第三章 机械波 章节测试卷基础版-2026年高二暑期提升

**基本信息** 以汽车主动降噪、水袖功等真实情境为载体，通过波形图与振动图像分析，考查机械波传播规律，融合科学思维与社会责任，适配暑假章节巩固需求。 **题型特征** |题型|题量|知识覆盖|命题特色| |----|----|----------|----------| |单选题|8|波的形成、传播方向判断|第8题结合汽车降噪考查干涉原理，体现科学态度| |多选题|4|振动图像与波形图综合|第11题以水袖功为情境，融合科学探究| |填空题|4|波长计算、多普勒效应|第16题国际标准音计算，落实物理观念| |解答题|4|波速公式、振动方程|第19题波形图动态分析，强化科学推理|

2026-2027人教版 选择性必修一 第三章 章节测试卷 一、单选题 1．取一条很长的弹性软绳，用手握住左端拉平后连续向上、向下抖动，可以看到一列横波产生和传播的情形，如图，在绳上做个红色标记，将绳波视作简谐横波，则在波传播的过程中，这个红色标记的运动是（     ） A．保持不动 B．连续上下运动 C．连续左右运动 D．一直向右运动 【答案】B 【详解】简谐横波传播过程中介质中的质点振动方向与波的传播方向垂直，质点不会随波迁移，只在自身平衡位置附近振动。因此绳上的红色标记会在平衡位置连续上下运动，不会随波发生水平方向的迁移。 故选B。 2．关于波的形成和特点，下列说法正确的是（　　） A．随着波的传播，介质中各质点都在沿波的传播方向运动 B．随着波的传播，介质中的各质点也将由近及远地迁移出去 C．传播波的过程中相邻各质点间必有相互作用力 D．某一横波在介质中沿水平方向传播，介质中的质点必沿竖直方向上下振动 【答案】C 【详解】AB．随着波的传播，介质中各质点都在各自的平衡位置附近来回振动，不随波迁移，故AB错误； C．波源的振动使质点一个个被带动，且与波源振动形式相同，且总滞后于前一个质点，可知各质点间有力的作用，故C正确； D．某一横波在介质中沿水平方向传播，介质中的质点的振动方向与波的传播方向垂直，但不一定沿竖直方向，故D错误。 故选C。 3．常温下，声音在空气和水中的传播速度约分别为340 m·s-1和1500 m·s-1 。在空气中波长为3.4 m的声波由空气传入水中，则该声波在水中的波长约为（     ） A．34 m B．15 m C．4.4 m D．3.4 m 【答案】B 【详解】机械波的频率由波源决定，因此声波从空气传入水中时频率保持不变，机械波的频率为 在水中的波长为 故选B。 4．一列简谐波沿x轴方向传播，时的波形图如图甲所示。P、M为x轴上两质点，质点P的平衡位置在处，其振动图像如图乙所示，下列说法正确的是（     ） A．该波沿x轴负方向传播 B．该波的波长为9m C．该波的波速为12m/s D．再经过2s，质点M运动的路程为39cm 【答案】D 【详解】A．在时，质点位于平衡位置下方且向下振动；图甲中处波形沿轴正方向上升，根据“上下坡法”可知该波沿轴正方向传播，故A错误； B．图甲中处和处的位移均为，两点处波形斜率相反且两点之间有一个波谷，两点间的波形长度为，故，故B错误； C．由图乙得周期，波速，故C错误； D．质点在时处于波峰，振幅，由关系式，在前一个周期内路程为，余下内先从波峰运动到波谷，再运动到处，路程为，故总路程，故D正确。 故选D。 5．如图为一列沿x轴正方向传播的简谐横波在t=0时刻的波形图（振动刚传到x=0.2m处），已知该波的周期为0.4s，a、b、c为沿波传播方向上的质点，则下列说法中正确的是（     ） A．t=0.8s时，质点d的加速度达到y轴负向最大值 B．质点a比质点b先回到平衡位置 C．t=0.4s时，质点b的速度方向为y轴负方向 D．从t=0到t=0.6s的过程，质点c所经过的路程为0.3m 【答案】A 【详解】A．