高中物理单元测试——第三章机械波（较难版01）

**基本信息** 高中物理第三章机械波较难版单元卷，以B超、主动降噪耳机等科技情境及钱塘江大潮等自然现象为载体，覆盖机械波产生、传播、干涉等核心知识，注重物理观念与科学思维考查，适配单元复习。 **题型特征** |题型|题量/分值|知识覆盖|命题特色| |----|-----------|----------|----------| |单选题|7/28|机械波产生（第1题大钟余音）、波的图像（第2题）、多普勒效应（第5题）|生活现象与科技应用结合| |多选题|3/18|横纵波性质（第8题）、波的叠加（第9题）、波形变化（第10题）|自然现象关联（钱塘江大潮）| |填空题|3/18|波的衍射（第11题）、干涉（第12题）、超声波传播（第13题）|实验情境（发波水槽）| |解答题|3/36|波形与振动图像综合（第14题）、波速计算（第15题）、波的相遇（第16题）|分层设问，考查科学推理与模型建构|

高中物理单元测试 —— 第三章 机械波（较难版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）手持软绳的一端O点在竖直方向上做简谐运动，振动沿绳水平传播，P、Q为绳上的两点，t=0时刻O点由平衡位置开始振动，t1时刻恰好完成两次全振动，绳上OQ间形成如图所示的波形（Q点之后的波形未画出），则（　　） A．t1时刻之前Q点始终静止 B．t1时刻P点向上运动 C．t1时刻P点刚好振动半个周期 D．t=0时刻O点向下运动 3．（本题4分）B超是一种超声技术，探头发射超声波扫描人体，通过接收和处理载有人体组织或结构性质特征信息的回波形成图像。某血管探头沿x轴正方向发射简谐超声波，如图所示，时刻波恰好传到质点M。已知此超声波的周期为，下列说法正确的是（　　） A．超声波在血管中的传播速度大小为10m/s B．时，质点N恰好第二次处于波峰 C．利用B超可以测血流速度，原理是波的衍射 D．超声波不能在真空中传播 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）关于多普勒效应，以下说法正确的是（　　） A．只有机械波才能产生多普勒效应 B．产生多普勒效应的原因是波源的频率发生了变化 C．产生多普勒效应的原因是观察者接收到波的频率发生了变化 D．产生多普勒效应的原因是波传播的速度发生了变化 6．（本题4分）如图为主动降噪耳机的消音原理图。该耳机能根据噪声情况产生相应的反噪声声波，使合成后的声音大大降低。下列说法正确的是（　　） A．抵消声波和噪音声波频率可以不同 B．抵消声波和噪音声波振幅相同 C．抵消声波和噪音声波相位相同 D．主动降噪是利用了声波的衍射原理，使噪音信号不能从外面传入耳机 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）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）苏轼的“八月十八潮，壮观天下无”描述的正是钱塘江大潮，鱼鳞潮就是其中的一种，如图甲所示。设某次观测到振幅均为0.4m的两列水波呈夹角以的速度向前行进，其模型可简化为图乙所示，实线表示波峰，虚线表示波谷，为的中点，是延长线上的点，与P点相交的两条实线是两列波最靠前的波峰，下列说法错误的是（　　） A．图中P、N两点振动始终加强，点振动始终减弱 B．点即将向上振动，经过一段时间质点P会运动到点 C．图示时刻、P两点间的高度差为 D．图中点稳定振动后的振幅为0.8m 10．（本题6分）如图所示，一列简谐横波沿x轴传播，在时刻和时刻的波形分别如图中实线、虚线所示。已知波的振动周期大于，则（　　） A．处质点的振动方程可能为 B．波源的振动周期可能为 C．若波沿x轴负方向传播，处质点在内通过的路程为 D．波的传播速度可能为 三、填空题 11．（本题6分）如图，在发波水槽中产生一列水波，将一支圆珠笔插入水中，可以观察到圆珠笔对波的传播几乎没有影响，这种现象叫做波的_____现象，明显产生这种现象的条件是________。 12．（本题6分）在利用发波水槽得到水面波形的实验中，下图为利用发波水槽得到的水面波形图，a图样是水面波的___________现象，b图样是水面波的___________现象。    13．（本题6分）B超成像的基本原理是探头向人体发射一组超声波，遇到人体组织会产生不同程度的反射，探头接收到的反射回来的超声波信号形成B超图像，如图甲所示。图乙为血管探头沿x轴正方向发送的简谐超声波图像，时刻波恰好传到质点M。已知此超声波的频率为，内质点M运动的路程为__________mm，超声波在血管中的传播速度为__________。 