第二、三章机械振动机械波 单元测试-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** 本单元卷聚焦机械振动与机械波，以声呐探测、共振筛等真实情境为载体，覆盖受迫振动、波的叠加等核心知识点，适配高二粤教版选择性必修一单元复习，体现科学思维与探究素养。 **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|受迫振动、多普勒效应、波的传播与叠加|如第2题浮漂简谐运动分析，结合运动过程考查速度、加速度变化，体现运动观念| |非选择题|5题/54分|单摆实验（测g）、波的图像与振动方程、综合计算|如第15题结合力传感器数据考查单摆周期与拉力，融合科学探究与推理，符合高考命题趋势|

第二、三章 机械振动机械波 单元测试-2025-2026学年高二上学期物理粤教版选择性必修一 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．关于受迫振动和多普勒效应，下列说法正确的是（    ） A．驱动力的频率和振动系统的固有频率相差越大，受迫振动的振幅越大 B．某些次声波的频率与人体器官的固有频率接近，应该尽量减小或消除次声波 C．“彩超”仪探头接收的超声波频率变大说明人体器官远离探头 D．当消防车迎面驶来时，我们听到鸣笛的音调变高，原因是消防车鸣笛的频率变高 2．海上养殖场的浮漂在风浪的作用下上下振动（可视为简谐振动），其振动周期为T。某时刻浮漂正好经过平衡位置向下运动，忽略水的黏滞阻力，从该时刻起（　　） A．经过时间，浮漂的速度达到最大 B．经过时间，浮漂的重力势能为零 C．经过T时间，浮漂的加速度为零 D．风浪突然增大，浮漂的固有频率变大 3．如图所示，均匀介质中的三个质点S、P、Q，它们分别静止于直角坐标系Oxy平面内的（0，0）、（－2，0）和（4，3）处。t = 0时刻，S从平衡位置开始垂直Oxy平面向上振动，振动频率为2Hz，形成向外传播的简谐横波，图中实线圆表示某时刻相邻的两个波峰，则（   ） A．该波的波速大小为8m/s B．t = 0.125s时，P位于波峰 C．该波传播到P、Q的时间差为0.75s D．t = 1.25s以后，P、Q的位移始终相同 4．两列频率相同、振幅均为A的水波相遇后，某时刻在它们重叠的区域形成如图所示的图样，实线表示波峰，虚线表示波谷，P、Q、M为叠加区域的三个点，则（　　） A．Q点始终静止不动 B．M点为振动减弱点 C．P点在半个周期内路程为2A D．P点经半个周期将变为振动减弱点 5．现代军舰多利用声呐探测水下目标。图甲是某舰搭载的声呐发出的一列超声波在t=0时刻的波形图，图乙是质点P的振动图像，则（　　） A．超声波沿x轴负方向传播 B．超声波波速为1500m/s C．舰艇行驶速度越快，声呐发出超声波的频率越大 D．超声波遇到大尺寸障碍物可以发生明显的衍射现象 6．把一个筛子用弹簧支撑起来，筛子上装一个电动偏心轮，它每转一周，给筛子一个驱动力，这就做成了一个共振筛，如图甲所示。该共振筛的振动振幅与驱动力频率的关系如图乙所示，已知增大电压，可使偏心轮转速提高，增加筛子质量，可增大筛子的固有周期。现在，在某电压下偏心轮的转速是54 r/min。下列表述正确的是（     ） A．增大电压可以增大筛子的固有频率 B．减小电压可以增大筛子的振动幅度 C．增大筛子质量，驱动力的频率一定减小 D．减小筛子质量，筛子的振动幅度一定减小 7．如图是弹簧振子做阻尼振动的位移-时间图像，摆球速度可能与时刻相同的是（　　） A． B． C． D． 8．