该波的波速为 波传到d点经过的时间 则t=0.8s时，质点d振动了，因起振方向沿y轴负向，可知此时质点d的位移为沿y轴正向最大，则其加速度达到y轴负向最大值，A正确； B．根据“同侧法”可知，在t=0时刻质点a和质点b都沿y轴正向振动，可知质点b比质点a先回到平衡位置，B错误； C．t=0.4s时，即经过一个周期，质点b回到原来的位置，则速度方向为y轴正方向，C错误； D．因t=0时刻质点c在波谷位置，从t=0到t=0.6s的过程，即经过1.5T，质点c所经过的路程为s=1.5×4A=6×20cm=1.2m，D错误。 故选A。 6．在如图所示的xOy坐标系中，一条弹性绳沿x轴放置，图中小黑点代表绳上的质点，相邻质点的间距为a。t=0时，x=0处的质点P0开始沿y轴做周期为T、振幅为A的简谐运动。时的波形如图所示。下列说法正确的是（     ） A．该列波起振方向沿y轴负方向 B．时，质点P4的速度最大 C．时，质点P3和质点P5相位相同 D．该列绳波的波速为 【答案】D 【详解】A．波沿x轴正方向传播，根据同侧法可知，质点沿y轴正方向振动，因此该列波起振方向沿y轴正方向，故A错误； B．时，质点在最大位移处，速度最小且为0，故B错误； C．时，质点和质点位移相同，振动方向相反，因此相位不同，故C错误； D．由图可知，该波波长为8a，则波速，故D正确。 故选D。 7．关于机械振动与机械波，下列叙述正确的是（     ） A．只要有振源就能形成机械波 B．做简谐运动的物体，回复力方向总与位移方向相反 C．做受迫振动的物体，其振动频率一定等于其固有频率 D．声音绕过教室传播，这是声波的干涉现象 【答案】B 【详解】A．机械波的形成需要同时满足两个条件：存在振源和存在传播振动的介质，仅有振源没有介质无法形成机械波，故A错误； B．做简谐运动的物体，其回复力满足公式，式中负号表示回复力方向始终与位移方向相反，故B正确； C．做受迫振动的物体，其稳定振动的频率等于驱动力的频率，与自身固有频率无关，仅当发生共振时振动频率才等于固有频率，故C错误； D．声音绕过教室传播属于声波的衍射现象，干涉是两列相干波叠加形成稳定强弱分布的现象，故D错误。 故选B。 8．汽车主动降噪系统的原理是通过扬声器发出声波将车外噪音反向抵消，从而减小车内噪音。下列说法正确的是（　　） A．汽车降噪是因为噪声信号发生了偏振被“过滤”了 B．汽车降噪是因为噪声信号发生了多普勒效应 C．抵消信号与噪声信号的频率要相同 D．抵消信号的振幅应为噪声信号的2倍 【答案】C 【详解】由题意知“主动降噪”的原理是通过扬声器发出声波将车外噪音反向抵消，即汽车降噪过程应用的是声波的叠加原理，通过抵消信号与噪声信号发生干涉而减弱噪声的影响，所以抵消信号与噪声信号频率要相同。 故选C。 二、多选题 9．一列沿x轴正向传播的简谐波，在和处的a、b两质点的振动图像如图所示，则下列说法正确的是（　　） A．该波的周期为 B．时刻，处质点的加速度最大 C．该波的波长可能为 D．该波的波速可能为 【答案】AD 【详解】A．从振动图像可得，质点振动完成一个全振动的时间为，即周期 波的周期等于质点振动周期，故A正确； B．时刻，处的质点位于平衡位置处，此时质点所受回复力为0，则加速度为0，故B错误； C．波沿正方向传播，时刻，在波峰，在平衡位置向上运动，两质点间距 相位差满足 解得波长可能值 若，则 解得 必须为非负整数，因此波长不可能为，故C错误； D．波速 代入 解得 若，则 解得 符合为整数的要求，因此波速可能为，故D正确。 故选AD。 10．如图所示，实线为一列沿轴正方向传播的简谐横波在时刻的波形，虚线是该波在时刻的波形，则下面可能正确的是（     ） A．周期为0.20 s B．周期为0.80 s C．波速为 D．