第三章 机械波 单元检测卷 -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** 2019人教版高中物理选择性必修一第三章检测卷，聚焦机械波核心内容，通过单选、多选及综合题梯度设计，融合真实情境与实验探究，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| |----|-----------|----------|----------| |单选|7/28|波的传播特性（1题）、衍射条件（2题）、多普勒效应（3题）|结合雷达测速（3题）等科技情境，考查基础概念辨析| |多选|5/30|振动图像分析（8题）、波的传播规律（9题）|通过波形图与振动方程综合，提升科学推理能力| |非选择|4/42|衍射干涉实验（13题）、波的叠加计算（14题）、波速周期综合（15题）|实验题（13题）强化科学探究，计算题（16题）结合波源振动方程，体现模型建构与创新应用|

（2019）人教版高中物理选择性必修一第三章检测卷 满分100分，用时75分钟 一、单项选择题(共7小题，每小题4分，共28分。) 1.下列说法正确的是(　　) A.质点的振动方向总是垂直于波的传播方向 B.波动过程是质点由近及远的传播过程 C.如果波源停止振动，在介质中传播的波动也就立即停止 D.波不但能够传递能量，而且可以传递信息 2.向水面上扔一个石块，形成如图所示的波形，已知相邻实线间的距离等于一个波长，不考虑水波的反射，如图甲所示放置A、B两个狭缝，如图乙所示放置C、D两块挡板，以下说法正确的是(　　) A.狭缝A处不易发生明显的衍射现象 B.狭缝B处容易发生明显的衍射现象 C.挡板C处不会发生衍射现象 D.挡板D处能发生明显衍射现象 3.多普勒效应在许多领域有着十分广泛的应用，如图所示，静止的雷达测速仪a发射频率为f0的超声波，该超声波被迎面驶来的汽车b反射后，又被测速仪a接收到，下列说法正确的是(　　) A.汽车b接收到的超声波频率小于f0 B.测速仪a接收到汽车b的反射波频率大于f0 C.超声波被汽车b反射后，传播速度增加 D.超声波被汽车b反射后，波长变短 4.某同学设计了如图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。地震波中的横波和纵波传播速率分别约为4 km/s和9 km/s。地震中，假定震源在地震仪下方，观察到两振子相差5 s开始振动，则下列说法正确的是(　　) A.两重球处于平衡位置时弹簧弹力均为0 B.X方向传感器接收到的是纵波振动 C.该地震波的振动周期是0.1 s D.该次地震中心与测试点距离10 km 5.如图所示，一列简谐横波沿水平方向向左传播，P、Q两质点平衡位置相距0.15 m。当P向下运动到平衡位置时，Q刚好运动到下方最大位移处，则这列波的波长可能是(　　) A.0.60 m B.0.30 m C.0.20 m D.0.15 m 6.如图所示，S1、S2是两个步调完全相同的相干波源，其中实线表示波峰，虚线表示波谷。若两列波的振幅均保持5 cm不变，关于图中所标的b、c、d三点，下列说法正确的是(　　) A.图示时刻c点的位移为零 B.b点振动始终加强，c点振动始终减弱 C.d点始终保持静止不动 D.图示时刻，b、c两点的竖直高度差为10 cm 7. 某同学设计了一个声波检测器:如图甲所示，由相互插接的两条圆弧管道组成半径为R的圆形，管道直径远远小于R。当声波从入口进入后分为上下两路传播，并在出口处汇合。某次测试时，先调节上下路径相等如图甲，并保持入口声波强度不变，当顺时针方向旋转右侧出口管道θ(弧度制)后(如图乙)，探测到声波强度第一次达到最弱，假设声波波速为v，则(　　) A.该声波检测器是根据波的衍射原理设计的 B.若由图甲逆时针旋转右侧出口管道θ角度时，探测到的声波强度最强 C.可以求出该声波的频率为 D.可以求出该声波的波长为2R 二、多项选择题(共5小题，每小题6分，共30分。) 8.为了研究乐音的物理规律，某同学用计算机录制下优美的笛音do和sol，然后在电脑上用软件播放，分别得到如图①和图②的两个振动图像，由此可以判断(　　) A.do和sol的周期之比约为2∶3 B.do和sol的频率之比约为2∶3 C.do和sol在空气中传播的波速之比为3∶2 D.do和sol在空气中传播的波长之比为3∶2 9.