第21讲 机械波 课后分层作业基础版-2027届高考物理一轮复习

**基本信息** 面向物理基础较弱学生的机械波分层训练，以题型为载体构建从概念到应用的知识逻辑，强化运动和相互作用观念与科学推理能力。 **专项设计** |模块|题量/典例|题型特征|知识逻辑| |----|-----------|----------|----------| |重知识·牢地基|4题|基础概念辨析|从波的形成原理到图像描述，构建机械波认知起点| |夯基础·保本科|10题（含4题型）|高考真题/模拟题，聚焦图像分析、振动与波综合、周期性多解、波的特性|按“形成-图像-综合-特性”递进，强化模型建构与推理| |提能力·冲211|2题|复杂情境综合题|融合波的叠加与实际应用，提升质疑创新能力|

2027届新高考高三第一轮复习 高三物理备课组 新课标 · 新高考2027届高三第一轮复习 复习课后分层作业 第21讲　机械波 （基础版：专门面向物理基础较弱学生、艺体生的练习） 班级：_________ 学号：_________ 姓名：_________ 分数：_________ ❀ 重知识 · 牢地基 ❀ 1. 2. 3. 4. ❀ 夯基础 · 保本科 ❀ 题型1　机械波的形成　波的图像 1.(2024·江苏卷,7)如图所示,水面上有O、A、B三点共线,OA=2AB,零时刻在O点的水面给一个扰动,t1时刻A点开始振动,则B点开始振动的时刻为(　　) A.t1 B. C.2t1 D. 2.(2025·海南卷,5)如图所示,实线和虚线分别是沿着x轴正方向传播的一列简谐横波在t=0时刻和t=0.5 s的波形图,已知波的周期T>0.5 s,则下列关于该列波说法正确的是(　　) A.波长为5 cm 　　　B.波速为10 cm/s C.周期为1 s 　　　D.t=0时刻,质点M向下振动 3.(多选)(2025·重庆卷,8)一浮筒(视为质点)在池塘水面以频率f上下振动,水面泛起圆形的涟漪(视为简谐波)。用实线表示波峰位置,某时刻第1圈实线的半径为r,第3圈实线的半径为9r,如图所示,则(　　) A.该波的波长为4r B.该波的波速为2fr C.此时浮筒在最低点 D.再经过,浮筒将在最低点 题型2　振动图像与波的图像的综合应用 4.(2026·黑龙江大庆模拟)一列简谐横波在均匀介质中沿x轴传播,图甲是t=2 s时该波的波形图,图乙是x=1 m处质点的振动图像。则(　　) A.该波的波长为5 m B.该波沿x轴正方向传播 C.该波从一种介质进入另一种介质时频率一定变化 D.t=4.5 s时平衡位置在x=4.5 m处的质点速度方向沿y轴正方向 5.(2026·河北秦皇岛模拟)一列简谐横波在同一均匀介质中沿x轴方向传播,t=0.4 s时刻的波形图如图甲所示,a、b为介质中的两个质点,它们的横坐标分别为xa=0.6 m、xb=1.9 m,质点a的振动图像如图乙所示,自t=0.4 s时刻起质点b到达波峰位置所用的最短时间为(　　) A. s B.0.5 s C. s D.0.2 s 6.(2026·北京大兴模拟)如图甲为一列简谐横波在t=0时刻的波形图,Q是平衡位置x=4.0 m处的质点,图乙为质点Q的振动图像,则(　　) A.t=0.10 s时,质点Q的速度达到正向最大 B.t=0.10 s时,质点Q的加速度达到正向最大 C.从t=0.10 s到t=0.25 s,该波沿x轴正方向传播了6.0 m D.从t=0.10 s到t=0.15 s,质点Q通过的路程为30 cm 题型3　波传播的周期性和多解性问题 7.(多选)(2026·四川巴中模拟)某介质中,一列沿x轴正方向传播的简谐横波,在0时刻的波形如图中实线所示,1 s时的波形如图中虚线所示。关于该列简谐横波,下列说法正确的是(　　) A.波速可能为5 m/s B.介质中质点的振动周期可能为6 s C.介质中质点的振动频率可能为 Hz D.1.5 s时,平衡位置位于3 m处的质点可能到达波峰 8.(2026·湖南郴州模拟)如图所示,一列简谐横波向右传播,波速为v=2 m/s。介质中P、Q两点平衡位置相距0.3 m,当P位于波峰时,Q刚好位于波谷,则这列波的周期可能是(　　) A.0.05 s B.0.1 s C.0.2 s D.0.6 s 题型4　波的干涉、衍射和多普勒效应 9.