第三章 机械波 章末模拟测评卷 -2026-2027学年高二上学期物理人教版选择性必修第一册

**基本信息** 本卷为高中物理“机械波”单元复习卷，75分钟100分，通过生活情境（树叶振动）与科技应用（超声波检测），融合物理观念与科学思维，适配单元知识巩固与能力提升。 **题型特征** |题型|题量/分值|知识覆盖|命题特色| |----|-----------|----------|----------| |单项选择题|7/28|多普勒效应、衍射条件、波速计算|结合盆耳共振、水波衍射等生活实例，强化物理观念| |多项选择题|3/18|波的传播方向、振动图像分析|通过弹簧疏密波、质点振动图像，考查科学推理| |非选择题|5/54|波的干涉加强点判断、波形与振动图像综合|第15题两列波相向传播问题，综合波速、振幅及路程计算，体现模型建构与科学论证|

第三章　机械波 (时间:75分钟　满分:100分) 一、单项选择题(本题共7小题,每小题4分,共28分。在每小题给出的四个选项中,只有一项是符合题目要求的) 1.下列关于四幅图的说法正确的是(　　) A.图甲中,手摩擦盆耳嗡嗡作响,水花飞溅,这属于多普勒效应 B.图乙表示声源远离观察者时,观察者接收到的声音频率增大 C.图丙中,频率越大的水波绕到挡板后面继续传播的现象越明显 D.图丁中,干涉区域内振动加强的点振动更剧烈 2.波的干涉和衍射都是波特有的现象。图甲为水波的衍射实验,挡板A是固定的,挡板B可以上下移动。图乙为两列频率相同的横波相遇时某一时刻的情况,实线表示波峰,虚线表示波谷。下列说法正确的是(　　) A.甲图中不管挡板B处于什么位置,水波都能发生明显的衍射现象 B.乙图中M点为振动加强点 C.乙图中N点为振动加强点 D.乙图中M点的位移不可能为零 3.(2026辽宁高二期中)甲和乙同学在公园的水塘看到一片树叶漂浮在水面上,于是他们在水面上用相同的木棍在离树叶相同距离的不同位置同时同方向开始上下振动,激起两列水波(视为简谐横波)。观察估测出水波相邻波峰之间的距离为0.8 m,树叶在水中上下振动时,从第1次到达最高点到第5次到达最高点所用的时间为8 s。下列说法正确的是(　　) A.木棍上下振动的频率为0.5 Hz B.该水波的波速约为0.8 m/s C.树叶在水中上下振动的振幅等于甲同学木棍振动的振幅 D.经过足够长的时间,树叶可以被水波推向岸边 4.一列简谐横波沿x轴正方向传播,某时刻的波形如图所示,关于质点P的说法正确的是(　　) A.该时刻速度沿y轴正方向 B.该时刻加速度沿y轴正方向 C.此后周期内通过的路程为A D.此后周期内沿x轴正方向迁移λ 5.一列简谐横波沿x轴正方向传播,在t1=0和t2=0.2 s时的波形分别如图中实线和虚线所示,已知该波的周期T>0.2 s,下列说法正确的是(　　) A.该波的波速一定为0.4 m/s B.该波的振幅一定为0.04 m C.该波的波长可能为0.08 m D.该波的周期为0.8 s 6.如图甲所示,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,分别如图乙、丙所示。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(　　) 甲　超声波检测原理示意图 乙　机翼表面反射信号 丙　缺陷表面反射信号 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 7.(2026湖南永州高二检测)如图所示,沿x轴正方向传播的一列简谐横波在某时刻的波形为一正弦曲线,其波速为100 m/s,下列说法正确的是(　　) A.从图示时刻开始,质点a的加速度将增大 B.从图示时刻开始,经过0.01 s,质点a通过的路程为0.2 m C.若此波遇到另一列波能发生稳定的干涉现象,则另一列波频率为50 Hz D.