第三章 机械波 单元测试卷-2026-2027学年高二上学期物理同步知识点解读与专题训练（人教版选择性必修第一册）

**基本信息** 人教版（2019）选择性必修第一册《机械波》单元测试卷，75分钟100分，覆盖波的传播、干涉衍射等核心知识，通过情境化问题与梯度设计，适配单元复习，强化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| |----|-----------|----------|----------| |选择题|12题48分|机械波传播、多普勒效应、波形图分析|结合全运会机器人敲青铜句鑃情境，基础判断与多项推理结合| |填空题|2题16分|横波形成与波速计算、地震波分类及应用|联系地震测报实际，考查波速公式与振动方向判断| |计算题|3题36分|波形图与振动图像综合、振动方程、波的叠加|综合波形图与振动图像分析，需科学推理与模型建构|

第三章《机械波》单元测试卷（解析版） （考试时间：75分钟 试卷满分：100分） 注意事项： 1．测试范围：人教版（2019）：选择性必修第一册第3章。 第Ⅰ卷 选择题 一、选择题（本题共12小题，每小题4分，共48分。在每小题给出的四个选项中，第1～8题只有一项符合题目要求，第9～12题有多项符合题目要求。全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分） 1．一列波由波源向周围扩展出去，下列说法不正确的是（     ） A．介质中各质点由近及远地传播出去 B．介质中的振动形式由近及远传播出去 C．介质中振动的能量由近及远传播出去 D．介质中质点只是振动没有迁移 【答案】A 【详解】A．机械波在介质中向周围扩展时，传播的是波源的振动形式、振动的能量以及振动信息，并不会带动介质中的质点发生长距离的迁移，A错误； B．机械波传播的核心内容之一就是振动形式，振动形式会随着波的传播由近及远传递出去，B正确； C．振动形式的传播同时伴随着振动能量的传递，能量会随着波的扩展由近及远向外传播，C正确； D．介质中的质点仅在自身平衡位置附近振动，不会随波发生迁移，D正确； 故选A。 2．下列关于多普勒效应的说法正确的是（     ） A．只要波源在运动，就一定能观察到多普勒效应 B．如果波源静止，就观察不到多普勒效应 C．当声源朝着观察者运动时，声源的频率变低 D．当声源远离观察者运动时，观察者接收到的频率变低 【答案】D 【详解】AB．多普勒效应产生的条件是波源与观察者之间存在相对运动，即两者之间的距离发生变化。波源运动时，观察者若与波源同向同速运动，两者之间的距离可以不变，不一定能观察到多普勒效应；波源静止时，观察者靠近或远离波源，两者之间的距离发生变化，仍能观察到多普勒效应，故AB错误； CD．声源的频率由声源本身决定，声源朝观察者运动时声源频率不变；此时波前间距变小，观察者接收到的频率变高。声源远离观察者运动时，波前间距变大，观察者接收到的频率变低，故C错误，D正确。 故选D。 3．一沿x轴正方向传播的简谐横波在时刻的波形图如图所示（只传到），是波上一系列质点，相邻两质点在平衡位置处的间距为a。已知该波的周期为T，振幅为A，则下列说法正确的是（　　） A．在时刻，质点在平衡位置且沿y轴负方向运动 B．该波的波速大小为 C．质点比质点先回到平衡位置 D．在内，质点通过的路程为8A 【答案】A 【详解】A．由图可知时刻，质点在负的最大位移处，故在时刻，质点在平衡位置且沿y轴负方向运动，故A正确； B．由图可知该波的波长为 根据公式 可得该波的波速为，故B错误； C．由图可知时刻，质点和质点位移均为正值，质点沿y轴正方向运动，质点沿y轴负方向运动，故质点比质点后回到平衡位置，故C错误； D．时刻，波传到的位置，波传到质点需用时间 在内，质点通过的路程为，故D错误。 