(多选)(2026·重庆渝中模拟)如图所示为S1和S2两相干水波的干涉图样,两列波各自的振幅均为5 cm,波速为1 m/s,波长为0.5 m,B是AC连线的中点。图中实线表示波峰,虚线表示波谷。则下列说法正确的是(　　) A.图示时刻A、B两点的竖直高差为5 cm B.从图示时刻开始经0.75 s,B点通过的路程为60 cm C.再经过0.125 s, C点处于波峰 D.D点一直处于平衡位置 10.(2023·广东卷,4)渔船常用回声探测器发射的声波探测水下鱼群与障碍物。声波在水中的传播速度为1 500 m/s,若探测器发出频率为1.5×106 Hz的声波,下列说法正确的是(　　) A.两列声波相遇时一定会发生干涉 B.声波由水中传播到空气中,波长会改变 C.该声波遇到尺寸约为1 m的被探测物时会发生明显衍射 D.探测器接收到的回声频率与被探测物相对探测器运动的速度无关 ❀ 提能力 · 冲211 ❀ 11.(多选)(2025·山东卷,9)均匀介质中分别沿x轴负向和正向传播的甲、乙两列简谐横波,振幅均为2 cm,波速均为1 m/s,M、N为介质中的质点。t=0时刻的波形图如图所示,M、N的位移均为1 cm。下列说法正确的是(　　) A.甲波的周期为6 s B.乙波的波长为6 m C.t=6 s时,M向y轴正方向运动 D.t=6 s时,N向y轴负方向运动 12.(2024·江西卷,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6 300 m/s。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;d=4.725 mm B.振动加强;d=4.725 mm C.振动减弱;d=9.45 mm D.振动加强;d=9.45 mm 第 2 页 共 8 页 第 1 页 共 8 页 学科网（北京）股份有限公司 $2027届新高考高三第一轮复习 高三物理备课组 新课标 · 新高考2027届高三第一轮复习 复习课后分层作业 第21讲　机械波 （基础版：专门面向物理基础较弱学生、艺体生的练习） 班级：_________ 学号：_________ 姓名：_________ 分数：_________ ❀ 重知识 · 牢地基 ❀ 1. 2. 3. 4. ❀ 夯基础 · 保本科 ❀ 题型1　机械波的形成　波的图像 1.(2024·江苏卷,7)如图所示,水面上有O、A、B三点共线,OA=2AB,零时刻在O点的水面给一个扰动,t1时刻A点开始振动,则B点开始振动的时刻为(　　) A.t1 B. C.2t1 D. 答案　B 解析　水波的传播速度大小不变,设水波传播的速度为v,由题意可知OA=vt1、AB=vt2,又OA=2AB,则t2=t1,则B点开始振动的时刻为t3=t1+t2=,B正确。 2.(2025·海南卷,5)如图所示,实线和虚线分别是沿着x轴正方向传播的一列简谐横波在t=0时刻和t=0.5 s的波形图,已知波的周期T>0.5 s,则下列关于该列波说法正确的是(　　) A.波长为5 cm 　　　B.波速为10 cm/s C.周期为1 s 　　　D.t=0时刻,质点M向下振动 答案　D 解析　由题图可知波长为10 cm,故A错误;t=0时刻到t=0.5 s的过程中,Δt=nT+T(n=0,1,2,…),解得T= s(n=0,1,2,…),由于波的周期T>0.5 s,则n只能取0,则T= s,波速为v==15 cm/s,故B、C错误;简谐横波沿着x轴正方向传播,根据同侧法可知t=0时刻,质点M向下振动,故D正确。 3.(多选)(2025·重庆卷,8)一浮筒(视为质点)在池塘水面以频率f上下振动,水面泛起圆形的涟漪(视为简谐波)。用实线表示波峰位置,某时刻第1圈实线的半径为r,第3圈实线的半径为9r,如图所示,则(　　) A.该波的波长为4r B.该波的波速为2fr C.此时浮筒在最低点 D.再经过,浮筒将在最低点 答案　AD 解析　某时刻第1圈实线的半径为r,第3圈实线的半径为9r,可得2λ=9r-r,即λ=4r,故A正确;该波的波速为v=λf=4rf,故B错误;根据该时刻第1圈实线的半径为r=λ,可得此时浮筒处于平衡位置,由于波向外传播,根据同侧法可知此时浮筒处于平衡位置向下振动,故再经过=T,浮筒将在最低点,故C错误,D正确。 