四、解答题 14．（本题10分）为了保护海洋环境，某中学的学生在专业人员的带领下，去海边清理海洋垃圾，有学生观察到一列沿海面传播的水波（视为横波），在波的传播方向上相距的两处分别有漂浮的垃圾A和垃圾B，垃圾A、B随波上下运动（视为简谐运动），某时刻垃圾A在波峰时，垃圾B恰好运动到平衡位置。该同学记录的垃圾A的振动图像如图所示。 (1)求水波振动的振幅和波长； (2)若垃圾A、B之间（不含A、B）只有一个波谷，求这列水波的波速大小。 15．（本题12分）图甲为一列沿x轴正方向传播的简谐横波在时刻的波形图，已知处的质点做简谐运动的图像如图乙所示。 (1)求该横波传播速度大小； (2)从开始计时，求位于处的质点开始振动的时刻以及在内运动的路程。 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 $ 高中物理单元测试 —— 第三章 机械波（较难版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）手持软绳的一端O点在竖直方向上做简谐运动，振动沿绳水平传播，P、Q为绳上的两点，t=0时刻O点由平衡位置开始振动，t1时刻恰好完成两次全振动，绳上OQ间形成如图所示的波形（Q点之后的波形未画出），则（　　） A．t1时刻之前Q点始终静止 B．t1时刻P点向上运动 C．t1时刻P点刚好振动半个周期 D．t=0时刻O点向下运动 【答案】D 【详解】A．根据图象可知，该波传到点需要，而时刻恰好完成两次全振动，所以时刻点已经振动，故A错误； B．根据“同侧法”可知，时刻点运动方向向下，故B错误； C．该波传到点需要一个周期，而时刻振源恰好完成两次全振动，所以时刻点刚好完成一次全振动，故C错误； D．在时刻恰好完成两次全振动，所以振源的起振方向与时刻的振动情况完全相同，该时刻点运动方向向下，则时点运动方向向下，故D正确； 故选D。 3．（本题4分）B超是一种超声技术，探头发射超声波扫描人体，通过接收和处理载有人体组织或结构性质特征信息的回波形成图像。某血管探头沿x轴正方向发射简谐超声波，如图所示，时刻波恰好传到质点M。已知此超声波的周期为，下列说法正确的是（　　） A．超声波在血管中的传播速度大小为10m/s B．时，质点N恰好第二次处于波峰 C．利用B超可以测血流速度，原理是波的衍射 D．超声波不能在真空中传播 【答案】D 【详解】A．由图知，则超声波在血管中的传播速度大小为 A错误； B．质点N离最近的波峰距离为 可知波峰第一次传播到质点N所需时间为 则质点N恰好第二次处于波峰的时刻为 故B错误； C．医生利用B超测病人血管内的血流速度是利用了超声波的多普勒效应，故C错误； D．超声波属于机械波，不能在真空中传播，故D正确。 故选D。 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）关于多普勒效应，以下说法正确的是（　　） A．只有机械波才能产生多普勒效应 B．产生多普勒效应的原因是波源的频率发生了变化 C．产生多普勒效应的原因是观察者接收到波的频率发生了变化 D．产生多普勒效应的原因是波传播的速度发生了变化 【答案】C 【详解】A．多普勒效应是波动现象共有的特征，机械波和电磁波均可发生，故A错误； B．波源频率由振动本身决定，与相对运动无关，故B错误； C．多普勒效应的本质是观察者与波源的相对运动导致单位时间内接收到的波峰数变化，从而使观察者接收的频率改变，此现象的直接原因是接收频率的变化，故C正确； D．波速由介质决定，与波源或观察者的运动无关，故D错误。 故选C。 6．（本题4分）如图为主动降噪耳机的消音原理图。该耳机能根据噪声情况产生相应的反噪声声波，使合成后的声音大大降低。下列说法正确的是（　　） A．抵消声波和噪音声波频率可以不同 B．抵消声波和噪音声波振幅相同 C．抵消声波和噪音声波相位相同 D．主动降噪是利用了声波的衍射原理，使噪音信号不能从外面传入耳机 【答案】B 【详解】A．主动降噪耳机的消音原理是声波的干涉，使合成后的噪声的振幅减小，响度降低，反噪声波和噪音声波频率相同，故A错误； B．合成后的声音大大降低，反噪声波和噪音声波振幅相同，故B正确； C．反噪声波和噪音声波相位相反，故C错误； D．主动降噪是利用了声波的干涉原理，使噪音信号不能从外面传入耳机，故D错误。 故选B。 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）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）苏轼的“八月十八潮，壮观天下无”描述的正是钱塘江大潮，鱼鳞潮就是其中的一种，如图甲所示。