故选A。 4．如图所示为两列相干水波的叠加情况，图中的实线表示波峰，虚线表示波谷。设两列波的振幅均为5cm，且在图示的范围内振幅不变，波速为1m/s，波长为0.5m。C点是BE连线的中点，下列说法中正确的是（     ） A．C点为振动减弱点 B．A、E两点始终位于波峰的位置 C．图示时刻A、B两点的竖直高度差为10cm D．从图示时刻起经1s，B点通过的路程为80cm 【答案】D 【详解】A．由波速公式 可得周期 图中实线表示波峰，虚线表示波谷。、点为波峰与波峰相遇，点为波谷与波谷相遇，均为振动加强点。点位于、连线的中点，由于、均在振动加强区域，故点也为振动加强点。故A错误； B．、两点为振动加强点，质点在平衡位置附近振动，位移随时间变化，并非始终位于波峰位置，故B错误； C．图示时刻点处于波峰，位移为，点处于波谷，位移为，两点竖直高度差为，故C错误； D．点为振动加强点，振幅为，经过时间 通过的路程，故D正确。 故选D。 5．一列简谐横波，在时刻的图像如图甲所示，此时，、两质点的位移均为，波上质点的振动图像如图乙所示，则以下说法正确的是（     ） A．这列波沿轴负方向传播 B．这列波的波速是 C．从开始，质点比质点早回到平衡位置 D．若该波在传播过程中遇到一个尺寸为的障碍物不能发生明显衍射现象 【答案】C 【详解】A．由图乙可知，时，质点在平衡位置且向下振动。 结合甲图波形，根据用微平移法可得波沿轴正方向传播，故A错误； B．由图甲、乙分别可知，周期，，波的传播速度满足 解得，故B错误； C．由于波沿轴正方向传播，可知时，质点、均处于处，且速度方向分别为向上和向下，结合振幅，可知质点、所处相位为、；质点振动的角频率满足 故从开始，质点回到平衡位置所需的时间为 质点回到平衡位置所需的时间为 故 即质点比质点早回到平衡位置，故C正确； D．发生明显衍射的条件是：障碍物尺寸和波长相近或比波长更小。，因此能发生明显衍射，故D错误。 故选C。 6．一列简谐横波在介质中沿x轴正方向传播，波速为2m/s，t=0时的波形图如图所示，P为该介质中的一质点。则（　　） A．该波的波长为14m B．该波的周期为8s C．t＝0时质点P的加速度方向沿y轴负方向 D．0-2s内质点P运动的路程有可能大于0.2m 【答案】B 【详解】A．由图可知 解得，A错误； B．由 得，B正确； C．根据平移法可知，t＝0时质点P的加速度方向沿y轴正方向，C错误； D．P点位于y轴的负半轴，经过 波向x轴正方向传播，P向平衡位置方向振动，速度增大，在0~2 s内质点P运动的路程大于0.1m，但小于0.2m，因为运动时间小于半个周期，D错误； 故选B。 7．甲、乙两列简谐横波在同一均匀介质中相向传播，t=0时刻的波形图如图所示，已知乙波的频率为0.5Hz，下列说法正确的是（     ） A．甲、乙波的传播速度之比为1：2 B．甲、乙波的周期之比为1：2 C．甲、乙波相遇时会发生干涉现象 D．在甲波传播过程中遇到长度为2m的障碍物时，不会出现明显的衍射现象 【答案】B 【详解】A．两列横波在同一个均匀介质中传播，而波速由介质决定，因此甲乙波速相等，速度之比为，A错误； B．乙的频率为，根据周期公式 解得 甲乙两列波波速相等有 根据速度公式 其中甲的波长，解得 因此甲乙周期之比为，B正确； C．发生干涉现象的条件之一是两列波频率相同，而 所以两列波不会发生干涉现象，C错误； D．甲的波长为，当障碍物尺寸与波长差不多时，发生明显衍射，因此在甲传播过程中，遇到长度为的障碍物时，会出现明显衍射。D错误。 故选B。 8．在艺术体操的带操表演中，运动员手持细棒抖动彩带的一端，彩带随之翻卷。若彩带上质点的运动可视为简谐运动，初态静止时彩带上、两点相距，波由向传播，彩带稳定振动后，回到平衡位置时，恰好运动到波峰处，0.25s后回到平衡位置，已知波的周期，则该波的波速可能为（     ） A． B． C． D． 