高中物理单元测试——第三章机械波（较易版02）

**基本信息** 本卷为高中物理机械波单元复习较易版测试，以超声波指纹识别、光刻机、侗寨鼓楼无损检测等真实科技与生活情境为载体，覆盖机械波传播特性、衍射、干涉等核心知识，适配单元基础巩固与物理观念、科学思维培养。 **题型特征** |题型|题量/分值|知识覆盖|命题特色| |----|-----------|----------|----------| |单选题|7/28|机械波传播（1题）、超声波应用（3题）、衍射条件（4题）|情境时代性：如3题结合超声波指纹识别考波长与精度关系| |多选题|3/18|波的图像（8题）、相干波叠加（9题）|科学思维：9题通过波峰波谷相遇分析振动加强减弱点| |填空题|3/18|衍射现象（11题）、干涉消声（12题）|联系技术：12题汽车消声器利用干涉原理，需通道长度不相等| |解答题|3/36|振动图像与波传播（14题）、波形图分析（15题）|文化传承：15题结合侗寨鼓楼检测考波速与质点运动路程|

高中物理单元测试 —— 第三章 机械波（较易版02）（解析版） 学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________ 一、单选题 1．（本题4分）关于机械波，下列说法正确的是（　　） A．机械波传播的是振动形式和能量 B．机械波传播的是介质本身 C．机械波传播的是振动形式，不传播能量 D．机械波传播的是能量，不传播振动形式 【答案】A 【详解】机械波传播的是振动形式和能量，介质中的质点只在自己平衡位置附近振动，而不随波迁移。 故选A。 2．（本题4分）介质中有一列简谐机械波传播，对于其中某个振动质点（　　） A．它的振动速度等于波的传播速度 B．它的振动方向一定垂直于波的传播方向 C．它在一个周期内走过的路程等于2个振幅 D．它的振动频率等于波源的振动频率 【答案】D 【详解】A．在同种均匀介质中波的传播速度为定值，而质点在平衡位置两侧做简谐运动，其速度大小是变化的，A错误； B．在纵波中质点的振动方向和波的传播方向相同或相反，并不垂直，B错误； C．质点在一个周期内走过的路程等于4个振幅的长度，C错误； D．每个质点都在重复波源的振动，因此质点的振动频率和波源的振动频率是相同的，D正确。 故选D 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）在校园科技节上，物理老师设置了一个有趣的水波衍射演示摊位，吸引了许多同学驻足观看。如图，老师用两块挡板M、N模拟小孔，挡板M是固定的，挡板N可以沿MN连线方向移动，在做水波的衍射实验出现了如图所示的图样，为了使衍射现象更明显，可以采用的办法是（　　） A．增大波的频率 B．增大波的振幅 C．挡板N远离M板移动 D．挡板N靠近M板移动 【答案】D 【详解】发生明显衍射现象的条件是障碍物或孔的尺寸与波长相近或更小；为了使衍射现象更明显，可以采用的办法是增大波长或减小孔的尺寸；根据可知，可以减小波的频率，从而增大波长；将挡板N靠近M板移动，从而减小孔的尺寸。 故选D。 5．（本题4分）无人驾驶汽车的自适应巡航系统使用毫米波雷达，雷达发射的毫米波频率为，接收到前车反射波的频率为。若，则前车（　　） A．与无人车速度相同 B．一定处于静止状态 C．可能在加速，两车远离 D．可能在减速，两车靠近 【答案】D 【详解】根据多普勒效应，雷达接收到的反射波频率表明前车正在向无人车靠近，即两车距离减小。 A．若速度相同，则相对静止，频率不变（），故A错误； B．前车可能静止，也可能运动但速度小于无人车速度，故“一定静止”不成立，故B错误； C．若前车加速且两车远离，则接收频率减小（），故C错误； D．前车减速且两车靠近时，满足的条件，故D正确。 故选D。 6．（本题4分）某些手机有降噪麦克风。如图所示，降噪麦克风产生与环境噪音振幅相同、相位相反的降噪声波，与噪音叠加从而实现降噪效果。下列说法中正确的是（　　） A．降噪声波、环境噪声的波速不同 B．降噪声波、环境噪声的频率不同 C．点的位移和速度均为零，是振动减弱点 D．再经过四分之一周期，点是振动加强点 【答案】C 【详解】ABC．由题图可知，降噪声波与环境声波波长相等，在同一种介质中传播速度相等，由 可知频率相同，叠加时产生干涉，由于两列声波振幅相同、相位相反，所以振动减弱，起到降噪作用，P点振动减弱，其位移和速度均为零，故C正确；AB错误； D．