第3章 机械波（单元测试）（Word版）-【未来密码】2026-2027学年高中物理选择性必修第一册关键能力提升同步学案（人教版）

**基本信息** 本试卷为高中物理第三章机械波单元复习卷，以生活情境与实验探究为载体，全面覆盖机械波核心知识，注重物理观念建构与科学思维培养。 **题型特征** |题型|题量/分值|知识覆盖|命题特色| |----|-----------|----------|----------| |单选题|10题/40分|波的传播（第1题）、干涉衍射（第3、8题）、多普勒效应（第9、10题）|结合健身抖绳、降噪耳机等生活情境，设教材改编题（第8题），强化物理观念| |非选择题|5题/60分|实验现象分析（第11题）、波速波长计算（第12题）、波形图综合应用（第13-15题）|以发波水槽实验、水波传播等为情境，设计多过程计算（第15题），突出科学思维与探究能力|

第三章 机械波 班级_____ 姓名_____ 学号_____ 成绩_____ 题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 一、单选题(共 10 题，每题 4 分，共 40 分) 1. 如图所示, 健身者在公园以每分钟 60 次的频率上下抖动长绳的一端，长绳自右向左呈现波浪状起伏，可近似为单向传播的简谐波. 长绳上 、 两点平衡位置相距 ， 时刻 点位于波谷， 点位于波峰，两者之间还有一个波谷. 下列说法正确的是 ( ) 第 1 题 A. 波长为 B. 波速为 C. 时刻, 点速度最大 D. 长绳自右向左单向传播的简谐波为纵波 2. 某时刻一声源 形成的声波同时在空气和水中传播,一段时间后的波形可能为 ( ) A.B. C.D. 3. 如图所示是某款主动降噪耳机的工作原理示意图. 下列说法正确的是 ( ) 第 3 题 A. 环境噪声是横波 B. 降噪耳机应用了波的干涉 C. 降噪耳机应用了波的衍射 D. 降噪耳机应用了波的多普勒效应 4. 下列说法错误的是 ( ) A. 简谐波在一个周期内传播的距离是其振幅的 4 倍 B. 在机械波传播过程中，各质点振动的周期、起振方向都相同 C. 一切波都能发生衍射现象 D. 多普勒效应中, 波源的频率不发生变化 5. 质点 沿竖直方向做简谐运动,某时刻 开始振动,经过 在绳上形成的波传到质点 时的波形如图所示,已知 相距 , 相距 . 则 ( ) 第 5 题 A. 质点 开始振动时向上运动 B. 时质点 在平衡位置且振动方向向下 C. 这列波的传播速度大小为 D. 两质点之间 (不包括 ) 与质点 振动状态完全相同的点还有两个 6. 一列简谐横波沿 轴正方向传播,某时刻的波形图如图所示. 其中 为介质中的三个质点,下列说法正确的是 ( ) 第 6 题 A. 该时刻，质点 的速度在增大 B. 该时刻，质点 的速度方向沿 轴负方向 C. 经过 周期后,质点 移动到质点 的位置 D. 从此刻开始,质点 比质点 先回到平衡位置 7. 以质点 为波源的机械波在绳上传到质点 时的波形如图所示, 下列说法正确的是 ( ) 第 7 题 A. 绳波是纵波 B. 点的起振方向朝下 C. 当 点停止振动时,绳波不会立即消失 D. 质点 可能运动到质点 的位置 8. (教材改编题) 如图所示为利用发波水槽得到的水面波形图. 下列对图中呈现现象描述正确的是 ( ) 甲 乙 丙 丁 第 8 题 A. 甲是干涉，乙是折射 B. 乙是反射, 丙是衍射 C. 甲是干涉, 丙是折射 D. 甲是衍射, 丁是反射 9. 下列关于机械波的说法正确的是 ( ) A. 发生多普勒效应时，波源的频率发生了变化 B. 发生稳定干涉现象的两列波的频率一定相同 C. 波发生反射时, 波的频率不变, 但波长、波速发生变化 D. 只有当障碍物的尺寸与波长差不多或比波长小时, 才会发生衍射现象 10. 露天音乐会现场, 主音箱发出的声波遇到舞台前方的大型立柱发生明显衍射.下列关于衍射后声波变化的说法正确的是 ( ) A. 声波波长变短，导致高频声音更容易被观众区接收 B. 声波频率升高，使后排听众感觉音调突然变化 C. 声波在空气中的传播速度保持不变，仍约为 D. 声波振幅显著增大，使得立柱后面各处观众感觉音量增强 二、非选择题(共 5 题，共 60 分. 其中第 12 题 ～第 15 题解答时请写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤, 只写出最后答案的不能得分；有数值计算时，答案中必须明确写出数值和单位) 11. (10 分) 在利用发波水槽得到水面波形的实验中: 第 11 题 (1)如图甲所示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)如图乙所示，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 ， 波速和波长分别为 和 点为 连线的中点. 