【答案】A 【详解】经过回到平衡位置，可能的情况有(k=0，1，2，3......) 当k=0时，解得 或（k=0，1，2，3......) 当k=0时，解得 由于周期大于，则周期 波由向传播，有 解得 或 解得 则 或 由于，则 或 将代入得到可能的波速或2.4m/s。 故选A。 9．（多选）2025年11月9日，在第十五届全国运动会开幕式现场，3个人形机器人代表粤港澳三地敲响青铜句û（gōu diào），带来一场跨越千年的梦幻对话。下列说法正确的是（     ） A．同一青铜句û被不同力度敲击后，自发振动的频率不同 B．大小不一的青铜句û被相同力度敲击后，自发振动的频率不同 C．观察者在接近产生声音的青铜句û的过程中，听到的声音的频率减小 D．大小不一的青铜句û振动时产生的声音在空气中的传播速度大小相等 【答案】BD 【详解】A．同一青铜句û被不同力度敲击后，振动的幅度不同，但振动的频率相同，故A错误； B．大小不一的青铜句û被相同力度敲击后，固有频率不同，自发振动的频率不同，故B正确； C．观察者在接近产生声音的青铜句û的过程中，听到的声音的频率增大，故C错误； D．声音传播的速度由与介质的种类有关，因此大小不一的青铜句û振动时产生的声音在空气中的传播速度大小相等，故D正确。 故选BD。 10．（多选）如图为一列沿轴正方向传播的简谐横波，实线为时刻的波形图，虚线为时的波形图，则波的周期可能为（　　） A． B． C． D． 【答案】AC 【详解】由于波向右传播，内波形向右平移（由图看出虚线比实线右移） 则有     解得     当时     当时 故选AC。 11．（多选）一列沿轴传播的简谐横波在时刻，M、N两质点间的波形如图1所示，质点的振动图像如图2所示。下列说法正确的是（　　） A．该波沿轴正方向传播 B．该波的传播速度大小为 C．质点平衡位置的坐标为 D．质点的振动方程为 【答案】BC 【详解】A．根据图2可知，0时刻质点沿轴负向运动，在图1中，根据同侧法可知，波沿轴负方向传播，故A错误； B．根据图2可知，0时刻，质点N的位移为，则质点N从0时刻到达最低点，至少经历的时间 解得 由图1有 解得 则波速，故B正确； C．根据图1可知，0时刻，质点M的位移为，则质点平衡位置的坐标为，故C正确； D．质点的振动方程为，故D错误。 故选BC。 12．（多选）如图所示，波源在绳的左端发出频率为、振幅为的半个波形a，同时另一个波源在绳的右端发出频率为、振幅为的半个波形b，且，P为两个波源连线的中点。已知机械波在介质中传播的速度只由介质本身的性质决定，下列说法正确的是（     ） A．两列波比较，a波将先到达P点 B．两列波在P点叠加时，P点的位移最大可达 C．b的波峰到达P点时，a的波峰还没有到达P点 D．两列波相遇时，绳上位移可达的点只有一个，此点在P点的左侧 【答案】CD 【详解】A．设两波源间距为。同一介质中机械波速只由介质性质决定，故，因是两波源中点，两列波到达的路程均为，所以 两列波同时到达点，故A错误； B．由机械波的叠加原理，点位移要达到，必须是两列波峰同时到达点。由机械波的波速关系 整理得， 由于，所以。波峰到达点时，传播前沿比波峰多传播，故两波峰到达点的时刻分别为， 因此，两波峰不能同时到达点，故B错误； C．由前述计算得，所以的波峰到达点时，的波峰还未到达点，故C正确； D．设两波峰相遇点距为，相遇时刻为。半波形的波峰相对各自传播前沿均滞后四分之一波长，故两波峰相遇时满足， 两式相加得 从而 相遇点在点左侧。每个半波形只有一个波峰，且两波峰同速相向运动，只能在上述一个位置重合，因此绳上位移可达的点只有一个，故D正确。 故选CD。 