第三章 机械波 章末检测试卷(三)（配套教参Word）-【步步高】2025-2026学年高二物理选择性必修第一册学习笔记（粤教版）

本讲义聚焦机械波这一核心知识点，系统梳理横波纵波的区别、波速频率波长的关系，以及干涉、衍射、多普勒效应等现象，构建从基础概念理解到振动图像与波形图综合应用的学习支架。 该资料以“纸杯电话”“渔船回声探测”等生活实例为载体，通过分层设计的选择与非选择题，培养学生科学思维中的模型建构和科学推理能力，体现科学态度与责任。课中辅助教师检测学情，课后助力学生查漏补缺，强化知识应用。

章末检测试卷(三) (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.(2023·河源市部分高中联考)“纸杯电话”是一种深受小朋友喜欢的科技小制作，如图所示将两个纸杯作为电话的听筒，将两纸杯底部用细线相连。当拉紧细线对着一个纸杯讲话时，另一端就可以听到讲话的声音，下列关于“纸杯电话”中声波传播的说法正确的是(　　) A.空气中的声波是横波 B.声波从空气进入细线传播时，频率会发生变化 C.声波从空气进入细线传播时，速度会发生变化 D.若两个小朋友同时在“电话”两端讲话，声波相遇时一定会发生干涉 答案　C 解析　空气中的声波是纵波，故A错误；机械波的振动频率由波源决定，其传播速度由介质决定，则声波从空气进入细线传播时，频率不变，波速发生变化，故B错误，C正确；两列机械波发生干涉必须频率相同，两个小朋友讲话的频率不一定相同，则声波相遇时不一定会发生干涉，故D错误。 2.(2023·广东卷)渔船常用回声探测器发射的声波探测水下鱼群与障碍物。声波在水中传播速度为1 500 m/s，若探测器发出频率为1.5×106 Hz的声波，下列说法正确的是(　　) A.两列声波相遇时一定会发生干涉 B.声波由水中传播到空气中，波长会改变 C.该声波遇到尺寸约为1 m的被探测物时会发生明显衍射 D.探测器接收到的回声频率与被探测物相对探测器运动的速度无关 答案　B 解析　根据多普勒效应可知，探测器接收到的回声频率与被探测物相对探测器运动的速度有关，而两列声波发生干涉的条件是频率相等，所以两列声波相遇时不一定发生干涉，故A、D错误；声波由水中传播到空气中时，声波的波速发生变化，所以波长会发生改变，故B正确；根据波长的计算公式可得λ== m=1×10-3 m，当遇到尺寸约1 m的被探测物时不会发生明显衍射，故C错误。 3.(2025·深圳市盐田高级中学高二月考)水平弹性轻绳右端固定，左端a与波源相连，绳上a、b间距是b、c间距的2倍。波源振动一段时间后的波形如图所示，则当波传播到c点时(　　) A.a、c两点均将向上运动 B.a、c两点均将向下运动 C.a点将向上运动，c点将向下运动 D.a点将向下运动，c点将向上运动 答案　C 解析　介质中各质点起振的方向与振源起振方向相同。由题图知，b向下振动，则振源起振方向向下，当波传播到c点时，c点将向下运动，由于a、c间距为半波长的奇数倍，所以a点将向上运动，故选C。 4.(2024·清远市高二期末)相距18 m的甲、乙两条船停在湖中，某时刻开始波源以0.2 Hz的频率上下振动，形成的水波可视为简谐横波，波源和甲、乙两船的相对位置如图所示，通过观察发现当甲船位于波谷时，乙船位于波峰，且两船之间还有一个波峰。下列说法正确的是(　　) A.这列波的速度为2.4 m/s B.这列波的波长为15 m C.这列波的周期为0.5 s D.一段时间后甲船靠近乙船 答案　A 解析　当甲船位于波谷时，乙船位于波峰，且两船之间还有一个波峰，即两船之间的距离等于1.5个波长，得λ=12 m，故B错误；这列波的速度v=λf=2.4 m/s，故A正确；这列波的周期T==5 s，故C错误；甲、乙两船上下振动，不随波迁移，即甲、乙两船不会靠近，故D错误。 5.(2024·江门市忠源纪念中学高二期中)如图是水面上两列频率相同的波在某时刻的叠加情况，以波源S1、S2为圆心的两组同心圆弧分别表示同一时刻两列波的波峰(实线)和波谷(虚线)；S1的振幅A1=4 cm，S2的振幅A2=3 cm，则下列说法正确的是(　　) A.