波速为 【答案】BC 【详解】从波形图可得，该波的波长 波沿x轴正方向传播，从（实线）到（虚线），波向右平移的距离 对应的时间满足 整理得周期 根据波速公式 A．若，则 可得，不是整数，故A错误； B．若，则 可得，是整数，故B正确； C．若，则 可得，是整数，故C正确； D．若，则 可得，不是整数，故D错误。 故选 BC。 11．“水袖功”是中国古典舞中用于表达情感的常用技巧，舞者通过手把有规律的抖动传导至袖子上，营造出一种“行云流水”的美感。某次演员抖动水袖时形成一列沿x轴传播的简谐横波，其在时刻的波形图如图甲所示，P和Q是这列简谐横波上的两个质点，从时刻起质点Q在一段时间内的振动图像如图乙所示。下列说法正确的是（     ） A．该列简谐横波沿x轴负方向传播，波速大小为 B．时质点P的速度最大，加速度为零 C．在时，质点P的速度为零，加速度最大 D．从到，质点Q通过的路程为 【答案】AC 【详解】A．由甲图可知波长为 由乙图可知质点的振动周期为 时，质点在乙图中的速度方向向上，而甲图中处波形的斜率为正，二者方向相同，说明该波沿轴负方向传播。波速大小为，故A正确； B．根据牛顿第二定律有 时，质点位于波峰，速度为零；此时回复力和加速度的大小均最大，因此B错误； C．质点在时位于波峰，经过半个周期到达波谷，有 质点位于波谷时速度为零，回复力和加速度的大小均最大，故C正确； D．波的振幅为 到内，质点振动了1.5个周期，通过的路程为 代入数据得，故D错误。 故选AC。 12．火车上有一个声源发出频率一定的乐音。当火车静止、观察者也静止时，观察者听到并记住了这个乐音的频率。根据多普勒效应，以下哪种情况中，观察者听到这个乐音的频率比原来的低（　　） A．观察者静止，火车向他驶来 B．观察者静止，火车离他驶去 C．火车静止，观察者乘汽车远离火车运动 D．火车静止，观察者乘汽车向着火车运动 【答案】BC 【详解】根据多普勒效应，当波源与观察者相互远离时，观察者接收到的频率低于波源发出的频率；当两者相互靠近时，接收到的频率高于发出的频率。 A．波源（火车）靠近静止的观察者，接收频率变高，故A错误； B．波源（火车）远离静止的观察者，接收频率变低，故B正确； C．观察者远离静止的波源（火车），接收频率变低，故C正确； D．观察者靠近静止的波源（火车），接收频率变高，故D错误。 故选BC。 三、填空题 13．降噪耳机的使用大大提高了我们生活的质量。使用降噪耳机时，辅助麦克风收集背景音，与主麦克风音频信号抵消来降低背景音。理想情况下的降噪过程如图所示，降噪过程应用的是声波的_________（填“干涉”“衍射”或“反射”）原理，降噪声波与环境噪声声波频率_________（填“相等”或“不相等”）。 【答案】 干涉 相等 【详解】[1][2]由图可知，降噪声波与环境声波波长相等，两波波速相等，所以频率相等，叠加时产生干涉，由于两列波叠加时振动步调相反，所以叠加后振动减弱，起到降噪的作用，所以降噪的过程应用的是声波的干涉原理。 14．如图所示，图中表示两列同向起振相干水波的叠加情况，实线表示波峰，虚线表示波谷，设这两列波的振幅均为5 cm。两列波传播中在图示范围内振幅各自不变，波速和波长均分别为1 m/s和0.5 m。C点是BE连线的中点，则A、B两质点竖直高度差是____ cm，图示时刻C点正处在平衡位置且____运动 （“向上”或 “向下”）从此时刻起经0.25 s，B质点通过的路程为____cm 【答案】 20 向上 20 【详解】[1]由图可知：点是两列波的波峰与波峰相遇点，是振动加强点。此时点处于波峰位置，其位移为正向最大； 点是两列波的波谷与波谷相遇点，也是振动加强点。此时点处于波谷位置，其位移为负向最大。 由于两列波的振幅均为，所以振动加强点的振幅为 在图示时刻，点在平衡位置上方处，点在平衡位置下方处。 因此，、两质点的竖直高度差为 [2]点是波峰与波峰相遇点（加强点），点是波谷与波谷相遇点（加强点）。