则图示时刻 点的振动方向_____(选填“向上”或“向下”)，从图示时刻再经过 时, 点经过的路程为_____ . 第 11 题 (3) 水面各点的振动均为_____. A. 自由振动，频率由水体自身性质决定 B. 自由振动，频率由波源决定 C. 受迫振动，频率由水体自身性质决定 D. 受迫振动，频率由波源决定 12. (12 分) 湖面上停着 、 两条小船，它们相距 ，都可以视作质点. 一列可以视为简谐波的水波正在湖面上沿 连线从 向 传播，每条小船每分钟全振动 12 次. 当 船位于波峰时， 船正好经过平衡位置向上运动. (1) 求每条小船上下浮动的周期. (2)求这列水波可能的波长. (3)如果两船之间有且只有一个波峰，求这列水波的波速. 13.(12 分)一列沿 轴负方向传播的简谐横波，在 时刻的波形图如图所示，此时坐标为 的质点刚好开始振动， 质点的坐标为 . 在 时刻, 质点首次位于波峰位置, 质点的坐标是 . 从 时刻开始计时. (1)求这列波的传播速度. (2)若经 时间 质点第一次到达波谷，求 . (3)求 时 质点的路程和位移. 第 13 题 14. (12 分) 如图所示,两波源分别位于 和 处,连续不断地发出两列分别沿 轴正方向和负方向传播的简谐横波,波速均为 ，振幅均为 (图中纵坐标被放大了). 图中描绘的是 时刻两列波的图像. (1)经过多长时间两列波相遇? (2)在图中画出 时 到 之间的波的图像. (3)求 内 处质点运动的路程. 第 14 题 15. (14 分) 如图所示,一列简谐横波沿 轴传播,实线是这列波在 0 时刻的波形，虚线是这列波在 时刻的波形. (1)若这列波的波速大小为 ，求波传播的方向. (2)若这列波的周期为 ，且 ，求这列波的波速. (3)若波速为 ，求 处的质点从 时刻开始计时的振动方程. 第 15 题 学科网（北京）股份有限公司 $ 第三章 机械波 班级_____ 姓名_____ 学号_____ 成绩_____ 题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 一、单选题(共 10 题，每题 4 分，共 40 分) 1. 如图所示, 健身者在公园以每分钟 60 次的频率上下抖动长绳的一端，长绳自右向左呈现波浪状起伏，可近似为单向传播的简谐波. 长绳上 、 两点平衡位置相距 ， 时刻 点位于波谷， 点位于波峰，两者之间还有一个波谷. 下列说法正确的是 ( ) 第 1 题 A. 波长为 B. 波速为 C. 时刻, 点速度最大 D. 长绳自右向左单向传播的简谐波为纵波 【答案】 C 【解析】由题意可知, 的平衡位置相距 ,同时在 与 之间还出现一个波谷,则有 ,可得 , A 错误; 抖动频率为 次 ,波长 ,则波速 错误; 波的周期为 点在 时刻处于波峰 (振动位移最大、速度为 0 ,过 0 . (即 ) 后, 点将通过平衡位置,速度最大, 正确; 绳波中质点的振动方向与波的传播方向相互垂直，属于横波而非纵波，D 错误. 故选 C. 2. 某时刻一声源 形成的声波同时在空气和水中传播,一段时间后的波形可能为 ( ) A.B. C.D. 【答案】A 【解析】波的传播中频率由波源决定，所以传播方向上空气中质点的振动频率等于水中质点的振动频率；由于声波在空气中的速度小于在水中传播的速度,根据 可知声波在空气中传播的波长小于声波在水中传播的波长；由于是同一个声源引起的振动，则一段时间后的波形可能为 A. 故选 A. 3. 如图所示是某款主动降噪耳机的工作原理示意图. 下列说法正确的是 ( ) 第 3 题 A. 环境噪声是横波 B. 降噪耳机应用了波的干涉 C. 降噪耳机应用了波的衍射 D. 降噪耳机应用了波的多普勒效应 【答案】 B 【解析】环境噪声的声波是纵波, A 错误; 降噪耳机应用的是声波的干涉相消的原理, B 正确, C、D 错误. 故选 B. 4. 下列说法错误的是 ( ) A. 简谐波在一个周期内传播的距离是其振幅的 4 倍 B. 在机械波传播过程中，各质点振动的周期、起振方向都相同 C. 一切波都能发生衍射现象 D. 