在同一均匀介质中，分别位于坐标原点和处的两个波源O和P沿y轴方向振动，形成了两列相向传播的简谐横波a和b，波源O的振动周期，时，a和b分别传播到和处，波形如图所示。下列说法正确的是（　　） A．波源P的起振方向沿y轴负方向 B．波源P的振动周期 C．两列波在介质中的波速关系为 D．时，两列波同时传播到处 9．如图所示，图甲为以O点为平衡位置，在A、B两点间做简谐运动的弹簧振子，图乙为该弹簧振子的振动图像，下列说法中正确的是（     ） A．弹簧振子受重力、支持力、弹簧的弹力、回复力 B．t=0.2s时，弹簧振子的位移为 C．从t=0到t=0.2s时间内，弹簧振子的动能越来越小 D．在t=0.2s与t=0.6s两个时刻，弹簧振子回复力相同 10．如图甲所示，在x轴上相距1.5cm的O、M两点处各有一个波源，时刻，两波源开始振动，振动图像分别如图乙、丙所示。已知两波的传播速度为，x轴上的P点与O点相距1.2cm，则（     ） A．两列波长 B．M点波源的振动方程为 C．两列波充分叠加后，P点为振动加强点，振幅为7cm D．时，P点沿y轴正向振动 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．某同学利用在半径为R的光滑圆弧球面上做简谐运动的匀质小球来测定当地的重力加速度，实验装置如图甲所示，在该实验条件下，小球在圆弧球面上的运动可视为单摆。 (1)该同学在圆弧球面下方安装了压力传感器，将小球从A点由静止释放后，压力传感器的示数变化如图乙所示，则小球摆动的周期为T=__________。 (2)根据已知的物理量，可得当地重力加速度g的表达式为g=__________（用d、t0、R表示）。 12．在“用单摆测量重力加速度”的实验中，某实验小组在测量单摆的周期时，测得摆球次全振动的总时间为，在测量单摆的摆长时，先用毫米刻度尺测得摆线长度为，再用游标卡尺测得摆球的直径为回答下列问题： (1)为了减小测量周期的误差，实验时需要在适当的位置作一标记，当摆球通过该标记时开始计时，该标记应该在摆球摆动轨迹的_______。 A．最高点 B．最低点 C．任意位置 (2)用题目中给出的字母表示出重力加速度大小为g=_______。 (3)为了提高实验的准确度，在实验中可多次改变摆长L，并测出相应的周期T，从而得出几组对应的L和T的数值，以L为横坐标，为纵坐标，作出图线，但同学们不小心，每次都把小球直径当作半径来计算摆长，由此得到的图线是图乙中的_______（填“①”“②”“③”）。 (4)在没有游标卡尺的情况下，某同学先测出摆长较长时的摆线长度，并测出此时单摆的周期；然后把摆线长度缩短为，再测出其周期则当地重力加速度大小的表达式为_______结果用、、、表示。 13．一列简谐横波在t=0时的波形图如图所示。介质中x=2m处的质点P沿y轴方向做简谐运动的表达式为y=10sin(5πt)cm。 (1)由图确定这列波的波长λ与振幅A。 (2)求出这列波的波速。 (3)试判定这列波的传播方向。 14．一列简谐横波沿x轴传播，在时刻的波形如图中实线所示，经0.2s后的波形如图中虚线所示。 （1）若该波沿x轴正方向传播，求该波的周期； （2）若该波的周期满足，求该波的波速； （3）若该波的波速大小为45m/s，求波的传播方向。 15．将一测力传感器连接到计算机上就可以测量快速变化的力。图甲中O点为单摆的固定悬点，现将质量m=0.05kg的小摆球（可视为质点）拉至A点，此时细线处于伸直状态，释放摆球，则摆球将在竖直平面内的A、C之间来回摆动，其中B点为运动中的最低位置，∠AOB=∠COB=θ（θ小于10°且是未知量）。