连接加强点的直线（或曲线）上的所有点均是振动加强点，所以位于连线上的点也是振动加强点，其振幅同样为。在图示时刻，波谷与波峰之间的中心点恰好处于平衡位置。因为波源位于下方（图中波纹是以底部的两点为圆心向外扩展的），波向外（向上）传播。根据波的传播方向与质点振动方向的关系（“上下坡法”或“同侧法”），在图示时刻，处于平衡位置的点正要向波峰（所在的实线）方向运动，即正向上运动。 [3]根据波速公式，可得波的周期为 经过的时间 质点在一个周期内通过的路程为4个振幅，在半个周期内通过的路程为2个振幅。点是振动加强点，其振幅 所以在（半个周期）内，质点通过的路程为 15．一列简谐横波沿轴传播，某时刻波形如图甲所示。平衡位置在处的质点从该时刻开始的振动图像如图乙所示。则该波沿轴________（填“正”或“负”）方向传播，波速为________m/s；0~1.2 s内该质点经过的路程为________cm。 【答案】 负 2.5 2 【详解】[1]图乙可知t=0时刻x=4m处的质点沿y轴正方向振动，结合图甲，同侧法可知波沿x轴负方向传播。 [2]图甲可知该波波长为6m，图乙可知该波周期满足 解得周期 则波速 [3]图甲可知该波振幅为1cm，1.2s恰好为半个周期，因此0~1.2 s内该质点经过的路程为。 16．国际标准音A-la的频率为。当发音频率为这个频率的音叉振动时，产生的声波的波长为_______cm；一个观测者站在两个这样的音叉之间以的速度沿着这两音叉的连线跑向其中某个音叉，同时这两个音叉均振动发声，则该观测者听到的拍频是_____Hz 。已知声速为。 【答案】 / 8 【详解】[1]音速为，声波的波长； [2]对于拍频，是指听到两个频率的差值 依据多普勒效应，靠近波源时接收到的频率：（其中为声速，为观察者速度），故该观测者听到的频率是 远离的那个波源所接收到的频率：（其中为声速，为观察者速度），故该观测者听到的频率是 则该观测者听到的拍频是二者差值为 四、解答题 17．一列沿x轴传播的简谐横波，时刻的波形图如图甲所示。图乙表示处的质点的振动图像，则 (1)求处的质点内通过的路程s及末的位移x； (2)在图丁中画出简谐横波时的波形图（至少画出一个波长）并标出波的传播方向。 【答案】(1)， (2)，波沿x轴正方向传播 【详解】（1）由图乙质点的振动周期，振幅，时，质点向上振动。 内，质点振动个周期，一个周期内质点振动路程为，故总路程 一个周期内质点振动位移为0，周期内位移，故位移 （2）由图乙可知处的质点开始时竖直向上振动，故根据“上下坡”规律，可知波沿x轴正方向传播，且，故时的波形图如图所示 18．某均匀介质中，波源S发出一列简谐横波，沿x轴正方向传播。波源S的振动图像如图所示，在波的传播方向上有A、B两点，它们之间的距离为9 m，测得A、B两点开始振动的时间间隔为3 s。 (1)求这列波的波速和波长。 (2)写出该波源的位移随时间变化的关系式。 【答案】(1)， (2) 【详解】（1）由振动图像可得周期 波速 因此 （2）圆频率       振幅 因此表达式 19．如图所示，实线和虚线分别是沿轴方向传播的一列简谐横波在和时刻的波形图。 (1)求该波的波长和振幅； (2)若波沿着轴负方向传播，且，求该波的速度大小； (3)求在满足（2）的条件下原点点的振动方程。 【答案】(1)； (2) (3) 【详解】（1）由波形图可知，振幅为最大位移，得；相邻波峰间距为波长，得 （2）波沿轴负方向传播，在 内，波形向左传播的距离为，其中，故有 整理得 由，得，结合为非负整数可知，故，因此该波的速度大小为 （3）由，整理得 在时，点位于波峰，取正弦形式时初相位可取，因此点的振动方程为 20．如图是一列简谐横波在时刻的波形图，其中质点P的坐标为，质点Q的坐标为，已知质点P的振动方程为。 (1)判断简谐波的传播方向并求出波速的大小。 (2)写出质点Q的振动方程。（初相位在之间） 【答案】(1)向轴负方向传播（或向左传播），6m/s (2) 【详解】（1）由P点的振动方程可知，P点在时刻向上运动，结合时刻的波形图，可知该简谐波沿x轴负方向传播（或向左传播），质点的振动周期等于波的传播周期，由振动方程可得 设该简谐波的波动方程为 由点P的振动方程可知振幅，且在处 解得 则时的波形方程为 由波形图可知，质点Q位于处，位移为，则有 结合图像可知，在P、Q两点间波长不足一个，且Q点处的切线斜率为正，故Q点对应的相位为 即 解得 又因为 解得波长 则波速为 （2）因为简谐横波沿x轴负方向传播，所以该波的整体波动方程为 将Q的位置坐标代入波动方程，可得质点Q的振动方程为 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 $ 2026-2027人教版 选择性必修一 第三章 章节测试卷 一、单选题 1．取一条很长的弹性软绳，用手握住左端拉平后连续向上、向下抖动，可以看到一列横波产生和传播的情形，如图，在绳上做个红色标记，将绳波视作简谐横波，则在波传播的过程中，这个红色标记的运动是（     ） A．保持不动 B．连续上下运动 C．连续左右运动 D．一直向右运动 2．关于波的形成和特点，下列说法正确的是（　　） A．随着波的传播，介质中各质点都在沿波的传播方向运动 B．随着波的传播，介质中的各质点也将由近及远地迁移出去 C．传播波的过程中相邻各质点间必有相互作用力 D．某一横波在介质中沿水平方向传播，介质中的质点必沿竖直方向上下振动 3．常温下，声音在空气和水中的传播速度约分别为340 m·s-1和1500 m·s-1 。在空气中波长为3.4 m的声波由空气传入水中，则该声波在水中的波长约为（     ） A．34 m B．15 m C．4.4 m D．3.4 m 4．一列简谐波沿x轴方向传播，时的波形图如图甲所示。P、M为x轴上两质点，质点P的平衡位置在处，其振动图像如图乙所示，下列说法正确的是（     ） A．该波沿x轴负方向传播 B．该波的波长为9m C．该波的波速为12m/s D．再经过2s，质点M运动的路程为39cm 5．如图为一列沿x轴正方向传播的简谐横波在t=0时刻的波形图（振动刚传到x=0.2m处），已知该波的周期为0.4s，a、b、c为沿波传播方向上的质点，则下列说法中正确的是（     ） A．t=0.8s时，质点d的加速度达到y轴负向最大值 B．质点a比质点b先回到平衡位置 C．t=0.4s时，质点b的速度方向为y轴负方向 D．从t=0到t=0.6s的过程，质点c所经过的路程为0.3m 6．在如图所示的xOy坐标系中，一条弹性绳沿x轴放置，图中小黑点代表绳上的质点，相邻质点的间距为a。t=0时，x=0处的质点P0开始沿y轴做周期为T、振幅为A的简谐运动。时的波形如图所示。下列说法正确的是（     ） A．该列波起振方向沿y轴负方向 B．时，质点P4的速度最大 C．时，质点P3和质点P5相位相同 D．该列绳波的波速为 7．关于机械振动与机械波，下列叙述正确的是（     ） A．只要有振源就能形成机械波 B．做简谐运动的物体，回复力方向总与位移方向相反 C．做受迫振动的物体，其振动频率一定等于其固有频率 D．声音绕过教室传播，这是声波的干涉现象 8．汽车主动降噪系统的原理是通过扬声器发出声波将车外噪音反向抵消，从而减小车内噪音。下列说法正确的是（　　） A．汽车降噪是因为噪声信号发生了偏振被“过滤”了 B．汽车降噪是因为噪声信号发生了多普勒效应 C．抵消信号与噪声信号的频率要相同 D．抵消信号的振幅应为噪声信号的2倍 二、多选题 9．一列沿x轴正向传播的简谐波，在和处的a、b两质点的振动图像如图所示，则下列说法正确的是（　　） A．