第Ⅱ卷 非选择题 二、填空题（本题共2小题，共16分） 13．用手握住软绳的一端持续上下抖动，形成一列简谐横波。某一时刻的波形如图所示，其中绳上A、C两质点均处于波峰位置，此时质点B振动方向为________（选填“向上”或“向下”）。已知手抖动的频率为2Hz，A、C间的距离为1.5m，则这列波的波速为________m/s；从手开始抖动起，当A完成2次全振动时，C完成的全振动次数为________次。 【答案】 向上 3 1 【详解】[1]波向右传播，根据“同侧法”可知，质点B振动方向为向上； [2]A、C间的距离为一个波长，即λ=1.5m，可知波速 [3]因A、C间的距离为一个波长，可知振动从A传到C需要的时间为一个周期，则从手开始抖动起，当A完成2次全振动时，C完成的全振动次数为1次。 14．某地发生了地震。已知地震波分三种：横波（S波），波速；纵波（P波），波速；面波（L波），。面波在浅源地震中破坏力最大。 (1)位于震源上方的某中学地震测报组有单摆A与竖直弹簧振子B（如图甲所示），地震发生时最先明显振动的是______（选填“A”或“B”）； (2)地震观测台记录的地震曲线如图乙所示，由图可知三种波形各对应的地震波类型是a为______波，b为______波，c为______波。（均选填“S”“P”或“L”）； (3)若在地震曲线图上测得P波与S波的时间差为7.6s，则地震观测台距震源约为______km。 【答案】(1)B (2) P S L (3)62.7 【详解】（1）纵波传播速度最快，所以纵波最先到达，在甲图中地震发生时最先明显振动的是B。 （2）[1][2][3]纵波的速度最快，横波次之，面波速度最小，最先到达的是纵波，最后到达的是面波，可知a为P波，b为S波，c为L波。 （3）若在地震曲线图上测得P波与S波的时间差为7.6s，根据 可知 三．计算题（本题共3小题，共36分） 15．一列沿x轴正方向传播的横波在某一时刻的波形图如图所示，已知波的传播速度是16m/s。 (1)这列波中质点的振幅是多少？ (2)这列波的周期是多少？ (3)画出再经过0.125s时波的图像。 【详解】（1）振幅是波中质点偏离平衡位置的最大距离，从波形图可直接读出质点最大位移为10cm，因此振幅 （2）从波形图可知，相邻两个完整同相位点（如x=0和x=8m处的波峰）的间距为波长，即 根据波速、波长、周期的关系 可得 （3）先计算0.125s对应的周期占比： 波沿x正方向传播的距离 因此只需将原有的整段波形沿x轴正方向平移2m，就得到0.125s时刻的波的图像 16．如图甲为一列简谐横波在时刻的波形图，P是平衡位置为处的质点，Q是平衡位置为处的质点，图乙为质点Q的振动图像，则： (1)时刻Q点振动方向、波的传播方向和P点振动方向。 (2)时间内质点P运动的路程； (3)P点的振动方程。 【详解】（1）由图乙可知，时刻Q点沿轴正方向振动；由图甲结合波形平移法可知，波沿轴正方向传播，此时P点沿轴负方向振动。 （2）由图乙可知周期为，由于 则时间内质点P运动的路程为 （3）由图甲可知波动方程为 则时刻P点的位移为 设P点的振动方程为 已知时刻P点的位移为，且P点沿轴负方向振动，可得 解得 则P点的振动方程为 17．某振源在回复力作用下做振幅的简谐运动，该简谐运动在均匀介质中形成机械横波，沿x轴正方向无衰减地传播，波长满足。平衡位置位于x轴上，坐标分别为和的A、B两质点的振动方向始终相反。质点A至少每隔就会出现位移、速度均大小相等、方向相反的状态。已知振源振子质量，振子做简谐运动的周期公式，。求： (1)该波的波长和波速； (2)质点A振动一段时间后开始计时，在10.5s时间内运动的路程； (3)假设某时刻振源在最大位移处开始受到大小恒为的阻尼（运动时阻尼与速度大小无关，当速度为零时阻尼消失），求自该时刻起到停止运动，振源运动的路程。 