高中物理单元测试——第三章机械波（较易版01）

**基本信息** 高中物理第三章机械波单元卷（较易版01），以科技前沿与生活情境为载体，覆盖简谐运动、波的传播等核心知识，适配单元复习基础巩固，体现物理观念与科学思维。 **题型特征** |题型|题量/分值|知识覆盖|命题特色| |----|-----------|----------|----------| |单选题|7题/28分|机械波产生（第1题）、振动图像（第2题）、超声波应用（第3题）|结合指纹识别（第3题）、降噪耳机（第6题）等科技情境| |多选题|3题/18分|横纵波性质（第8题）、波的干涉（第9题）|通过波峰波谷图考查干涉加强减弱（第9题）| |填空题|3题/18分|衍射现象（第11题）、波的频率（第12题）、波速计算（第13题）|联系操场喇叭衍射（第11题）、导航浮标振动（第13题）| |解答题|3题/36分|波形图分析（第14题）、超声波传播（第15题）、波的叠加（第16题）|综合考查波速波长计算及叠加规律（第16题）|

高中物理单元测试 —— 第三章 机械波（较易版01）（原卷版） 学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________ 一、单选题 1．（本题4分）在敲响古刹里的大钟时，有的同学发现，停止对大钟的撞击后，大钟仍“余音未绝”，分析其原因是（　　） A．大钟的回声 B．大钟在继续振动，空气中继续形成声波 C．人的听觉发生“暂留”的缘故 D．大钟虽停止振动，但空气仍在振动 2．（本题4分）如图所示是一质点做简谐运动的振动图像，下列说法正确的是（　　） A．t1至t2时刻质点完成一次全振动 B．t1至t3时刻质点完成一次全振动 C．t1至t4时刻质点完成一次全振动 D．t2至t4时刻质点完成一次全振动 3．（本题4分）超声波指纹识别是第3代指纹识别技术，相较于电容和光学指纹识别，具有精度高且不易受到外界干扰等优点，在现在智能手机上得到了广泛的应用，其原理是指纹识别器发出一束超声波，超声波在手指表面指纹的峰和谷处反射情况不相同，构建出手指指纹情况，关于超声波指纹识别，下列说法正确的是（　　） A．指纹识别中的超声波可以用次声波代替 B．超声波频率越高，在同种介质中传播速度越快 C．超声波的频率越高，波长越短，识别就越精确 D．超声波在从玻璃进入空气时波速变慢，波长变长 4．（本题4分）如图所示，一小型渔港的防波堤两端MN相距60m，在防波堤后A、B两处有两个小船进港躲避风浪。某次海啸引起的波浪沿垂直于防波堤的方向向防波堤传播，下列说法正确的是（　　） A．假设波浪的波长为10m，则A、B两处小船明显受到波浪影响 B．假设波浪的波长为58m，则A、B两处小船明显受到波浪影响 C．假设波浪的波长为61m，则A、B两处小船基本上不受波浪影响 D．假设波浪的波长为85m，则A、B两处小船基本上不受波浪影响 5．（本题4分）火车汽笛发出频率一定的乐音。当火车静止，火车外的观察者也静止时，观察者听到并记住了这个乐音的音调。以下情况中，观察者听到这个乐音的音调比原来降低的是（　　） A．观察者静止，火车向他驶来 B．火车静止，观察者乘汽车远离火车运动 C．火车静止，观察者乘汽车靠近火车运动 D．观察者乘汽车与火车以相同速度运动 6．（本题4分）如图，机场地勤人员通过佩戴降噪耳机，能减少噪声对耳部的伤害。降噪耳机内设有麦克风，用来收集噪声信号，同时耳机的处理器会发出与噪声振幅、频率相同而相位相反的声波，从而达到消声的效果。降噪耳机消声的原理是利用（　　） A．声波的干涉 B．声波的衍射 C．声波的反射 D．声波的多普勒效应 7．（本题4分）艺术体操选手参加带操项目时抖动彩带，彩带的运动可简化为一列沿x轴传播的简谐横波，图甲是t=0.5s时的波形图，图乙是x=2m处质点的振动图像，a、b质点在x轴上的平衡位置分别为，下列说法正确的是（　　） A．若选手抖动彩带的频率加快，则波长变大 B．波一定沿x轴负方向传播，波的传播速度为2m/s C．从t=0.5s到t=1s，质点a的路程可能为10cm D．