设某次观测到振幅均为0.4m的两列水波呈夹角以的速度向前行进，其模型可简化为图乙所示，实线表示波峰，虚线表示波谷，为的中点，是延长线上的点，与P点相交的两条实线是两列波最靠前的波峰，下列说法错误的是（　　） A．图中P、N两点振动始终加强，点振动始终减弱 B．点即将向上振动，经过一段时间质点P会运动到点 C．图示时刻、P两点间的高度差为 D．图中点稳定振动后的振幅为0.8m 【答案】AB 【详解】AD．稳定的鱼鳞区域是干涉图样，波峰遇波峰振动加强，波谷遇波谷振动也加强，波峰遇波谷振动才减弱，因此O、P、Q、M点所在的直线上都是振动加强点，点稳定振动后的振幅为 故A错误，D正确； B．稳定干涉图样中的加强点并不是始终在波峰处，波是向前行进的，如图乙中的点暂时处于平衡位置，即将向下振动，波动传播的只是振动形式和能量，介质中的质点不随波迁移，因此一段时间后质点不会运动到点，故B错误； C．由于两列波的振幅均为，叠加的结果使点在平衡位置上方处，而点在平衡位置下方处，故图示时刻、两点间的高度差为，故C正确。 本题选错误的，故选AB。 10．（本题6分）如图所示，一列简谐横波沿x轴传播，在时刻和时刻的波形分别如图中实线、虚线所示。已知波的振动周期大于，则（　　） A．处质点的振动方程可能为 B．波源的振动周期可能为 C．若波沿x轴负方向传播，处质点在内通过的路程为 D．波的传播速度可能为 【答案】BC 【详解】AB．若波沿x轴正方向传播，则 因为波的振动周期大于，则n取0，周期 题图知振幅A为2cm，则处质点的振动方程 若波沿x轴负方向传播，则 因为波的振动周期大于，则n取0，周期 则处质点的振动方程 故A错误，B正确； C．若波沿x轴负方向传播，则周期为，则处质点在内通过的路程 故C正确； D．图像可知波长为4m，若波沿x轴正方向传播，当n取1时，周期为0.4s，波速 但由于周期要大于0.5s，不符合题意，故D错误。 故选BC。 三、填空题 11．（本题6分）如图，在发波水槽中产生一列水波，将一支圆珠笔插入水中，可以观察到圆珠笔对波的传播几乎没有影响，这种现象叫做波的_____现象，明显产生这种现象的条件是________。 【答案】 衍射 障碍物（或狭缝、小孔）的尺寸与波长相差不多或比波长小 【详解】[1]水波绕过圆珠笔继续传播的现象是波的衍射； [2]若要发生明显的衍射，需要障碍物（或狭缝、小孔）的尺寸与波长相差不多或比波长小。 12．（本题6分）在利用发波水槽得到水面波形的实验中，下图为利用发波水槽得到的水面波形图，a图样是水面波的___________现象，b图样是水面波的___________现象。    【答案】 衍射 干涉 【详解】[1]波绕过障碍物继续传播的现象是波的衍射现象，故a图样是水面波的衍射现象； [2]频率相同的两列波相遇，波程差为波长的整数倍时振动加强，当波程差为半波长的奇数倍时振动减弱，则有的地方振动加强，有的地方振动减弱，故b图样是水面波的干涉现象。 13．（本题6分）B超成像的基本原理是探头向人体发射一组超声波，遇到人体组织会产生不同程度的反射，探头接收到的反射回来的超声波信号形成B超图像，如图甲所示。图乙为血管探头沿x轴正方向发送的简谐超声波图像，时刻波恰好传到质点M。已知此超声波的频率为，内质点M运动的路程为__________mm，超声波在血管中的传播速度为__________。 【答案】 2 【详解】[1]由题意可知 故内质点M运动的路程为 [2]超声波在血管中的传播速度为 四、解答题 14．（本题10分）为了保护海洋环境，某中学的学生在专业人员的带领下，去海边清理海洋垃圾，有学生观察到一列沿海面传播的水波（视为横波），在波的传播方向上相距的两处分别有漂浮的垃圾A和垃圾B，垃圾A、B随波上下运动（视为简谐运动），某时刻垃圾A在波峰时，垃圾B恰好运动到平衡位置。该同学记录的垃圾A的振动图像如图所示。 (1)求水波振动的振幅和波长； (2)若垃圾A、B之间（不含A、B）只有一个波谷，求这列水波的波速大小。 【答案】(1)50cm， (2)， 【详解】（1）由图像可得振幅为50cm，由题意可知   解得 （2）A、B间只有一个波谷，故或2，则或 由图像可得周期，则波速 可得或 15．（本题12分）图甲为一列沿x轴正方向传播的简谐横波在时刻的波形图，已知处的质点做简谐运动的图像如图乙所示。 (1)求该横波传播速度大小； (2)从开始计时，求位于处的质点开始振动的时刻以及在内运动的路程。 【答案】(1) (2)； 【详解】（1）由题图甲可知波长为；由题图乙可知周期为 则波速为 解得 （2）由题图甲可知波从传到所用时间为 可知质点开始振动的时刻为 内质点振动的时间为 则内质点运动的路程为 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 $