一列简谐横波在t＝0时的波形图如图所示，介质中x＝1.0 m处的质点P沿y轴方向做简谐运动的表达式为y＝5 sin(5πt)cm，下列说法正确的是(　　) A.在t＝0时质点P的振动方向沿x轴负方向 B.在0~1 s内，质点P通过的路程为0.5 m C.该波沿x轴正方向传播，波速为5 m/s D.x＝2.0 m处的质点Q与质点P的位移方向总相反 10.如图甲所示，一列简谐横波沿x轴传播，t1时刻的波形图如图甲所示，质点A从t1＋0.3 s时刻开始计时，振动图像如图乙所示，则下列说法中正确的是(　　) A.该简谐横波沿x轴正方向传播 B.该简谐横波波速为10 m/s C.在t1＋0.5 s时刻，质点A的加速度比质点B的大 D.从时刻t1再经过0.4 s，质点A沿x轴正方向迁移0.8 m 11.在t＝0时刻向平静水面的O处投下一块石头，水面波向东西南北各个方向传播开去，当t＝0.8 s时水面波向西刚好传到M点，如图所示(图中只画了东西方向，南北方向没画出)，OM的距离为0.6 m，振动的最低点N距原水平面12 cm，则以下分析正确的是(　　) A.该水面波的波长为0.6 m B.t＝0.7 s时O点的运动方向向上 C.t＝1.0 s时刻M点和O点的速度大小相等方向相反 D.t＝2.4 s时刻N点处于平衡位置 12.(多选)一列简谐横波沿x轴正方向传播，t＝0时刻的波形如图中实线所示，t＝0.1 s时刻的波形如图中的虚线所示。波源不在坐标原点，P是传播介质中离坐标原点2.5 m 处的一个质点。则以下说法正确的是(　　) A.波的频率可能为12.5 Hz B.波的传播速度可能为50 m/s C.质点P的振幅为0.1 m D.在t＝0.1 s时刻与P相距5 m处的质点也一定沿y轴正方向振动 三、非选择题：(共4小题，共42分。) 13.(10分)在利用发波水槽得到水面波形的实验中： (1)(4分)如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。  (2)(6分)如图c所示，用实线表示波峰、虚线表示波谷来描述波的干涉图样，两列波的振幅都为10 cm，波速和波长都分别为1 m/s和0.2 m，C点为AB连线的中点。则图示时刻C点的振动方向　　　　 (选填“向上”或“向下”)，从图示时刻再经过0.25 s时，A点经过的路程为　　　　 cm。  14.(8分)如图甲所示，在xOy平面内有两波源S1、S2分别位于x1=-9 m、x2=16 m处，两波源沿垂直xOy平面的z轴方向做简谐运动，两波源的振动图像分别如图乙、丙所示，两列波的波速均为2.5 m/s。则两列波相遇叠加后，y轴上点M(0，12 m)处质点的振动相互　　　　　(填“加强”或“减弱”)，x轴上S1、S2区间内(不包含波源位置)有　　　　　个振动加强点。  15.(10分)(2025·北京丰台期末)如图所示，坐标原点处有一质点做振幅A＝10 cm的简谐运动，形成一列自左向右传播的简谐横波，在t＝0时刻x＝4 cm处质点刚开始振动。质点P、Q平衡位置的坐标分别是(2 cm，0)、(9 cm，0)，已知在t1＝0.2 s时，P质点第一次位于波峰。求: (1)这列波的周期T和传播速度v; (2)画出t2＝0.6 s时的波形图; (3)从t＝0时刻起，质点Q第一次位于波峰所经历的时间t及通过的路程s。 16.(14分)(2025·青岛市高二期中)如图所示，在xOy平面内，有两个沿与xOy平面垂直的z轴方向做简谐运动的波源S1和S2分别位于(-2 m，0)和(4 m，0)处。已知两列波的振幅均为4 cm，波速均为2 m/s，波长均为3 m。平面内的P点(未画出)到S1和S2的距离均为6 m。t=0时刻，S1自平衡位置开始沿z轴负方向振动，S2自平衡位置开始沿z轴正方向振动。求： (1)(4分)波源S1的振动方程。 (2)(4分)x轴上两波源间振动加强点的横坐标。 (3)(5分)若将S2振动的频率变为原来的，其余条件不变，从t=0开始，经过多长时间P点第一次偏离平衡位置的位移为负向最大值。 （2019）人教版高中物理选择性必修一第三章检测卷 （参考答案） 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 D D B C A C C BD BD BC BC ABC 1.答案　D 解析　在横波中质点的振动方向与波的传播方向垂直，纵波中质点的振动方向与波的传播方向共线，A错误;在波的传播中各质点只是在各自的平衡位置附近做简谐运动，并不会随波迁移，B错误;如果波源停止振动，波还会继续传播下去，C错误;波是振动形式的传播，不仅能够传递能量，而且在振动中加载着信息，D正确。 2.答案　D 解析　当障碍物或孔的尺寸与水波的波长相比差不多、或者小于波长时，才能发生明显的衍射现象;由图可知，狭缝A以及挡板D的尺寸与水波的波长差不多，所以狭缝A和挡板D处能发生明显的衍射现象;狭缝B处的尺寸远大于波长，该处不容易发生明显的衍射现象，故A、B错误，D正确;水波遇到挡板C时会发生衍射现象，但由于挡板C的尺寸远大于波长，所以衍射现象不明显，故C错误。 3.答案　B 解析　由于汽车b靠近测速仪a，根据多普勒效应，汽车b接收到的超声波频率大于f0，故A错误；超声波被汽车b反射时，汽车b相当于超声波由汽车b向测速仪a传播的波源，由于多普勒效应，测速仪a接收到汽车b的反射波频率大于f0，故B正确；波速由介质决定，超声波被汽车b反射后，传播速度大小不变，波长不变，故C、D错误。 4.答案　C 解析　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A错误;纵波的传播速度较快，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横波振动，故B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C正确;根据题意可知9t＝4(t＋05)，该次地震中心与测试点距离为x＝9t＝36 km，故D错误。 5.答案　A 解析　由题意，当P向下运动到平衡位置时，Q刚好运动到下方最大位移处，有λ＝0.15 m(n＝0，1，2，3，…)，解得λ＝ m(n＝0，1，2，3，…)，当n＝0时，λ＝0.60 m，当n＝1时，λ＝0.12 m，故B、C、D错误，A正确。 6.答案　C 解析　d点是波峰与波谷相遇，振动减弱，振幅为零，故保持静止，故C正确;b点是波峰与波峰相遇，c点是波谷与波谷相遇，它们均属于振动加强点，由于每列波的振幅是5 cm，则b点相对平衡位置高10 cm，c点相对平衡位置低10 cm，所以b、c两点的竖直高度差为20 cm，故A、B、D错误。 7.答案　C 解析　该声波检测器是利用声波干涉原理设计的，A错误;若由图甲逆时针旋转右侧出口管道θ角度时，探测到的声波强度依然是最弱，B错误;由于顺时针方向旋转右侧出口管道θ，探测到声波强度第一次达到最弱，故两列波的波程差Δx＝2Rθ，根据波的干涉原理则有Δx＝λ，联立解得λ＝4Rθ，D错误;根据波长、频率、波速的关系v＝λf，解得该列波的频率f＝，C正确。 8.答案　BD 解析　由图像可以观察到当do完成2个周期时，sol完成3个周期，故do和sol的周期之比约为T1∶T2＝3∶2，故A错误;根据f＝可知，do和sol的频率之比约为2∶3，故B正确;由于两列波都是声波，都在空气中传播，故在空气中传播的速度相同，故C错误;根据λ＝vT可知，do和sol在空气中传播的波长之比等于周期之比，为3∶2，故D正确。 9.答案　BD 解析　由质点P的振动方程可知在t＝0时质点P的振动方向沿y轴正方向，质点不会随波迁移，只会在平衡位置垂直传播方向上下振动，故A错误;该波的周期为T＝ s＝0.4 s，在0~1 s内，即2T时间内，质点P通过的路程s＝10A＝50 cm＝0.5 m，故B正确;根据同侧法结合A选项可知该波沿x轴负方向传播，波速为v＝ m/s＝5 m/s，故C错误;x＝2.0 m处的质点Q与质点P的距离为，所以它们的位移方向总是相反，故D正确。 10.答案　BC 解析　由图乙可知，该波的周期为T＝0.4 s，由图甲可知，该波的波长是λ＝4 m，则波速为v＝＝10 m/s，故B正确;质点A从t1到t1＋0.3 s经历了T，t1＋0.3 s时刻在正向最大位移处，则t1时刻质点A位于平衡位置向下振动，采用波形平移的方法可知波形沿x轴负方向传播，故A错误;在t1＋0.5 s时刻，质点A在负向最大位移处，加速度达最大值;B位于平衡位置，加速度为零，故C正确;质点不会随波迁移，故D错误。 