质点D是振动减弱点 B.质点A、D在该时刻的高度差为14 cm C.再过半个周期，质点B、C是振动加强点 D.质点C的振幅为7 cm 答案　B 解析　题图是两列频率相同的相干水波于某时刻的叠加情况，实线和虚线分别表示波峰和波谷，则D点是波谷与波谷相遇点，A是波峰与波峰相遇点，B、C两点是波峰与波谷相遇点，则A、D两点是振动加强点，且B、C两点是振动减弱点，故A错误；S1的振幅A1=4 cm，S2的振幅A2=3 cm，质点A是处于波峰叠加位置，相对平衡位置高度为7 cm，而质点D处于波谷叠加位置，相对平衡位置为-7 cm，因此质点A、D在该时刻的高度差为14 cm，故B正确；B、C两点是振动减弱点，再过半个周期，质点B、C的振动仍是减弱的，故C错误；质点C是波峰与波谷的叠加点，则其合振幅为1 cm，故D错误。 6.(2024·佛山市高二期中)某同学设计了如图甲所示的地震测量装置，水平方向X和竖直方向Y的构造相同。在某次测量中发现Y方向上位移传感器先出现图像，经过0.5 s后X方向上位移传感器也开始出现图像，其振动图像如图乙所示，已知当地P波的传播速度是6 km/s，S波的传播速度是4 km/s，则(　　) A.X方向传感器接收到的是P波振动 B.该地震波的振动周期是0.1 s C.该次地震中心与测试点距离10 km D.两重球处于平衡位置时弹簧弹力均为0 答案　B 解析　P波的传播速度较快，根据题意经过0.5 s后X方向上位移传感器也开始出现图像，所以X方向传感器接收到的是S波振动，故A错误；根据Y方向的振动图像可知5T=0.5 s，解得T=0.1 s，故B正确；根据题意可知6 km/s×t=4 km/s×(t+0.5 s)，该次地震中心与测试点距离为x=6 km/s×t=6 km，故C错误；Y方向的重球处于平衡位置时弹簧弹力等于重球的重力，故D错误。 7.(2024·茂名市高二期末)一根粗细均匀同种材质的轻绳，右端固定在墙上，手握着绳左端O点。t=0时刻，用力上下振动O点，产生一列向右传播的绳波，经过t=4.0 s的时间，绳上的波形如图所示。若绳波为简谐波，绳子足够长，以O为原点沿绳子方向建立x轴，则t=2.5 s时，下列区间中绳上各个质点中速度方向竖直向上的是(　　) A.0.5 m<x<1 m B.0.75 m<x<1.25 m C.1.25 m<x<1.75 m D.1.5 m<x<2.0 m 答案　B 解析　根据题意可知该绳波的波长为λ=1 m，4 s传播了4个波长的距离，故周期为T=1 s，则该绳波的波速为v== m/s=1 m/s，t=2.5 s时，绳波传播的距离为x=vt=1×2.5 m=2.5 m，波形如图所示 则质点速度竖直向上的区间为0.75 m<x<1.25 m，1.75 m<x<2.25 m，B正确，A、C、D错误。 二、多项选择题：本题共3小题，每小题6分，共18分。在每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.(2025·广东省实验中学深圳学校高二月考)一根张紧的水平弹性绳上的a、b两点相距d=12.0 m，b点在a点的右方，一列振幅为A的简谐横波沿绳向右传播，以a质点某次处在正方向最大位移处开始计时，此时b质点正经过平衡位置向负方向运动，t=1.5 s时，b质点第一次达到正方向最大位移处，该机械波的波速可能为(　　) A.8 m/s B.6 m/s C.1.6 m/s D.1 m/s 答案　AC 解析　根据题意，可画出此时a、b间的最简波形，如图所示 因未明确a、b距离与波长的约束关系，故a、b间的距离存在“周期性”。即(n+)λ=ab=12.0 m(n=0，1，2…)，t=1.5 s时，b质点第一次达到正方向最大位移处，则T=Δt=1.5 s，波速为v== m/s(n=0，1，2…)，当n=0时，v=8 m/s；当n=1时，v= m/s；当n=2时，v= m/s；当n=3时，v=1.6 m/s，故选A、C。 9.