  ，得，波速 （2）若波沿轴正方向传播，则时间内传播的距离 故波速，则有，解得（不符题意） 若波沿轴负方向传播，则时间内传播的距离 故波速，则有，解得 故该波沿负方向传播 （3）若波速为，该波沿负方向传播，质点在时刻速度沿轴负方向，其周期 则角频率为  ，振幅为 设质点回到平衡位置用时，则，得 则剩余时间 由，得 质点在内的路程为 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 $