t=1.3s时，a、b两质点的加速度方向一定相反 二、多选题 8．（本题6分）关于机械波中的横波和纵波，下列说法正确的是（　　） A．对于纵波，质点的振动方向和波的传播方向有时相同，有时相反 B．对于横波，质点的振动方向与波的传播方向有时会相同 C．形成纵波的质点随波一起迁移 D．空气介质只能传播纵波 9．（本题6分）如图所示，、是两个振动完全相同的相干波源，其中实线表示波峰，虚线表示波谷。若两列波的振幅均保持5cm不变，关于图中所标的a、b、c、d四点，下列说法中正确的是（　　） A．a点振动始终加强 B．图示时刻c点的位移为零 C．b点振动始终加强，c点振动始终减弱 D．图示时刻，b，c两点的高度差为20cm 10．（本题6分）如图，一列沿x轴正方向传播的简谐横波，振幅为5cm，波速为2m/s。在波的传播方向上两质点、b的平衡位置相距0.4m（小于一个波长），当质点在波峰位置时，质点b在x轴下方与x轴相距2.5cm的位置。则（        ） A．此波的周期可能为0.2s B．此波的周期可能为0.3s C．从此时刻起经过0.5s，b点可能在波谷位置 D．从此时刻起经过0.5s，b点可能在波峰位置 三、填空题 11．（本题6分）如图所示，操场上的喇叭正在播放音乐，有高音也有低音。小红同学走到离操场不远的教学大楼后面，此时已经完全看不到操场上的喇叭了，但依然可以听到喇叭的声音，这是声波的____（选填“干涉”或“衍射”）现象；小红同时发现，喇叭播放的音乐声有所减弱，但____（选填“高音”或“低音”）部分减弱得较明显一些。 12．（本题6分）两波源、在水波槽中形成的波形示意图如图所示，其中实线表示波峰，虚线表示波谷。波源形成的波的波长比波源形成的短，则形成的波的频率较__________（填“大”或“小”），在两波相遇的区域中__________（填“会”或“不会”）产生干涉。    13．（本题6分）导航浮标常用于标示航道的方向和位置，帮助船只沿着正确的航道行驶。假设在泉州湾布置有相距15m的两个浮标A、B，一列水波（视为横波）沿浮标A到B方向传播，浮标A的振动图像如图所示，已知水波的波长为2m，则水波的波速为______m/s，波传播较长时间后，浮标A在1s内通过的路程为______cm，当浮标A在波峰位置时，浮标B在______（选填“波峰”“波谷”或“平衡”）位置。 四、解答题 14．（本题10分）一列沿x轴正方向传播的简谐横波时刻的波形如图中实线所示，时刻的波形如图中虚线所示。求： (1)该波的波长； (2)该波的波速大小v。 15．（本题12分）超声波在医疗及生产领域的应用很广泛，将超声波传播简化为如题图甲所示，超声波从介质1进入介质2中继续传播，为传播方向上的三个点。如图乙所示为时刻A质点右侧介质1中的部分波形图，此时点已经振动，图丙所示为该时刻起点的振动图像。已知两质点间的距离，波在介质2中的传播速度为。求： (1)该波在介质1中传播速度的大小； (2)到时该质点走过的路程。 16．（本题14分）两列简谐横波分别沿x轴正方向和负方向传播，两波源分别位于和处，两列波的波速均为0.4m/s，波源的振幅均为2cm。如图所示为时刻两列波的波形图，此刻平衡位置在和的P、Q两质点刚开始振动。质点M的平衡位置位于处。 (1)求两波源开始振动的时刻； (2)如果两波源一直振动，求两列波叠加后两波源之间有几个振动最强的点； (3)如果两波源均只振动1s时间，求0~2.0s内质点M运动的路程。 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 2 / 2 $ 高中物理单元测试 —— 第三章 机械波（较易版01）（解析版） 学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________ 一、单选题 1．（本题4分）在敲响古刹里的大钟时，有的同学发现，停止对大钟的撞击后，大钟仍“余音未绝”，分析其原因是（　　） A．大钟的回声 B．大钟在继续振动，空气中继续形成声波 C．人的听觉发生“暂留”的缘故 D．