【详解】（1）每经过半个周期质点运动到与该点对称的位置，所以可得出 A、B振动始终相反，则有 解得 又，解得 可知，，波速 （2）因为 自任意时刻开始计时，质点经过一个周期运动的路程均为4A，经过半个周期运动的路程均为2A，则 （3）根据振源做简谐运动的周期公式 解得 设开始平衡位置为O，初始时振子距离O的距离为1cm 向O运动时，受阻尼后新平衡位置距离O点 该过程振幅，运动路程，速度为零，反向运动过程平衡位置到O的距离为0.25cm，再次振动起点距离的距离为0.25cm，该过程振幅，运动路程，速度为零，恰好返回到原平衡位置，停止振动； 振源运动的路程 1 / 1 学科网（北京）股份有限公司 $ 第三章《机械波》单元测试卷（原卷版） （考试时间：75分钟 试卷满分：100分） 注意事项： 1．测试范围：人教版（2019）：选择性必修第一册第3章。 第Ⅰ卷 选择题 一、选择题（本题共12小题，每小题4分，共48分。在每小题给出的四个选项中，第1～8题只有一项符合题目要求，第9～12题有多项符合题目要求。全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分） 1．一列波由波源向周围扩展出去，下列说法不正确的是（     ） A．介质中各质点由近及远地传播出去 B．介质中的振动形式由近及远传播出去 C．介质中振动的能量由近及远传播出去 D．介质中质点只是振动没有迁移 2．下列关于多普勒效应的说法正确的是（     ） A．只要波源在运动，就一定能观察到多普勒效应 B．如果波源静止，就观察不到多普勒效应 C．当声源朝着观察者运动时，声源的频率变低 D．当声源远离观察者运动时，观察者接收到的频率变低 3．一沿x轴正方向传播的简谐横波在时刻的波形图如图所示（只传到），是波上一系列质点，相邻两质点在平衡位置处的间距为a。已知该波的周期为T，振幅为A，则下列说法正确的是（　　） A．在时刻，质点在平衡位置且沿y轴负方向运动 B．该波的波速大小为 C．质点比质点先回到平衡位置 D．在内，质点通过的路程为8A 4．如图所示为两列相干水波的叠加情况，图中的实线表示波峰，虚线表示波谷。设两列波的振幅均为5cm，且在图示的范围内振幅不变，波速为1m/s，波长为0.5m。C点是BE连线的中点，下列说法中正确的是（     ） A．C点为振动减弱点 B．A、E两点始终位于波峰的位置 C．图示时刻A、B两点的竖直高度差为10cm D．从图示时刻起经1s，B点通过的路程为80cm 5．一列简谐横波，在时刻的图像如图甲所示，此时，、两质点的位移均为，波上质点的振动图像如图乙所示，则以下说法正确的是（     ） A．这列波沿轴负方向传播 B．这列波的波速是 C．从开始，质点比质点早回到平衡位置 D．若该波在传播过程中遇到一个尺寸为的障碍物不能发生明显衍射现象 6．一列简谐横波在介质中沿x轴正方向传播，波速为2m/s，t=0时的波形图如图所示，P为该介质中的一质点。则（　　） A．该波的波长为14m B．该波的周期为8s C．t＝0时质点P的加速度方向沿y轴负方向 D．0-2s内质点P运动的路程有可能大于0.2m 7．甲、乙两列简谐横波在同一均匀介质中相向传播，t=0时刻的波形图如图所示，已知乙波的频率为0.5Hz，下列说法正确的是（     ） A．甲、乙波的传播速度之比为1：2 B．甲、乙波的周期之比为1：2 C．甲、乙波相遇时会发生干涉现象 D．在甲波传播过程中遇到长度为2m的障碍物时，不会出现明显的衍射现象 8．在艺术体操的带操表演中，运动员手持细棒抖动彩带的一端，彩带随之翻卷。若彩带上质点的运动可视为简谐运动，初态静止时彩带上、两点相距，波由向传播，彩带稳定振动后，回到平衡位置时，恰好运动到波峰处，0.25s后回到平衡位置，已知波的周期，则该波的波速可能为（     ） A． B． C． D． 