多普勒效应中, 波源的频率不发生变化 【答案】 A 【解析】简谐波在一个周期内传播的距离等于波长 ,而振幅 是质点振动的最大位移,两者无直接倍数关系, A 错误; 机械波中各质点做受迫振动, 周期由波源决定, 起振方向与波源相同，B正确；衍射是波的固有特性，一切波均能发生衍射，C正确；多普勒效应中，波源频率不变，观察者接收频率变化, D 正确. 本题选错误的，故选 A. 5. 质点 沿竖直方向做简谐运动,某时刻 开始振动,经过 在绳上形成的波传到质点 时的波形如图所示,已知 相距 , 相距 . 则 ( ) 第 5 题 A. 质点 开始振动时向上运动 B. 时质点 在平衡位置且振动方向向下 C. 这列波的传播速度大小为 D. 两质点之间 (不包括 ) 与质点 振动状态完全相同的点还有两个 【答案】 【解析】因波传到质点 时,质点 的振动方向向下,可知质点 开始振动时向下运动, A 错误; 这列波的传播速度大小为 正确；由波形图可知,质点 只振动了 后就停止了振动,可知 时质点 在平衡位置不动, 错误; 此时刻 间的质点不振动, 而 之间没有与质点 振动状态完全相同的质点,则 两质点之间 (不包括 ) 不存在与质点 振动状态完全相同的点, D 错误. 故选 C. 6. 一列简谐横波沿 轴正方向传播,某时刻的波形图如图所示. 其中 为介质中的三个质点,下列说法正确的是 ( ) 第 6 题 A. 该时刻，质点 的速度在增大 B. 该时刻，质点 的速度方向沿 轴负方向 C. 经过 周期后,质点 移动到质点 的位置 D. 从此刻开始,质点 比质点 先回到平衡位置 【答案】 B 【解析】根据“上下坡”法可知,该时刻质点 向远离平衡位置的方向振动，速度减小， 错误；根据“上下坡”法可知， 该时刻质点 沿 轴负方向振动，即速度方向沿 轴负方向, B 正确; 质点只能在各自的平衡位置附近振动, 不会随波的迁移而迁移,因此,经过 周期后,质点 到达其波谷,而不是到达质点 的位置, 错误; 根据上述分析可知,质点 向远离平衡位置的方向振动,质点 由波谷向平衡位置振动,所以质点 比质点 先回到平衡位置, D 错误. 故选 B. 7. 以质点 为波源的机械波在绳上传到质点 时的波形如图所示, 下列说法正确的是 ( ) 第 7 题 A. 绳波是纵波 B. 点的起振方向朝下 C. 当 点停止振动时,绳波不会立即消失 D. 质点 可能运动到质点 的位置 【答案】C 【解析】绳波中质点的振动方向与波的传播方向垂直,属于横波,不是纵波, A 错误; 波传到 点时,由同侧法可知 点的振动方向向上, 因为波源的起振方向与刚传到的质点的振动方向相同，所以 点的起振方向向上， 错误；波源停止振动后，已经传播出去的波不会立即消失，还会继续传播，C 正确; 在机械波传播过程中，质点只在自己的平衡位置附近振动，不会随波迁移，所以质点 不可能运动到质点 的位置, D 错误. 故选 C. 8. (教材改编题) 如图所示为利用发波水槽得到的水面波形图. 下列对图中呈现现象描述正确的是 ( ) 甲 乙 丙 丁 第 8 题 A. 甲是干涉，乙是折射 B. 乙是反射, 丙是衍射 C. 甲是干涉, 丙是折射 D. 甲是衍射, 丁是反射 【答案】 C 【解析】频率相同的两列波相遇, 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, 所以有的地方振动加强, 有的地方振动减弱, 且加强区和减弱区交替出现, 这个现象就是干涉现象, 如图甲所示; 波绕过障碍物继续传播的现象就是波的衍射现象，如图乙所示；当介质不同，波的传播会发生折射，如图丙所示；当波遇到障碍物时，会发生反射现象，如图丁所示. 故选 C. 9. 下列关于机械波的说法正确的是 ( ) A. 发生多普勒效应时，波源的频率发生了变化 B. 发生稳定干涉现象的两列波的频率一定相同 C. 波发生反射时, 波的频率不变, 但波长、波速发生变化 D. 只有当障碍物的尺寸与波长差不多或比波长小时, 才会发生衍射现象 【答案】 B 【解析】发生多普勒效应时, 波源的频率没有发生变化, 只是观察者接收到的频率与波源的频率不同, A 错误; 根据干涉条件可知, 发生稳定干涉现象的两列波的频率一定相同, B 正确; 波发生反射时, 波的频率不变, 在同一种介质中运动，所以波速不变，则波长也不变，C 错误；任何情况下波都可以发生衍射现象, 只有当障碍物的尺寸与波长差不多或比波长小时, 才会发生明显的衍射现象, D 错误. 故选 B. 10. 露天音乐会现场, 主音箱发出的声波遇到舞台前方的大型立柱发生明显衍射.下列关于衍射后声波变化的说法正确的是 ( ) A. 声波波长变短，导致高频声音更容易被观众区接收 B. 声波频率升高，使后排听众感觉音调突然变化 C. 声波在空气中的传播速度保持不变，仍约为 D. 