若该波传播过程中遇到宽约4 m的障碍物,不会发生明显的衍射现象 二、多项选择题(本题共3小题,每小题6分,共18分。在每个小题给出的四个选项中,有多项符合题目要求。全部选对的得6分,选对但不全的得3分,有选错的得0分) 8.如图所示,将一根长而软的轻质弹簧放置在光滑水平面上,沿着弹簧轴线的方向不断推拉弹簧,形成疏密相间的波沿x轴正方向传播。静止时弹簧各圈的位置如图甲所示,波传播过程中某一时刻弹簧各圈的位置如图乙所示。下列说法正确的是(　　) A.此时刻圈3瞬时速度为0 B.此时刻圈8正在向平衡位置方向运动 C.此时刻圈5和9之间距离为半个波长 D.增大推拉弹簧频率,波长减小 9.一列简谐横波在均匀介质中沿直线传播,P、Q是传播方向上相距10 m的两个质点。波先传到P,当波传到Q开始计时,P、Q两质点的振动图像如图所示,则(　　) A.质点Q开始振动的方向沿y轴正方向 B.该波从P传到Q的最短时间为2 s C.该波波长的最大值为15 m D.该波的传播速度可能为 m/s 10.图甲为某一列沿x轴正方向传播的简谐横波在t=0.5 s时的波形,图乙为波上某一质点的振动图像,则下列说法正确的是(　　) A.该简谐横波的传播速度为4 m/s B.图乙可能是图甲中M质点的振动图像 C.从此时刻起,P质点比Q质点先回到平衡位置 D.从此时刻起,经过4 s,P质点运动了1.6 m的路程 三、非选择题(本题共5小题,共54分) 11.(8分)介质中平衡位置在同一水平面上的两个点波源S1和S2,二者做简谐运动的振幅相等,周期均为0.8 s。当S1过平衡位置向上运动时,S2也过平衡位置向上运动。若波速为5 m/s,则由S1和S2发出的简谐横波的波长均为　　　　 m。P为波源平衡位置所在水平面上的一点,与S1、S2平衡位置的距离均为10 m,则两波在P点引起的振动总是相互　　　　(选填“加强”或“削弱”)的;当S1恰好在平衡位置向上运动时,平衡位置在P点处的质点　　　　(选填“向上”或“向下”)运动。  12.(8分)如图所示,实线为一列简谐横波在某一时刻的波形曲线,经过0.3 s后,其波形曲线如图中虚线所示。已知该波的周期T大于0.3 s,若波是沿x轴正方向传播的,则该波的速度大小为　　　 m/s,周期为　　　 s;若波是沿x轴负方向传播的,该波的周期为　　　　 s。 13.(10分)一列沿x轴传播的简谐横波在t=0.07 s时刻的波的图像如图甲所示,图乙是质点A的振动图像,求: (1)该波的传播方向; (2)该波的传播速度; (3)t=0.07 s时刻质点A偏离平衡位置的位移和质点A的横坐标。 14.(12分)如图所示,一列简谐横波沿x轴正方向传播,t=0时刻刚好传到A质点,此时相距Δx=0.8 m的P、Q两质点运动方向相反、偏离平衡位置的位移均为y0=10 cm,其中,P质点在Q质点左侧但位置未标出;从t=0时刻开始,Q质点经历1.4 s后第二次位于波峰。求: (1)此列简谐横波的周期及1.4 s末A质点偏离平衡位置的位移; (2)此列简谐横波的波速。 15.(16分)(2026广东佛山高二检测)两列简谐波在同种介质中沿x轴相向传播,已知两个波源振动一个周期后停止,t=0时刻的波形图如图所示,且t=0.75 s时,质点P恰好第一次运动到波峰位置,求: (1)传播过程的波速大小v; (2)传播过程中,振幅的最大值及对应质点在x轴上的位置; (3)t=0到t=2 s时间内,x=22 m处的质点Q运动的路程。 参考答案 1.D　解析 题图甲中,用手摩擦盆耳,起初频率较低,逐渐提高摩擦频率,当其等于盆的固有频率时会发生共振,则嗡嗡作响是因为共振产生的,此时振幅最大,所以会水花飞溅,故A错误;根据多普勒效应分析可知,题图乙表示声源远离观察者时,观察者接收到的声音频率减小,故B错误;题图丙中,频率越大的水波波长越短,则绕到挡板后面继续传播的现象越不明显,故C错误;题图丁中,干涉区域内振动加强的点振幅更大,则振动更剧烈,故D正确。 