大钟虽停止振动，但空气仍在振动 【答案】B 【详解】停止对大钟的撞击后，大钟的振动不会立即停止，振动的能量不会凭空消失，大钟做阻尼振动一段时间，因此还会在空气中形成声波，这就是余音未绝的原因，所以选项ACD错误，B正确。 故选B。 2．（本题4分）如图所示是一质点做简谐运动的振动图像，下列说法正确的是（　　） A．t1至t2时刻质点完成一次全振动 B．t1至t3时刻质点完成一次全振动 C．t1至t4时刻质点完成一次全振动 D．t2至t4时刻质点完成一次全振动 【答案】C 【详解】一次全振动结束，各物理量刚好回到本次全振动开始时的值，从图像上来看，刚好完成一次周期性变化，所以只有t1~t4时间对应一次全振动。 故选C。 3．（本题4分）超声波指纹识别是第3代指纹识别技术，相较于电容和光学指纹识别，具有精度高且不易受到外界干扰等优点，在现在智能手机上得到了广泛的应用，其原理是指纹识别器发出一束超声波，超声波在手指表面指纹的峰和谷处反射情况不相同，构建出手指指纹情况，关于超声波指纹识别，下列说法正确的是（　　） A．指纹识别中的超声波可以用次声波代替 B．超声波频率越高，在同种介质中传播速度越快 C．超声波的频率越高，波长越短，识别就越精确 D．超声波在从玻璃进入空气时波速变慢，波长变长 【答案】C 【详解】A．超声波具有较强的穿透能力，而次声波没有这能力，所以指纹识别中的超声波不可以用次声波代替，故A错误； B．超声波属于机械波，传播速度由介质决定，与频率无关，则超声波频率越高，在同种介质中传播速度不变，故B错误； C．超声波的频率越高，周期越小，波速不变，则波长越短，识别就越精确，故C正确； D．超声波在从玻璃进入空气时波速变慢，频率不变，根据 可知波长变短，故D错误。 故选C。 4．（本题4分）如图所示，一小型渔港的防波堤两端MN相距60m，在防波堤后A、B两处有两个小船进港躲避风浪。某次海啸引起的波浪沿垂直于防波堤的方向向防波堤传播，下列说法正确的是（　　） A．假设波浪的波长为10m，则A、B两处小船明显受到波浪影响 B．假设波浪的波长为58m，则A、B两处小船明显受到波浪影响 C．假设波浪的波长为61m，则A、B两处小船基本上不受波浪影响 D．假设波浪的波长为85m，则A、B两处小船基本上不受波浪影响 【答案】B 【详解】A．发生明显衍射的条件是孔径、障碍物尺寸小于波长或者与波长相差不大。当波浪的波长为10m时，小于防波堤两端距离，不会有明显的衍射现象，受到影响较小，故A错误。 BCD．发生明显衍射的条件是孔径、障碍物尺寸小于波长或者与波长相差不大。当波浪的波长为58m，或者 61m，或者85m时，接近防波堤两端距离，会有明显的衍射现象，故小船受到明显的波浪影响，故B正确，CD错误； 故选B。 5．（本题4分）火车汽笛发出频率一定的乐音。当火车静止，火车外的观察者也静止时，观察者听到并记住了这个乐音的音调。以下情况中，观察者听到这个乐音的音调比原来降低的是（　　） A．观察者静止，火车向他驶来 B．火车静止，观察者乘汽车远离火车运动 C．火车静止，观察者乘汽车靠近火车运动 D．观察者乘汽车与火车以相同速度运动 【答案】B 【详解】A．观察者静止，火车向他驶来：波源（火车）向观察者靠近，距离减小，接收频率升高，音调变高，故A不符合题意； B．火车静止，观察者乘汽车远离火车运动：观察者远离波源，距离增大，接收频率降低，音调变低，故B符合题意； C．火车静止，观察者乘汽车靠近火车运动：观察者靠近波源，距离减小，接收频率升高，音调变高，故C不符合题意； D．观察者乘汽车与火车以相同速度运动：相对速度为零，距离不变，接收频率不变，音调不变，故D不符合题意。 故选B。 6．（本题4分）如图，机场地勤人员通过佩戴降噪耳机，能减少噪声对耳部的伤害。降噪耳机内设有麦克风，用来收集噪声信号，同时耳机的处理器会发出与噪声振幅、频率相同而相位相反的声波，从而达到消声的效果。降噪耳机消声的原理是利用（　　） A．声波的干涉 B．声波的衍射 C．声波的反射 D．声波的多普勒效应 【答案】A 【详解】耳机的处理器发出与噪声振幅、频率相同而相位相反的声波，两列波叠加后振幅为零，从而达到消声的目的，则降噪耳机消声的原理是利用声波的干涉。 