题型2　振动图像与波的图像的综合应用 4.(2026·黑龙江大庆模拟)一列简谐横波在均匀介质中沿x轴传播,图甲是t=2 s时该波的波形图,图乙是x=1 m处质点的振动图像。则(　　) A.该波的波长为5 m B.该波沿x轴正方向传播 C.该波从一种介质进入另一种介质时频率一定变化 D.t=4.5 s时平衡位置在x=4.5 m处的质点速度方向沿y轴正方向 答案　D 解析　由题图甲可知该波的波长为λ=4 m,A错误;由图乙可知x=1 m处的质点,在t=2 s时,处于平衡位置并向y轴负方向振动,根据同侧法可知,波沿x轴负方向传播,B错误;波的频率由波源决定,与介质无关,C错误;由题图乙可知,该波的周期为T=4 s,波速为v==1 m/s,t=2 s时,x=7 m处的质点处于平衡位置并将向y轴正方向振动,从t=2 s到t=4.5 s,波沿x轴负方向传播了Δx=v·Δt=2.5 m,所以t=4.5 s时,x=4.5 m处的质点也处于平衡位置并将向y轴正方向振动,D正确。 5.(2026·河北秦皇岛模拟)一列简谐横波在同一均匀介质中沿x轴方向传播,t=0.4 s时刻的波形图如图甲所示,a、b为介质中的两个质点,它们的横坐标分别为xa=0.6 m、xb=1.9 m,质点a的振动图像如图乙所示,自t=0.4 s时刻起质点b到达波峰位置所用的最短时间为(　　) A. s B.0.5 s C. s D.0.2 s 答案　A 解析　由题图甲可知,该波的波长λ=2.4 m,周期T=1.6 s,有v=,解得波速v=1.5 m/s,由题图乙可知,在t=0.4 s时刻,质点a沿y轴负方向运动,该波沿x轴负方向传播,质点b到达波峰位置所用的最短时间为Δt== s= s,故A正确。 6.(2026·北京大兴模拟)如图甲为一列简谐横波在t=0时刻的波形图,Q是平衡位置x=4.0 m处的质点,图乙为质点Q的振动图像,则(　　) A.t=0.10 s时,质点Q的速度达到正向最大 B.t=0.10 s时,质点Q的加速度达到正向最大 C.从t=0.10 s到t=0.25 s,该波沿x轴正方向传播了6.0 m D.从t=0.10 s到t=0.15 s,质点Q通过的路程为30 cm 答案　C 解析　由题图乙知,周期T=0.20 s,t=0时质点Q沿y轴正方向振动,结合题图甲,波沿x轴正方向传播。t=0.10 s=时,质点Q在平衡位置沿y轴负方向振动,速度达到负向最大,t=0.10 s时,质点Q在平衡位置,加速度为0,A、B错误;由题图甲知λ=8 m,则波速v==40 m/s,则从t=0.10 s到t=0.25 s,波的传播距离x=vΔt=6.0 m,C正确;从t=0.10 s到t=0.15 s,质点Q从平衡位置到最大位移处,路程为10 cm,D错误。 题型3　波传播的周期性和多解性问题 7.(多选)(2026·四川巴中模拟)某介质中,一列沿x轴正方向传播的简谐横波,在0时刻的波形如图中实线所示,1 s时的波形如图中虚线所示。关于该列简谐横波,下列说法正确的是(　　) A.波速可能为5 m/s B.介质中质点的振动周期可能为6 s C.介质中质点的振动频率可能为 Hz D.1.5 s时,平衡位置位于3 m处的质点可能到达波峰 答案　BD 解析　由题图可知波长λ=6 m,波在Δt=1 s时间内传播的距离Δx=λ(n=0,1,2,…),根据波速v=,得v=(6n+1) m/s(n=0,1,2,…),由v=,得T= s(n=0,1,2,…),所以频率f= Hz(n=0,1,2,…),故B正确,A、C错误;由Δx'=vΔt',得1.5 s内波传播的距离Δx'=(9n+1.5)m(n=0,1,2,…),当n=0时Δx'=1.5 m,则位于1.5 m的波峰传到3 m处,故D正确。 8.(2026·湖南郴州模拟)如图所示,一列简谐横波向右传播,波速为v=2 m/s。介质中P、Q两点平衡位置相距0.3 m,当P位于波峰时,Q刚好位于波谷,则这列波的周期可能是(　　) A.0.05 s B.0.1 s C.0.2 s D.0.6 s 答案　B 解析　由题意可知,P位于波峰时,Q位于波谷,两点平衡位置间距满足+nλ=0.3 m(n=0,1,2,…),可得波长为λ=m(n=0,1,2,…),周期为T== s(n=0,1,2,…),当n=0时,T=0.3 s;当n=1时,T=0.1 s;当n=2时,T=0.06 s;当n=3时,T≈0.043 s,故B正确。 