(2023·广东省中山纪念中学高二校考)如图所示的实线和虚线分别为t=0时刻A、B两列简谐横波沿x轴传播的波形图，两列波叠加并发生了干涉现象，下列说法正确的是(　　) A.t=0时刻，若A波使x=0.2 m处质点沿y轴正方向运动，则B波使x=0.2 m处质点沿y轴负方向运动 B.相邻两个振动加强点平衡位置相距0.2 m C.x=0.5 m处为振动减弱点 D.两列波遇到尺寸小于0.4 m的障碍物会发生明显的衍射现象 答案　BCD 解析　若A波沿x轴正方向传播，B波也沿x轴正方向传播，则两列波传播速度相同，叠加不会出现稳定的振动加强与振动减弱区域，因此两列波的传播方向一定相反。t=0时刻，若A波使x=0.2 m处质点沿y轴正方向运动，则A波沿x轴正向传播，则B波一定沿x轴负方向传播，“同侧法”可以判断B波使x=0.2 m处质点也沿y轴正方向运动，故A错误； t=0时刻，x=0，x=0.2 m为相邻的两个振动加强点，故B正确；x=0.5 m处为波峰与波谷相遇点，为振动减弱点，故C正确；两列波的波长为0.4 m，遇到尺寸小于0.4 m的障碍物会发生明显的衍射现象，故D正确。 10.在电视剧《西游记》中，孙悟空为朱紫国国王悬丝诊脉，中医悬丝诊脉悬的是“丝”，“诊”的是脉搏通过悬丝传过来的振动，即通过机械波判断出病灶的位置与轻重缓急。如图甲，假设“丝”上有A、B、C三个质点，坐标分别为xA=0、xB=0.4 m、xC=1.4 m，A、B两质点运动的方向始终相反，波长大于0.6 m。t=0时刻，朱紫国国王搭上丝线图中的质点A，质点A开始振动，其振动图像如图乙所示，产生的机械波沿丝线向孙悟空传播。关于该机械波，下列说法正确的是(　　) A.波速为1.6 m/s B.t=2 s时，质点C第一次运动到波峰 C.在t=0到t=2.25 s内，质点B通过的路程为3.5 mm D.若孙悟空将丝线的另一端搭在自己的脉搏上，他的脉搏振动频率为1 Hz，则丝线中两列波相遇时能发生稳定的干涉现象 答案　CD 解析　A、B两质点运动的方向始终相反，可知A、B两质点间的距离为nλ+=0.4 m(n=0，1，2…)，因波长大于0.6 m，可知n=0，λ=0.8 m，根据λ=vT，T=1 s，可得v=0.8 m/s，故A错误；由题图乙可知，所有质点的起振方向均沿y轴负方向，所以质点C第一次运动到波峰的时间t=+T=2.5 s，故B错误；质点B从t=0.5 s开始振动，在t=0到t=2.25 s内的运动时间为1.75 s=1T，运动路程s=7A=3.5 mm，故C正确；因丝线两端波源的振动频率相同，所以能发生稳定的干涉现象，故D正确。 三、非选择题：本题共5小题，共54分。 11.(6分)(2022·广东卷)如图所示，某同学握住软绳的一端周期性上下抖动，在绳上激发了一列简谐波。从图示时刻开始计时，经过半个周期，绳上M处的质点将运动至　　　　　　(选填“N”“P”或“Q”)处。加快抖动，波的频率增大，波速　　　　　　(选填“增大”“减小”或“不变”)。  答案　P　不变 解析　经过半个周期，波向右传播半个波长，而M处质点只在平衡位置附近上下振动，恰好运动到最低点P处。波速是由介质决定的，与频率无关，波的频率增大，而波速仍保持不变。 12.(8分)(2023·珠海市斗门区第一中学期末)一列简谐横波沿x轴正方向传播，在t=0时刻波形图如图甲所示，已知x=0处的质点做简谐运动的图像如图乙所示，P是x=10 m处的一个质点。在t=0时刻x=2 m处的质点向y轴　　　　　(填“正”或“负”)方向振动，该简谐横波的周期为　　　　　 s，传播速度为　　　　　　 m/s，此后经过　　　　　　 s质点P第一次出现在波峰。  答案　正　2　2　4.5 解析　波沿x轴正方向传播，根据“同侧法”可知，在t=0时刻x=2 m处的质点沿y轴正方向振动；由题可知，该波的波长λ=4 m，振动周期T=2 s，则该简谐横波的传播速度v== m/s=2 m/s，在t=0时刻，离P点最近的波峰在x=1 m处，质点P第一次出现在波峰时，经过的时间为t== s=4.5 s。 13.