故选A。 7．（本题4分）艺术体操选手参加带操项目时抖动彩带，彩带的运动可简化为一列沿x轴传播的简谐横波，图甲是t=0.5s时的波形图，图乙是x=2m处质点的振动图像，a、b质点在x轴上的平衡位置分别为，下列说法正确的是（　　） A．若选手抖动彩带的频率加快，则波长变大 B．波一定沿x轴负方向传播，波的传播速度为2m/s C．从t=0.5s到t=1s，质点a的路程可能为10cm D．t=1.3s时，a、b两质点的加速度方向一定相反 【答案】D 【详解】A．波的传播速度由介质决定，介质不变，则波速不变，根据波速、频率和波长的关系式可知，当选手抖动频率加大时，波长会减小，故A错误； B．由振动图像可知，在t=0.5s时，x=2m处的质点处于负的最大位移处，由此不能确定波的传播方向，故B错误； C．t=0.5s时质点a位于平衡位置与正的最大位移处之间，从t=0.5s到t=1s，即经过四分之一个周期，质点a的路程可能大于10cm，也可能小于10cm，不能等于10cm，故C错误； D．由图可知，波长为4m，周期为2s，则波速为 若波沿x轴正方向传播，经过0.8s，即t=1.3s时，波传播的距离为1.6m，根据平移法可知，此时a质点处于平衡位置与负的最大位移处之间，加速度向上，质点b处于平衡位置与正的最大位移处之间，加速度向下，二者的加速度方向相反，同理，若沿x轴负方向传播，经过0.8s，即t=1.3s时，波传播的距离为1.6m，根据平移法可知，此时a质点处于平衡位置与负的最大位移处之间，加速度方向向上，质点b处于平衡位置与正的最大位移处之间，加速度方向向下，二者的加速度方向相反，故D正确。 故选D。 二、多选题 8．（本题6分）关于机械波中的横波和纵波，下列说法正确的是（　　） A．对于纵波，质点的振动方向和波的传播方向有时相同，有时相反 B．对于横波，质点的振动方向与波的传播方向有时会相同 C．形成纵波的质点随波一起迁移 D．空气介质只能传播纵波 【答案】AD 【详解】A．对于纵波，质点的振动方向与波的传播方向在同一直线，质点的运动方向与波的传播方向有时相同，有时相反，故A正确； B．对于横波，质点的振动方向与波的传播方向垂直，故B错误； C．形成纵波的质点，不随波一起迁移，故C错误； D．空气介质只能传播纵波，不能传播横波，故D正确。 故选AD。 9．（本题6分）如图所示，、是两个振动完全相同的相干波源，其中实线表示波峰，虚线表示波谷。若两列波的振幅均保持5cm不变，关于图中所标的a、b、c、d四点，下列说法中正确的是（　　） A．a点振动始终加强 B．图示时刻c点的位移为零 C．b点振动始终加强，c点振动始终减弱 D．图示时刻，b，c两点的高度差为20cm 【答案】AD 【详解】由于S1、S2是两个振动完全相同的相干波源，图中b点波峰与波峰叠加，说明b点是振动加强点，图中ab所在直线上的点均为振动加强点，则a点振动始终加强，故A正确； BC．图示时刻c点为波谷与波谷叠加，所以c点振动始终加强，图示时刻c点的位移为，故BC错误； D．图示时刻，b点波峰与波峰叠加，b点的位移为，而c点的位移为，所以b、c两点的高度差为20cm，故D正确。 故选AD。 10．（本题6分）如图，一列沿x轴正方向传播的简谐横波，振幅为5cm，波速为2m/s。在波的传播方向上两质点、b的平衡位置相距0.4m（小于一个波长），当质点在波峰位置时，质点b在x轴下方与x轴相距2.5cm的位置。则（        ） A．此波的周期可能为0.2s B．此波的周期可能为0.3s C．从此时刻起经过0.5s，b点可能在波谷位置 D．从此时刻起经过0.5s，b点可能在波峰位置 【答案】BCD 【详解】AB．对AB选项，根据题意，有两种情况： 第1种情况：波的图象如图所示 从图象得 所以波长 根据 周期 第2种情况如图所示 波的图象如图，从图象得 可得 根据 所以 故B正确，A错误； C．根据以上两种情况，也有两种对应的情况: 第1种情况：波长是1.2m的波，在波的图象如下图 从图象知，b在波谷，故C正确． D．