由计算机得到的细线对摆球的拉力大小F随时间t变化的曲线如图乙所示，且图中t=0时刻为摆球从A点开始运动的时刻，摆球运动到最低点时的速度大小为。取重力加速度g=10m/s2，求： （1）单摆的振动周期和摆长； （2）图乙中细线拉力最大值Fmax和最小值Fmin（结果保留3位小数）。 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．B 【详解】A．受迫振动的振幅随驱动力频率与系统固有频率的差值减小而增大，二者相差越大，受迫振动振幅越小，故A错误； B．当次声波频率与人体器官固有频率接近时，会引发器官共振，造成人体损伤，因此需要尽量减小或消除次声波，故B正确； C．根据多普勒效应，被测器官靠近探头时，探头接收到的超声波频率升高，器官远离时接收频率降低，故C错误； D．消防车鸣笛的频率是波源的固有频率，不会随运动状态变化，迎面驶来时听到音调变高是因为观察者接收到的声波频率升高，并非鸣笛本身频率变化，故D错误。 故选B。 2．C 【详解】A．浮漂的振动可视为简谐振动，某时刻浮漂正好经过平衡位置向下运动，经过时间，浮漂到达负的最大位置，速度为零，故A错误； B．经过时间，浮漂又回到平衡位置，但因未规定零势能面，故重力势能大小无法确定，故B错误； C．经过T时间，浮漂又回到平衡位置，其加速度为零，故C正确； D．固有频率由系统自身性质决定，风浪变化不影响固有频率，故 D 错误。 故选C。 3．C 【详解】A．由题知实线圆表示某时刻相邻的两个波峰，则该波波长λ = 2m，且已知频率为2Hz，根据v = λf = 4m/s 故A错误； B．已知 而t = 0.125s，即，由于此时（t = 0）时P在波峰，则t = 0.125s时，P位于平衡位置，故B错误； C．根据几何关系可知Q距离波源S有5m，则该波传播到P、Q的时间差为 故C正确； D．P、Q所在的波面相距3m，为，则t = 1.25s以后，P、Q的位移始终相反，故D错误。 故选C。 4．A 【详解】A．Q为波峰与波谷相遇，振动减弱点，振幅为0，始终静止，A正确。 B．M为波谷与波谷相遇，为振动加强点，B错误； C．P为波峰与波峰相遇，为振动加强点，半个周期路程为4A，C错误； D．加强点与减弱点的位置是固定的，D错误。 故选A。 5．B 【详解】A．由乙图可知，t=0时，质点P向下振动，根据“上波下、下波上”的方法可知，超声波沿x轴正方向传播，故A错误； B．超声波波速为 故B正确； C．声呐发出超声波的频率由声源决定的，与舰艇的行驶速度无关，故C错误； D．机械波遇到与波长相近或小于波长的障碍物时可能会发生明显衍射现象，而超声波的波长较短，遇到大尺寸的障碍物时不能发生明显的衍射现象，故D错误。 故选B。 6．B 【详解】A．筛子的固有频率由筛子本身的结构决定，与驱动电压无关，故增大电压不能改变筛子的固有频率，故A错误； B．根据偏心轮的转速可求得当前的驱动力频率为 由图乙可知筛子的固有频率为 减小电压可使偏心轮转速降低，从而减小驱动力的频率，由于初始状态下驱动力的频率大于固有频率，频率减小会使其更接近固有频率，根据受迫振动的规律可知驱动力频率越接近固有频率则振幅越大，因此减小电压可以增大筛子的振动幅度，故B正确； C．驱动力的频率由偏心轮的转速决定，与筛子的质量无关，因此增大筛子质量时驱动力的频率保持不变，故C错误； D．根据题意可知，减小筛子质量会减小筛子的固有周期，从而增大其固有频率，使其向当前的驱动力频率靠近，因此筛子的振动幅度可能会增大，并非一定减小，故D错误。 故选B。 7．