11.答案　BC 解析　由题图知，OM的距离为半个波长，可知波长为1.2 m，A错误;根据上下坡法可判断，在t＝0.7 s时O点的运动方向向上，B正确;M点和O点相距半个波长，振动步调相反，所以速度大小相等方向相反，C正确;在t＝0.8 s时N点在波谷的位置，由于T＝0.8 s，解得T＝1.6 s，所以在t＝2.4 s时，N又回到波谷，D错误。 12.答案　ABC 解析　波沿x轴正方向传播，则t＝nT＋(n＝0，1，2，3，…)，周期为T＝ s(n＝0，1，2，3，…)，频率为f＝ Hz(n＝0，1，2，3，…)，所以波的频率可能为12.5 Hz(n＝1)，选项A正确;波速为v＝＝10(4n＋1) m/s(n＝0，1，2，3，…)，波的传播速度可能为50 m/s(n＝1)，选项B正确;由题图可知振幅A＝0.1 m，选项C正确;波沿x轴正方向传播，t＝0.1 s，质点P沿y轴正方向振动，左侧与P相距5 m 处的质点沿y轴负方向振动，选项D错误。 13.答案　(1)衍射　干涉　(2)向下　100 解析　(1)波绕过障碍物继续传播的现象是波的衍射现象，故题图a说明波发生了明显的衍射现象。频率相同的两列波相遇时，当波程差为波长的整数倍时振动加强，当波程差为半个波长的奇数倍时振动减弱，使有的地方振动加强，有的地方振动减弱，且加强和减弱的区域交替出现，故题图b是发生了干涉现象。 (2) B点处于波谷，A点处于波峰，波由B向A传播，此时C处于平衡位置，经过四分之一周期，波谷传播到该点，知题图所示时刻C点的振动方向向下。波的周期T== s=0.2 s，质点在一个周期内振动经过的路程等于4倍的振幅，经过0.25 s时，A点经过的路程等于5倍的振幅，A点是振动加强点，振幅为20 cm，则s=100 cm。 14.答案　减弱　10 解析　波长为λ=vT=2.5×2 m=5 m，由题图乙、丙可知，两波源振动步调相反，所以波程差等于半波长奇数倍时振动加强，等于半波长偶数倍时振动减弱，由于MS1= m=15 m，MS2= m=20 m，所以MS2-MS1=5 m=2·，则点M(0，12 m)处质点的振动减弱；由于振动加强点的波程差Δx=(2n+1)·(n=0，±1，±2…)，则x轴上S1、S2区间内(不包含波源位置)质点的波程差满足-25 m<Δx<25 m，解得n=-5，-4，-3，-2，-1，0，1，2，3，4，即x轴上S1、S2区间内(不包含波源位置)有10个振动加强点。 15.(10分) 答案　(1)0.8 s　0.05 m/s　(2)见解析图(3)1.6 s　30 cm 解析　(1)简谐波向右传播，则点P向上运动，在t1＝0.2 s时，P质点第一次位于波峰，则T＝t1 解得T＝0.8 s 由图可知波长为λ＝4 cm 则波速为v＝＝0.05 m/s。 (2)t2＝0.6 s时的波形图如图。 （3） 当x＝1 cm处质点的振动传递到Q点时，Q点位于波峰， 则有t'＝×0.01 s＝1.6 s， t＝0时刻x＝4 cm处的质点向下振动，则Q点的起振方向向下，路程为s＝3A＝30 cm。 16.答案　(1)z=-4sin t cm　(2)-1.25 m、0.25 m、1.75 m、3.25 m　(3)12.375 s 解析　(1)波的周期为T==1.5 s 根据振动的一般方程可知z=-Asin t 代入数据解得z=-4sin t cm (2)两波源振动方向相反，x轴上的振动加强点满足Δx=(2k+1)(k=0，±1，±2…)，|Δx|≤6 m 解得横坐标为-1.25 m、0.25 m、1.75 m、3.25 m (3)S1的波谷传递到P点用时t1=+(+n)T=3.375+1.5n (s) S2的周期为T'=T=2.5 s S2的波谷传递到P点用时t2=+(+m)T'=4.875+2.5m (s) 其中m、n都为正整数，t1=t2时，两列波的波谷同时传到P点，故当n=6，m=3时，P点第一次偏离平衡位置的位移为负向最大值，可知此时t=t1=t2=12.375 s。 第1页 共3页 学科网（北京）股份有限公司 $