2.B　解析 当水波的波长比A、B之间狭缝大或者相差不多时,水波才能发生明显的衍射现象,A错误;题图乙中,M点为两列波波峰的交点,M点为振动加强点,B正确;题图乙中,N点为两列波波峰和波谷的交点,N点为振动减弱点,C错误;质点是在不停振动着的,M点的位移可能为零,D错误。 3.A　解析 由题意可知4T=8 s,频率f==0.5 Hz,木棍上下振动的频率等于水波的频率,故A正确;水波相邻波峰之间的距离为0.8 m,则波长λ=0.8 m,该水波的波速为v=λf=0.8×0.5 m/s=0.4 m/s,故B错误;由于两波源的振动情况完全相同,且与树叶距离相同,则树叶处在两列波干涉的加强处,树叶在水中上下振动的振幅等于甲、乙两同学木棍振动的振幅之和,故C错误;由于木棍上下振动,树叶只在平衡位置附近振动不会随波迁移,所以树叶不可以被水波推向岸边,故D错误。 4.A　解析 波沿x轴正方向传播,由“同侧”法可知,该时刻质点P的速度沿y轴正方向,加速度沿y轴负方向,A正确,B错误;在该时刻质点P不在特殊位置,则在周期内通过的路程不一定等于A,C错误;质点只能在平衡位置附近振动,而不随波迁移,D错误。 5.A　解析 由题可知,t1=0和t2=0.2 s时的波形相差+nT(n=0,1,2,…),有t2-t1=+nT(n=0,1,2,…),而T>0.2 s,故周期为T=0.4 s,由题图可知,波长为16 cm,即波速为v==0.4 m/s,故A正确,C、D错误;振幅是从平衡位置到最大位移处的距离,由题图可知振幅为0.02 m,故B错误。 6.A　解析 根据反射信号图像可知,超声波的传播周期为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2d=vΔt=9.45×10-3 m=λ,解得d=4.725 mm,两个反射信号在探头处振动减弱,A正确。 7.B　解析 从图示时刻开始,质点a向平衡位置振动,加速度减小,故A错误;由题图可知,该波的波长λ=4 m,波速v=100 m/s,故该波的周期T==0.04 s,当t=0.01 s=T时,质点a通过的路程s=×4A=A=0.2 m,故B正确;由题可知,该波的频率f==25 Hz,若与另一列波产生干涉现象,两列波的频率应相等,即另一列波的频率也应为25 Hz,故C错误;当障碍物尺寸大小小于或等于波的波长时,波会发生明显的衍射现象,由于该波的波长也为4 m,障碍物的宽度约为4 m,近似等于该波的波长,可以发生明显的衍射现象,故D错误。 8.ACD　解析 此时刻圈3处于密部,位移最大,瞬时速度最小为0,故A正确;此时刻圈7处于疏部、圈9处于平衡位置,根据同侧法可知,圈8正在向远离平衡位置方向运动,故B错误;此时刻圈5正处于平衡位置,则圈5和圈9之间距离为半个波长,故C正确;波速是由介质本身决定的,波速不变,根据v=fλ可知,增大推拉弹簧频率,波长减小,故D正确。 9.AC　解析 根据y-t图像的斜率表示速度,知质点Q的起振方向沿y轴正方向,故A正确;由题可知,简谐横波的传播方向从P到Q,由图可知,周期T=6 s,质点Q的振动图像向左平移4 s后与P的振动图像重合,意味着Q比P振动最少滞后了4 s,即波从质点P传到Q的时间Δt至少为4 s,由周期性可知,该波从P传到Q的时间Δt=(4+nT) s(n=0,1,2,…),即Δt=4 s,10 s,16 s…,不可能为2 s,故B错误;由v= m/s(n=0,1,2,…)可知,当Δt=4 s,10 s,16 s…时,该波的传播速度v可能为2.5 m/s,1 m/s,0.625 m/s…,但不可能为 m/s,由λ=vT知,最大波速为2.5 m/s时,波长的最大值为15 m,故C正确,D错误。 