该波的周期为 B．时刻，处质点的加速度最大 C．该波的波长可能为 D．该波的波速可能为 10．如图所示，实线为一列沿轴正方向传播的简谐横波在时刻的波形，虚线是该波在时刻的波形，则下面可能正确的是（     ） A．周期为0.20 s B．周期为0.80 s C．波速为 D．波速为 11．“水袖功”是中国古典舞中用于表达情感的常用技巧，舞者通过手把有规律的抖动传导至袖子上，营造出一种“行云流水”的美感。某次演员抖动水袖时形成一列沿x轴传播的简谐横波，其在时刻的波形图如图甲所示，P和Q是这列简谐横波上的两个质点，从时刻起质点Q在一段时间内的振动图像如图乙所示。下列说法正确的是（     ） A．该列简谐横波沿x轴负方向传播，波速大小为 B．时质点P的速度最大，加速度为零 C．在时，质点P的速度为零，加速度最大 D．从到，质点Q通过的路程为 12．火车上有一个声源发出频率一定的乐音。当火车静止、观察者也静止时，观察者听到并记住了这个乐音的频率。根据多普勒效应，以下哪种情况中，观察者听到这个乐音的频率比原来的低（　　） A．观察者静止，火车向他驶来 B．观察者静止，火车离他驶去 C．火车静止，观察者乘汽车远离火车运动 D．火车静止，观察者乘汽车向着火车运动 三、填空题 13．降噪耳机的使用大大提高了我们生活的质量。使用降噪耳机时，辅助麦克风收集背景音，与主麦克风音频信号抵消来降低背景音。理想情况下的降噪过程如图所示，降噪过程应用的是声波的_________（填“干涉”“衍射”或“反射”）原理，降噪声波与环境噪声声波频率_________（填“相等”或“不相等”）。 14．如图所示，图中表示两列同向起振相干水波的叠加情况，实线表示波峰，虚线表示波谷，设这两列波的振幅均为5 cm。两列波传播中在图示范围内振幅各自不变，波速和波长均分别为1 m/s和0.5 m。C点是BE连线的中点，则A、B两质点竖直高度差是____ cm，图示时刻C点正处在平衡位置且____运动 （“向上”或 “向下”）从此时刻起经0.25 s，B质点通过的路程为____cm 15．一列简谐横波沿轴传播，某时刻波形如图甲所示。平衡位置在处的质点从该时刻开始的振动图像如图乙所示。则该波沿轴________（填“正”或“负”）方向传播，波速为________m/s；0~1.2 s内该质点经过的路程为________cm。 16．国际标准音A-la的频率为。当发音频率为这个频率的音叉振动时，产生的声波的波长为_______cm；一个观测者站在两个这样的音叉之间以的速度沿着这两音叉的连线跑向其中某个音叉，同时这两个音叉均振动发声，则该观测者听到的拍频是_____Hz 。已知声速为。 四、解答题 17．一列沿x轴传播的简谐横波，时刻的波形图如图甲所示。图乙表示处的质点的振动图像，则 (1)求处的质点内通过的路程s及末的位移x； (2)在图丁中画出简谐横波时的波形图（至少画出一个波长）并标出波的传播方向。 18．某均匀介质中，波源S发出一列简谐横波，沿x轴正方向传播。波源S的振动图像如图所示，在波的传播方向上有A、B两点，它们之间的距离为9 m，测得A、B两点开始振动的时间间隔为3 s。 (1)求这列波的波速和波长。 (2)写出该波源的位移随时间变化的关系式。 19．如图所示，实线和虚线分别是沿轴方向传播的一列简谐横波在和时刻的波形图。 (1)求该波的波长和振幅； (2)若波沿着轴负方向传播，且，求该波的速度大小； (3)求在满足（2）的条件下原点点的振动方程。 20．如图是一列简谐横波在时刻的波形图，其中质点P的坐标为，质点Q的坐标为，已知质点P的振动方程为。 (1)判断简谐波的传播方向并求出波速的大小。 (2)写出质点Q的振动方程。（初相位在之间） 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 $