第2种情况，波长是0.6m的波，波的图象如下图 从图象知，b在波峰，故D正确。 故选BCD。 三、填空题 11．（本题6分）如图所示，操场上的喇叭正在播放音乐，有高音也有低音。小红同学走到离操场不远的教学大楼后面，此时已经完全看不到操场上的喇叭了，但依然可以听到喇叭的声音，这是声波的____（选填“干涉”或“衍射”）现象；小红同时发现，喇叭播放的音乐声有所减弱，但____（选填“高音”或“低音”）部分减弱得较明显一些。 【答案】 衍射 高音 【详解】[1][2]小红位居教学大楼的后面，完全看不到播放音乐的喇叭，但依然可以听到喇叭的声音，这是声波的衍射现象；声波在空气中传播的速度一定，低频部分的波长较长，高频部分的波的波长较短，在绕过教学大楼时，高频部分的波发生衍射的衍射现象现象不如低频部分的波发生的衍射现象明显，故高音部分减弱得较为明显。 12．（本题6分）两波源、在水波槽中形成的波形示意图如图所示，其中实线表示波峰，虚线表示波谷。波源形成的波的波长比波源形成的短，则形成的波的频率较__________（填“大”或“小”），在两波相遇的区域中__________（填“会”或“不会”）产生干涉。    【答案】 大 不会 【详解】[1]根据 由于同一介质中波速相等，波源形成的波的波长比波源形成的短，则形成的波的频率较大。 [2]由于两波源频率不相等，则在两波相遇的区域中不会产生干涉。 13．（本题6分）导航浮标常用于标示航道的方向和位置，帮助船只沿着正确的航道行驶。假设在泉州湾布置有相距15m的两个浮标A、B，一列水波（视为横波）沿浮标A到B方向传播，浮标A的振动图像如图所示，已知水波的波长为2m，则水波的波速为______m/s，波传播较长时间后，浮标A在1s内通过的路程为______cm，当浮标A在波峰位置时，浮标B在______（选填“波峰”“波谷”或“平衡”）位置。 【答案】 1 2 波谷 【详解】[1]根据图像可知水波的周期 波速 [2][3]，浮标A在1s内通过的路程为 A、B相距，则当浮标A在波峰位置时，浮标B在波谷位置。 四、解答题 14．（本题10分）一列沿x轴正方向传播的简谐横波时刻的波形如图中实线所示，时刻的波形如图中虚线所示。求： (1)该波的波长； (2)该波的波速大小v。 【答案】(1) (2) 【详解】（1）由图可知，波长。 （2）简谐横波沿轴正方向传播，根据波的平移知识，则有 解得 波速为 15．（本题12分）超声波在医疗及生产领域的应用很广泛，将超声波传播简化为如题图甲所示，超声波从介质1进入介质2中继续传播，为传播方向上的三个点。如图乙所示为时刻A质点右侧介质1中的部分波形图，此时点已经振动，图丙所示为该时刻起点的振动图像。已知两质点间的距离，波在介质2中的传播速度为。求： (1)该波在介质1中传播速度的大小； (2)到时该质点走过的路程。 【答案】(1) (2) 【详解】（1）超声波在介质2中传播时 在两种介质中传播时周期不变，则在介质1中传播时 （2）超声波从B传到C的时间为 两者相差半个波长，所以质点振动方程为 时， 所以经过的路程为 16．（本题14分）两列简谐横波分别沿x轴正方向和负方向传播，两波源分别位于和处，两列波的波速均为0.4m/s，波源的振幅均为2cm。如图所示为时刻两列波的波形图，此刻平衡位置在和的P、Q两质点刚开始振动。质点M的平衡位置位于处。 (1)求两波源开始振动的时刻； (2)如果两波源一直振动，求两列波叠加后两波源之间有几个振动最强的点； (3)如果两波源均只振动1s时间，求0~2.0s内质点M运动的路程。 【答案】(1) (2)共7个振动加强点 (3) 【详解】（1）根据题意可知，波速 由波形图可知波长 则周期 由波形图可知，时波振动了一个周期，即两波源开始振动的时刻 （2）振动加强点到两波源的距离差满足 由题意可知 解得 共7个振动加强点 （3）波源振动经时间传到点，则 振动的时间 根据（2）分析可知点为振动加强点，则振动的路程为 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 2 / 2 $