由前面选项分析可知，P点为振动减弱点，再经过四分之一周期P点振动仍然是减弱，故D错误。 故选C。 7．（本题4分）如图甲所示，波源S振动形成水平向右传播的脉冲横波，图乙为波源S的振动图像，0.3秒后波源停止振动。已知波在该介质中传播的速度为2m/s，以S点位置为原点，水平向右为正方向建立x轴，则在时的波形图正确的是（　　） A． B． C． D． 【答案】D 【详解】该波为脉冲波，没有形成完整波，根据波源图像知，在内形成一个波形的波峰 长度 波源振动0.3s后停止，波源振动0.3s，产生间隔半个波长的1个波峰和1个波谷，且最前端质点起振方向向上（与波源起振方向一致）。 0.4s内波传播距离 且波源停止振动后，已传播的波形保持不变，可知D图像符合要求。 故选 D。 二、多选题 8．（本题6分）如图所示是一列简谐波的图象，下列关于该图象的说法中正确的是（　　） A．这一定是一列横波的图象 B．这可能是一列纵波的图象 C．波中各个质点都一定在竖直方向振动 D．波中各个质点可能在水平面内振动 【答案】BD 【详解】AB．根据图像无法判断是横波还是纵波，故A错误B正确； CD．故波中各个质点可能在水平面内振动，故D正确C错误。 故选BD。 9．（本题6分）如图所示，两列相干简谐横波在同一区域传播，实线与虚线分别表示两列波的波峰和波谷，已知两列波的振幅均为A、频率均为。、两点是波峰与波谷相遇点，是波谷与波谷相遇点，是波峰与波峰相遇点，下列说法正确的是（　　） A．、两点的位移大小始终为2A B．、连线上的各点都是振动加强点 C．、连线上的各点都是振动减弱点 D．、两点始终处于平衡位置 【答案】BD 【详解】两列简谐波相遇时，波峰与波峰相遇、波谷与波谷相遇时，振动加强，波峰与波谷相遇时，振动减弱，振动加强点最大振幅为两列简谐波振幅之和，由题图可知，、为振动加强点，最大振幅为，、为振动减弱点，始终处于平衡位置。 故选BD。 10．（本题6分）一列简谐横波沿x轴传播，时刻的波形图如图所示，已知平衡位置坐标为的质点P在时位于波峰，且该波的传播速度小于，则（　　） A．该波的周期可能为0.08s B．该波的波速一定为 C．时，质点P的运动方向一定沿y轴正方向 D．时，质点P的加速度最大且沿y轴负方向 【答案】BC 【详解】ABC．由图可知波长为，分情况可得： 当简谐横波沿轴正方向传播时，根据“同侧法”，则质点是向上振动的，到达波峰则需要的时间为 根据题意中，代入数据得 根据波速公式 可得 又因为波的传播速度小于，则，，， 当简谐横波沿轴负方向传播时，根据“同侧法”，则质点是向下振动的，到达波峰则需要的时间为 根据题意中，代入数据得 根据波速公式 可得 又因为波的传播速度小于，则简谐横波不可能沿轴负方向传播；综上分析，简谐横波只能沿轴正方向传播，故A错误，BC正确； D．时，质点已经振动了，则处于波谷的位置，加速度最大且沿轴正方向，故D错误。 故选BC。 三、填空题 11．（本题6分）在光刻机内部，芯片电路的紫外线影像通过一系列复杂的光路和狭小的孔径，微缩到几纳米的尺度后在硅晶片表面曝光蚀刻出实际电路。紫外线波长越短，衍射越________，为得到更小的曝光尺寸就需要波长更短的紫外线，对光刻机可采取的改进措施为____________。 【答案】 不明显 改变光源提高频率或替换介质减小光速 【详解】[1]由波发生明显衍射现象的条件：孔径、障碍物尺寸小于波长或者与波长相差不大，可知波长越短，衍射越不明显； [2]要减小光的波长，根据 可知可以改变光源提高频率或替换介质减小光速。 12．（本题6分）如图甲为某汽车消声器，其结构简化为图乙，内部主要由两个通道构成，声音自入口进入后分成两部分，分别通过通道a、b继续向前传播，在右端汇聚在一起后从出口排出，该消声器消声主要利用了波的__________原理（填“多普勒效应”或“干涉”）；若要使该消声器产生稳定的消声效果，则a、b通道的长度要__________（填“相等”或“不相等”）。 【答案】 干涉 不相等 【详解】[1][2]该消声器的消声原理为波的干涉；利用声波沿两个通道传播的路程差为半个波长的奇数倍，就能产生稳定的消声效果，因此通道长度不能相等。 13．（本题6分）一根长为4m的弹性绳AB呈水平状态。时A、B同时开始由平衡位置向上振动，各自振动半个周期后停止振动，s时的波形如图所示。