D 【详解】单摆做阻尼振动，要克服阻力做功，设Q点速度大小与P点相同， 根据能量守恒有 由此可判断Q点的势能小于P点的势能，则Q点可能是b或d， 通过图像可知P点的速度方向向下，b点的速度方向向上，d点的速度方向向下， 故速度大小和方向与时刻可能相同的是d点。 故选D。 8．BD 【详解】A．由图根据“峰前质点”上振可知x=5m处质点沿y轴正方向振动，由所有质点的起振方向均相同，可知波源P的起振方向沿y轴正方向，故A错误； BC．由图可知横波a的波长为，横波b的波长为 则横波a的速度为 a和b两列波在介质中的传播速度v相同， 解得，故B正确，C错误； D．再经历时间，两列波同时传播到处，则 解得 则时两列波同时传播到处，故D正确。 故选BD。 9．BC 【详解】A．弹簧振子受重力、支持力、弹簧弹力，其中弹簧弹力提供回复力，回复力是效果力，A错误； B．由图乙可知，时振子位于正向最大位移处，位移大小为，B正确； C．从到的时间内，弹簧振子远离平衡位置，振子速度越来越小，振子动能越来越小，C正确； D．在与两个时刻，弹簧振子的回复力均指向平衡位置O点，大小相等，方向相反，则回复力不相同，D错误。 故选BC。 10．BC 【详解】A．由振动图像可得 又 所以，故A错误； B．根据 可得 从图丙可知，点波源的振动方程为，故B正确； C．因两波波长为0.2cm，波源振动频率相同，起振方向刚好相反，点到两波源的距离差 距离差刚好是半波长的奇数倍，故为振动加强点，振幅为两波振幅之和为7cm，故C正确； D．点与点相距，点的波源传至点时需1.2秒，故0.3秒时不考虑点波源的影响；由于点与点相距，点的波传至需0.3秒，故0.3秒时刻，点刚好振动，从平衡位置向下振动，故D错误。 故选BC。 11．(1) (2) 【详解】（1）由题图乙可知为小球从圆弧球面最左端运动到最右端的时间，故小球的运动周期为 （2）小球的运动可视为单摆运动，该等效单摆的摆长为 由单摆周期公式 可知，当地重力加速度的表达式为 12．(1)B (2) (3)① (4) 【详解】（1）摆球通过最低点时速度最大，在最低点开始计时误差最小。 故选B。 （2）由单摆周期公式 可得 由题意可知， 整理可得 （3）根据题意可知，单摆的实际摆长为 由单摆周期公式可得 化简可得 由此得到的图线纵轴截距为负值，即为是图乙中的。 （4）摆线长度为时，单摆的振动周期为 摆线长度为时，单摆的振动周期为 联立解得当地重力加速度大小的表达式为 13．(1)λ=4m，A=10 cm (2)v=10 m/s (3)沿x轴正方向 【详解】（1）由图像得波长λ=4m，振幅A=10cm。 （2）波的圆频率ω=5π rad/s，周期T==0.4s 波速 （3）t=0时刻质点P的速度沿y轴正方向，根据波形平移法可知，该波在介质中传播速度的方向沿x轴正方向。 14．（1）；（2）x轴负方向，15m/s；（3）x轴正方向 【详解】（1）若波沿x轴正方向传播，根据图像可知 解得 （2）若波沿x轴负方向传播，根据图像可知 解得 由于 可知波沿x轴负方向传播，对应 则周期 根据图像可知，波长 波速 解得波速大小为 v＝15m/s （3）由于波速 由此可知周期 对应，则波沿x轴正方向传播。 15．（1）T=0.4πs；L=0.4m；（2）0.510N；0.495N 【详解】（1）由F-t图可得T=0.4πs，由 得 L=0.4m （2）摆球运动到最低点时 解得 Fmax=0.510N 摆球从A点运动到B点过程机械能守恒，可知 又 解得 Fmin=0.495N 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 $