10.ABC　解析 由图甲可得λ=4 m,由图乙可得T=1 s,所以该简谐横波的传播速度为v==4 m/s,故A正确;由图甲可知,在t=0.5 s时刻,M质点在平衡位置沿y轴正方向振动,与振动图像乙相符合,则图乙可能是图甲中M质点的振动图像,故B正确;在图示时刻Q质点沿y轴正方向振动,而P质点在最高点将要沿y轴负方向振动,可知从此时刻起,P质点比Q质点先回到平衡位置,故C正确;因为4 s=4T,则从此时刻起,经过4 s,P质点运动的路程为4×4A=16A=16×0.2 m=3.2 m,故D错误。 11.解析 因周期T=0.8 s,波速为v=5 m/s,则波长为λ=vT=4 m;因两波源到P点的距离之差为零,且两波源振动方向相同,则P点的振动是加强的;因P点与S1平衡位置的距离为10 m,即2.5λ,则当S1恰好在平衡位置向上运动时,平衡位置在P点的质点向下运动。 答案 4　加强　向下 12.解析 若该波沿x轴正方向传播,则有T+nT=0.3 s(n=0,1,2,…),由于T>0.3 s,所以n=0,解得该波的周期T=0.4 s,该波的波速v= m/s=0.5 m/s。若该波沿x轴负方向传播,则有T+nT=0.3 s(n=0,1,2,…),由于T>0.3 s,所以n=0,解得T=1.2 s。 答案 0.5　0.4　1.2 13.解析 (1)由质点A的振动图像可知,质点A在t=0.07 s时刻速度沿y轴负方向,由“同侧”法可知该波的传播方向沿x轴负方向。 (2)由题图甲可知该波的波长为λ=8 m,由题图乙可知该波的周期为T=8×10-2 s,可得波速为v==100 m/s。 (3)由题图乙可知质点A的振动方程为y=20sin(25πt-π) cm 当t=0.07 s时,y=10 cm 由质点A的振动方程可知质点A再次到达平衡位置的时刻为t=0.08 s,由于波沿x轴负方向传播,可知x=8 m处质点再次到达平衡位置的时刻为t'=0.09 s 时间差为Δt=0.01 s 则波传播的距离Δx=v·Δt=1 m 可得质点A的横坐标为8 m+Δx=9 m。 答案 (1)沿x轴负方向　(2)100 m/s　(3)10 m　9 m 14.解析 (1)Q质点的振动方程为yQ=Asin(ωt+φ) 当t=0时,将A=20 cm,yQ=y0=10 cm代入得φ= 当t=1.4 s时,将yQ=A=20 cm,φ=,ωt+φ=+2π,ω= 代入解得ω=π,T=1.2 s A质点的振动方程为yA=Asin ωt 当t=1.4 s时,将数据代入解得yA=10 cm。 (2)t=0时刻,P、Q两质点运动方向相反、位移均为y0=10 cm P质点的振动方程为yP=Asin(ωt+φ') 由(1)中可知,Q点φ= 波动具有周期性,将数据代入得φ'=+2nπ(n=0,1,2,…) P、Q两质点的相位差为Δφ=φ'-φ=+2nπ(n=0,1,2,…) P、Q两质点的起振时间差为Δt=T=0.4(1+3n) s(n=0,1,2,…) 则v= m/s(n=0,1,2,…)。 答案 (1)1.2 s　10 cm　(2) m/s(n=0,1,2,…) 15.解析 (1)由同侧法可知P起振方向向下,根据题意有t=T 解得T=1 s 由题图知λ=4 m 根据v= m/s=4 m/s。 (2)当两个波的波峰、波谷相遇时,振幅最大值为20 cm,两个波波速相同,波长相同,故波峰相遇位置和波谷相遇位置均为它们距离的中点位置,即x= m+8 m=18 m。 (3)向x轴正方向传播的简谐波到达Q的时间需要t'= s=3.5 s 向x轴负方向传播的简谐波经过时间t1到达Q,有 t1= 解得t1=1.5 s 0到2 s内Q振动的时间t2=2 s-t1=0.5 s= 故0~2 s内Q只在右侧波的影响下振动了半个周期。Q运动的路程s1=2A=2×10 cm=20 cm。 答案 (1)4 m/s (2)20 cm,质点在x轴上18 m位置 (3)20 cm 12 学科网（北京）股份有限公司 $