已知两列波的振幅分别为cm和5cm。则两列波的波速__________，周期__________，在s时O点偏离平衡位置的位移为__________cm。 【答案】 1∶1 2∶1 15cm 【详解】[1]由于两列波在同种介质中传播，波速由介质决定，故两列波速 [2]根据 有两列波的波速 由图可知两列波的波长分别为， 根据 可知TA=0.2s，TB=0.1s 两列波的周期 [3]根据 可知A、B波的振动形式传播到O点用时0.2s，再经 对于B波在O点刚好振到波峰，对于A波，根据振动方程可得 可知此时O点偏离平衡位置的位移为10cm，由波的叠加可知在t=0.225s时O偏离平衡位置的位移为15cm。 四、解答题 14．（本题10分）一列简谐横波沿x轴传播，a、b为x轴上的两质点，其平衡位置相距1m。a、b的振动图像分别如图乙、丙所示。 (1)求质点a在0~2.6s时间内的运动路程； (2)若该波的波长大于0.8m，求波速大小。 【答案】(1)52cm (2)或 【详解】（1）根据振动图像可得周期为，振幅A=4cm 因，故质点a在0~2.6s时间内的运动路程 （2）如果波沿方向传播，则有 解得 因该波的波长大于0.8m，即 解得 故 则波长为 所以波速为 如果波沿方向传播，则有 解得 因该波的波长大于0.8m，即 解得 故 则波长为 所以波速为 15．（本题12分）贵州黎平的肇兴侗寨有“鼓楼之乡”的美誉，图（a）的建筑群展示了精湛的传统鼓楼木构技艺。为保护鼓楼等传统木质建筑，可采用超声横波法进行无损检测，获得其弹性模量等力学参数，从而采取相应的保护措施。在某次检测中，有一列简谐横波在木材中沿轴传播，时刻的波形图如图（b）所示，位于轴上的质点的振动图像如图（c）所示。求： (1)波在木材中的传播方向及速度； (2)在时间内，质点运动的路程。 【答案】(1)传播方向沿轴负方向， (2) 【详解】（1）由P点的振动图像可知，t=0时刻质点P在平衡位置沿y轴负向振动，结合波形图可知，波传播方向沿轴负方向； 根据波形图可知波长，证据振动图像可知周期。 波在木材中的传播速度 （2）时间关系，可知时间内，质点完成了3个全振动，故其运动的路程 16．（本题14分）如图所示，两波源分别位于x=0和x=32m处，连续不断地发出两列分别沿x轴正方向和负方向传播的简谐横波，波速均为4m/s，振幅均为0.5m（图中纵坐标被放大了）。图中描绘的是t=0时刻两列波的图像。 (1)求经过多少时间两列波相遇。 (2)在图中画出t=4s时图中x=0到x=32m之间的波的图像。 (3)求0-4s内x=16m处质点运动的路程。 【答案】(1) (2) (3)4m 【详解】（1）两列波相遇经过的时间 （2）t=4s时两列波分别传播的距离为，即左侧波传到x=24m的位置，右侧波传到x=8m的位置，两点间正好有两个波长，两列波叠加后各点的位移为零，则波形如图（必须有描画的痕迹，尤其8m到24m之间）。 （3）根据可以求得周期T=2s 波传播到x=16m点需要2s，此后该点振动了2s，两列波叠加在此处是加强，振幅为1m，该点振动通过的路程为4个振幅，运动的路程为4m。 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02）（原卷版） 学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________ 一、单选题 1．（本题4分）关于机械波，下列说法正确的是（　　） A．机械波传播的是振动形式和能量 B．机械波传播的是介质本身 C．机械波传播的是振动形式，不传播能量 D．机械波传播的是能量，不传播振动形式 2．（本题4分）介质中有一列简谐机械波传播，对于其中某个振动质点（　　） A．它的振动速度等于波的传播速度 B．它的振动方向一定垂直于波的传播方向 C．它在一个周期内走过的路程等于2个振幅 D．它的振动频率等于波源的振动频率 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）在校园科技节上，物理老师设置了一个有趣的水波衍射演示摊位，吸引了许多同学驻足观看。如图，老师用两块挡板M、N模拟小孔，挡板M是固定的，挡板N可以沿MN连线方向移动，在做水波的衍射实验出现了如图所示的图样，为了使衍射现象更明显，可以采用的办法是（　　） A．增大波的频率 B．增大波的振幅 C．