题型4　波的干涉、衍射和多普勒效应 9.(多选)(2026·重庆渝中模拟)如图所示为S1和S2两相干水波的干涉图样,两列波各自的振幅均为5 cm,波速为1 m/s,波长为0.5 m,B是AC连线的中点。图中实线表示波峰,虚线表示波谷。则下列说法正确的是(　　) A.图示时刻A、B两点的竖直高差为5 cm B.从图示时刻开始经0.75 s,B点通过的路程为60 cm C.再经过0.125 s, C点处于波峰 D.D点一直处于平衡位置 答案　BD 解析　由题图可知,A、B两点都是振动加强点,A在波峰,B在平衡位置,A、B两点的竖直高度差为Δh=2A=10 cm,故A错误;波的周期为T==0.5 s,由于t=0.75 s=1T,则B点通过的路程为s=2A×6=60 cm,故B正确;C点处于波谷,再经过0.125 s,即t'=T,C点处于平衡位置,故C错误;D点为波峰和波谷的交点,是振动减弱点,且两列波的振幅相同,因此D点一直处于平衡位置,故D正确。 10.(2023·广东卷,4)渔船常用回声探测器发射的声波探测水下鱼群与障碍物。声波在水中的传播速度为1 500 m/s,若探测器发出频率为1.5×106 Hz的声波,下列说法正确的是(　　) A.两列声波相遇时一定会发生干涉 B.声波由水中传播到空气中,波长会改变 C.该声波遇到尺寸约为1 m的被探测物时会发生明显衍射 D.探测器接收到的回声频率与被探测物相对探测器运动的速度无关 答案　B 解析　根据多普勒效应可知,探测器接收到的回声频率与被探测物相对探测器运动的速度有关,而两列声波发生干涉的条件是频率相等,所以两列声波相遇时不一定发生干涉,A、D错误;声波由水中传播到空气中时,声波的频率不变,但波速发生变化,所以波长会发生改变,B正确;根据波长、频率和波速的关系可得λ== m=1×10-3 m,当遇到尺寸约1 m的被探测物时不会发生明显衍射,C错误。 ❀ 提能力 · 冲211 ❀ 11.(多选)(2025·山东卷,9)均匀介质中分别沿x轴负向和正向传播的甲、乙两列简谐横波,振幅均为2 cm,波速均为1 m/s,M、N为介质中的质点。t=0时刻的波形图如图所示,M、N的位移均为1 cm。下列说法正确的是(　　) A.甲波的周期为6 s B.乙波的波长为6 m C.t=6 s时,M向y轴正方向运动 D.t=6 s时,N向y轴负方向运动 答案　BD 解析　由题图可知,甲波的波长λ甲=4 m,由v=可知,甲波的周期T甲=4 s,A错误;设t=0时刻乙波的波形图表达式为y=Asin,结合题图有sin=、sin=,且4 m<λ乙<8 m,联立解得乙波的波长为λ乙=6 m,B正确;结合题图由同侧法可知,t=0时刻M向y轴正方向运动,则t=6 s=T甲时刻M向y轴负方向运动,C错误;结合B项分析和v=可知,乙波的周期为T乙=6 s,由题图可知t=0时刻N向y轴负方向运动,则t=6 s=T乙时刻N向y轴负方向运动,D正确。 12.(2024·江西卷,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6 300 m/s。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;d=4.725 mm B.振动加强;d=4.725 mm C.振动减弱;d=9.45 mm D.振动加强;d=9.45 mm 答案　A 解析　根据反射信号图像可知,超声波的传播周期T=2×10-7 s,又波速v=6 300 m/s,则超声波在机翼材料中的波长λ=vT=1.26×10-3 m,结合题图(b)和题图(c)可知,两个反射信号传播到探头处的时间差为Δt=1.5×10-6 s,故两个反射信号的路程差为2d=vΔt=9.45×10-3 m=λ,解得d=4.725×10-3 m=4.725 mm,且两个反射信号在探头处振动减弱,A正确。 第 2 页 共 8 页 第 1 页 共 8 页 学科网（北京）股份有限公司 $