9．（多选）2025年11月9日，在第十五届全国运动会开幕式现场，3个人形机器人代表粤港澳三地敲响青铜句û（gōu diào），带来一场跨越千年的梦幻对话。下列说法正确的是（     ） A．同一青铜句û被不同力度敲击后，自发振动的频率不同 B．大小不一的青铜句û被相同力度敲击后，自发振动的频率不同 C．观察者在接近产生声音的青铜句û的过程中，听到的声音的频率减小 D．大小不一的青铜句û振动时产生的声音在空气中的传播速度大小相等 10．（多选）如图为一列沿轴正方向传播的简谐横波，实线为时刻的波形图，虚线为时的波形图，则波的周期可能为（　　） A． B． C． D． 11．（多选）一列沿轴传播的简谐横波在时刻，M、N两质点间的波形如图1所示，质点的振动图像如图2所示。下列说法正确的是（　　） A．该波沿轴正方向传播 B．该波的传播速度大小为 C．质点平衡位置的坐标为 D．质点的振动方程为 12．（多选）如图所示，波源在绳的左端发出频率为、振幅为的半个波形a，同时另一个波源在绳的右端发出频率为、振幅为的半个波形b，且，P为两个波源连线的中点。已知机械波在介质中传播的速度只由介质本身的性质决定，下列说法正确的是（     ） A．两列波比较，a波将先到达P点 B．两列波在P点叠加时，P点的位移最大可达 C．b的波峰到达P点时，a的波峰还没有到达P点 D．两列波相遇时，绳上位移可达的点只有一个，此点在P点的左侧 第Ⅱ卷 非选择题 二、填空题（本题共2小题，共16分） 13．用手握住软绳的一端持续上下抖动，形成一列简谐横波。某一时刻的波形如图所示，其中绳上A、C两质点均处于波峰位置，此时质点B振动方向为________（选填“向上”或“向下”）。已知手抖动的频率为2Hz，A、C间的距离为1.5m，则这列波的波速为________m/s；从手开始抖动起，当A完成2次全振动时，C完成的全振动次数为________次。 14．某地发生了地震。已知地震波分三种：横波（S波），波速；纵波（P波），波速；面波（L波），。面波在浅源地震中破坏力最大。 (1)位于震源上方的某中学地震测报组有单摆A与竖直弹簧振子B（如图甲所示），地震发生时最先明显振动的是______（选填“A”或“B”）； (2)地震观测台记录的地震曲线如图乙所示，由图可知三种波形各对应的地震波类型是a为______波，b为______波，c为______波。（均选填“S”“P”或“L”）； (3)若在地震曲线图上测得P波与S波的时间差为7.6s，则地震观测台距震源约为______km。 三．计算题（本题共3小题，共36分） 15．一列沿x轴正方向传播的横波在某一时刻的波形图如图所示，已知波的传播速度是16m/s。 (1)这列波中质点的振幅是多少？ (2)这列波的周期是多少？ (3)画出再经过0.125s时波的图像。 16．如图甲为一列简谐横波在时刻的波形图，P是平衡位置为处的质点，Q是平衡位置为处的质点，图乙为质点Q的振动图像，则： (1)时刻Q点振动方向、波的传播方向和P点振动方向。 (2)时间内质点P运动的路程； (3)P点的振动方程。 17．某振源在回复力作用下做振幅的简谐运动，该简谐运动在均匀介质中形成机械横波，沿x轴正方向无衰减地传播，波长满足。平衡位置位于x轴上，坐标分别为和的A、B两质点的振动方向始终相反。质点A至少每隔就会出现位移、速度均大小相等、方向相反的状态。已知振源振子质量，振子做简谐运动的周期公式，。求： (1)该波的波长和波速； (2)质点A振动一段时间后开始计时，在10.5s时间内运动的路程； (3)假设某时刻振源在最大位移处开始受到大小恒为的阻尼（运动时阻尼与速度大小无关，当速度为零时阻尼消失），求自该时刻起到停止运动，振源运动的路程。 1 / 1 学科网（北京）股份有限公司 $