挡板N远离M板移动 D．挡板N靠近M板移动 5．（本题4分）无人驾驶汽车的自适应巡航系统使用毫米波雷达，雷达发射的毫米波频率为，接收到前车反射波的频率为。若，则前车（　　） A．与无人车速度相同 B．一定处于静止状态 C．可能在加速，两车远离 D．可能在减速，两车靠近 6．（本题4分）某些手机有降噪麦克风。如图所示，降噪麦克风产生与环境噪音振幅相同、相位相反的降噪声波，与噪音叠加从而实现降噪效果。下列说法中正确的是（　　） A．降噪声波、环境噪声的波速不同 B．降噪声波、环境噪声的频率不同 C．点的位移和速度均为零，是振动减弱点 D．再经过四分之一周期，点是振动加强点 7．（本题4分）如图甲所示，波源S振动形成水平向右传播的脉冲横波，图乙为波源S的振动图像，0.3秒后波源停止振动。已知波在该介质中传播的速度为2m/s，以S点位置为原点，水平向右为正方向建立x轴，则在时的波形图正确的是（　　） A． B． C． D． 二、多选题 8．（本题6分）如图所示是一列简谐波的图象，下列关于该图象的说法中正确的是（　　） A．这一定是一列横波的图象 B．这可能是一列纵波的图象 C．波中各个质点都一定在竖直方向振动 D．波中各个质点可能在水平面内振动 9．（本题6分）如图所示，两列相干简谐横波在同一区域传播，实线与虚线分别表示两列波的波峰和波谷，已知两列波的振幅均为A、频率均为。、两点是波峰与波谷相遇点，是波谷与波谷相遇点，是波峰与波峰相遇点，下列说法正确的是（　　） A．、两点的位移大小始终为2A B．、连线上的各点都是振动加强点 C．、连线上的各点都是振动减弱点 D．、两点始终处于平衡位置 10．（本题6分）一列简谐横波沿x轴传播，时刻的波形图如图所示，已知平衡位置坐标为的质点P在时位于波峰，且该波的传播速度小于，则（　　） A．该波的周期可能为0.08s B．该波的波速一定为 C．时，质点P的运动方向一定沿y轴正方向 D．时，质点P的加速度最大且沿y轴负方向 三、填空题 11．（本题6分）在光刻机内部，芯片电路的紫外线影像通过一系列复杂的光路和狭小的孔径，微缩到几纳米的尺度后在硅晶片表面曝光蚀刻出实际电路。紫外线波长越短，衍射越________，为得到更小的曝光尺寸就需要波长更短的紫外线，对光刻机可采取的改进措施为____________。 12．（本题6分）如图甲为某汽车消声器，其结构简化为图乙，内部主要由两个通道构成，声音自入口进入后分成两部分，分别通过通道a、b继续向前传播，在右端汇聚在一起后从出口排出，该消声器消声主要利用了波的__________原理（填“多普勒效应”或“干涉”）；若要使该消声器产生稳定的消声效果，则a、b通道的长度要__________（填“相等”或“不相等”）。 13．（本题6分）一根长为4m的弹性绳AB呈水平状态。时A、B同时开始由平衡位置向上振动，各自振动半个周期后停止振动，s时的波形如图所示。已知两列波的振幅分别为cm和5cm。则两列波的波速__________，周期__________，在s时O点偏离平衡位置的位移为__________cm。 四、解答题 14．（本题10分）一列简谐横波沿x轴传播，a、b为x轴上的两质点，其平衡位置相距1m。a、b的振动图像分别如图乙、丙所示。 (1)求质点a在0~2.6s时间内的运动路程； (2)若该波的波长大于0.8m，求波速大小。 15．（本题12分）贵州黎平的肇兴侗寨有“鼓楼之乡”的美誉，图（a）的建筑群展示了精湛的传统鼓楼木构技艺。为保护鼓楼等传统木质建筑，可采用超声横波法进行无损检测，获得其弹性模量等力学参数，从而采取相应的保护措施。在某次检测中，有一列简谐横波在木材中沿轴传播，时刻的波形图如图（b）所示，位于轴上的质点的振动图像如图（c）所示。求： (1)波在木材中的传播方向及速度； (2)在时间内，质点运动的路程。 16．（本题14分）如图所示，两波源分别位于x=0和x=32m处，连续不断地发出两列分别沿x轴正方向和负方向传播的简谐横波，波速均为4m/s，振幅均为0.5m（图中纵坐标被放大了）。图中描绘的是t=0时刻两列波的图像。 (1)求经过多少时间两列波相遇。 (2)在图中画出t=4s时图中x=0到x=32m之间的波的图像。 (3)求0-4s内x=16m处质点运动的路程。 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 $