(12分)(2024·清远市高二期中)一列简谐横波沿x轴传播，a、b为x轴上相距0.5 m的两质点，如图甲所示。质点a、b的振动图像分别如图乙、丙所示。 (1)(3分)请写出b点的振动方程； (2)(3分)若该波在该介质中传播的速度为5 m/s，求该波的波长； (3)(6分)若该波的波长大于0.3 m，求可能的波速。 答案　(1)y=10sin(πt-) cm　(2)4 m　(3) m/s，2.5 m/s，0.5 m/s 解析　(1)由题图丙可知，周期与振幅分别为0.8 s和10 cm，b点在t=0时位移为-10 cm，则振动方程为y=10sin(πt-) cm (2)由图像得周期T=0.8 s，且波速v=5 m/s， 波长为λ=vT=5×0.8 m=4 m (3)该波的波长大于0.3 m。若波由a向b方向传播，有λ1=0.5 m，v1= 解得v1= m/s 若波由b向a方向传播=0.5 m，v2= 解得v2=2.5 m/s 或者(1+)λ3=0.5 m，v3= 解得v3=0.5 m/s。 14.(14分)水面上水波的速度跟水深度有关，其关系式为v=，式中h为水的深度，g为重力加速度。如图甲所示是某水域的剖面图，C、D两部分深度不同，图乙是从上往下俯视，O点处于两部分水面分界线上，M和N分别是处在C和D两区域水面上的两点。t=0时刻O点从平衡位置向上振动，形成以O点为波源向左和向右传播的水波(可看作是简谐横波)。t=2.5 s时O点第二次到达波峰，此时M点第一次到达波峰。已知D区域水波振幅A=5 cm，水深hD=0.90 m，OM间距离4.0 m，ON间距离3.0 m，g取10 m/s2。求： (1)(4分)C区域的水深hC； (2)(4分)N点在t=3 s时的振动方向及此时的位移； (3)(6分)t=10 s时，处在D水域水面上的Q点(图中未标出)处于波峰，且OQ间只有一个波峰，则Q点在t=0至t=10 s时间内振动的路程是多少？ 答案　(1)0.40 m　(2)向上　0　(3)0.65 m 解析　(1)对O点的振动分析，则2.5 s=T， 解得T=2 s，对M点的振动分析，知C区域水波波长为λC=OM=4 m，则有vC==2 m/s 由v=，代入数据得hC=0.40 m (2)由v=，代入数据得vD==3 m/s 又由vD=，解得λD=vDT=6 m 波传到N点的时间t1==1 s 所以t=3 s时，N点刚好完成一个全振动，可知其在平衡位置向上振动，位移为0。 (3)t=10 s时，O点在平衡位置向上振动，可画出D区域水波的波的图像如图所示，由图可知OQ=10.5 m，则有Δt== s=3.5 s，则Q点振动的时间为t2=10 s-3.5 s=6.5 s=3T 所以Q点振动的路程为s=3×4A=13A=0.65 m。 15.(14分)(2023·深圳市宝安中学高二期中)均匀介质中，波源位于原点的简谐横波在xOy水平面内传播，t=0时刻，所有波峰、波谷的分布如图甲所示，其中实线表示波峰，虚线表示相邻的波谷，坐标(0，20 m)处的质点P处于波峰。质点P的振动图像如图乙所示，z轴正方向竖直向上。求： (1)(3分)该波的传播速度大小； (2)(5分)坐标(0，40 m)处的质点M第一次处于波谷的时刻； (3)(6分)坐标(10 m，0)处的质点N的振动方程及8.5 s末质点N在z轴上的坐标。 答案　(1)5 m/s　(2)6 s　(3)z=-2cost(cm)　z=- cm 解析　(1)由题知图甲中实线表示波峰，虚线表示相邻的波谷，则有=10 m 题图乙为质点P的振动图像，则T=4 s 则波速v==5 m/s (2)由题图甲可知当波谷传到坐标(0，40 m)处的质点M时，传播的距离为s=30 m 则需要的时间为t==6 s (3)由题图乙知T=4 s，A=2 cm， 则ω== rad/s 则坐标(10 m，0)处的质点N的振动方程为 z=-Acos ωt=-2cost(cm) 将t=8.5 s代入上式可得8.5 s末质点N在z轴上的坐标z=-2cos(×8.5)(cm)=- cm。 学科网（北京）股份有限公司 $