声波振幅显著增大，使得立柱后面各处观众感觉音量增强 【答案】C 【解析】波长由波速和频率决定, 衍射不改变频率和波速，故波长不变，A 错误；频率由波源决定，衍射不改变频率， 后排听众不会感觉音调突然变化，B 错误；声波在空气中的传播速度由介质决定，衍射不改变介质，故速度仍约为 正确; 衍射后声波能量分散,振幅可能减弱而非显著增大, D 错误. 故选 C. 二、非选择题(共 5 题，共 60 分. 其中第 12 题 ～第 15 题解答时请写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤, 只写出最后答案的不能得分；有数值计算时，答案中必须明确写出数值和单位) 11. (10 分) 在利用发波水槽得到水面波形的实验中: 第 11 题 (1)如图甲所示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)如图乙所示，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 ， 波速和波长分别为 和 点为 连线的中点. 则图示时刻 点的振动方向_____(选填“向上”或“向下”)，从图示时刻再经过 时, 点经过的路程为_____ . 第 11 题 (3) 水面各点的振动均为_____. A. 自由振动，频率由水体自身性质决定 B. 自由振动，频率由波源决定 C. 受迫振动，频率由水体自身性质决定 D. 受迫振动，频率由波源决定 【答案】( 1 )衍射( 2 分 ) 干涉( 2 分 )( 2 )向下( 2 分 ) 100( 2 分) (3)D(2 分) 【解析】(1)波绕过障碍物继续传播的现象就是波的衍射现象，故 a 图样说明发生了明显的衍射现象.频率相同的两列波相遇, 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 b 图样是发生了干涉现象. ( 2 )B 点处于波谷， 点处于波峰，波由 向 传播，此时 处于平衡位置，经过四分之一周期,波谷传播到该点,可知 点的振动方向向下. 波的周期 ,质点在一个周期内振动的路程等于 4 倍的振幅，经过 时，走过的路程等于 5 倍的振幅， 点是振动加强点，振幅等于 ，则 . (3)水面各点的振动均为受迫振动，频率由波源决定. 故选 D. 12. (12 分) 湖面上停着 、 两条小船，它们相距 ，都可以视作质点. 一列可以视为简谐波的水波正在湖面上沿 连线从 向 传播，每条小船每分钟全振动 12 次. 当 船位于波峰时， 船正好经过平衡位置向上运动. (1) 求每条小船上下浮动的周期. (2)求这列水波可能的波长. (3)如果两船之间有且只有一个波峰，求这列水波的波速. 【答案】(1) (3) 【解析】(1) 每条小船每分钟全振动 12 次,则周期为 (3 分). (2)令 两船间距为 ，由于 船位于波峰时，B 船正好经过平衡位置向上运动，则有 ,解得 , (1 分). (3)如果两船之间有且只有一个波峰，则 ，波速为 ，解得 (1 分). 13.(12 分)一列沿 轴负方向传播的简谐横波，在 时刻的波形图如图所示，此时坐标为 的质点刚好开始振动， 质点的坐标为 . 在 时刻, 质点首次位于波峰位置, 质点的坐标是 . 从 时刻开始计时. (1)求这列波的传播速度. (2)若经 时间 质点第一次到达波谷，求 . (3)求 时 质点的路程和位移. 第 13 题 【答案】 ( 1 )0.05 m/s ( 2 )1.4 s ( 3 )36 cm -4 cm，方向沿 轴负方向 【解析】(1) 由波形图可知,波长 (1分)，由于波沿 轴负方向传播，根据波形平移法可知 0 时刻 点向下振动，经过 个周期首次到达波峰位置，由此可知 ,解得 ,故波速为 (1 分). ( 2 )因波长为 ，故经过一个周期 机械波刚好传播到 质点,根据传播方向可知 点向 轴正方向振动. 质点 再经 的时间到达波谷,因此 (4 分). (3) 根据波形图和起振方向,易得 ,故 质点的路程为 质点的位移为 (1 分),方向沿 轴负方向 (1 分). 14. (12 分) 如图所示,两波源分别位于 和 处,连续不断地发出两列分别沿 轴正方向和负方向传播的简谐横波,波速均为 ，振幅均为 (图中纵坐标被放大了). 图中描绘的是 时刻两列波的图像. (1)经过多长时间两列波相遇? (2)在图中画出 时 到 之间的波的图像. (3)求 内 处质点运动的路程. 第 14 题 【答案】(1)2 s(2)见解析(3)4 m 【解析】(1)两列波相遇经过的时间 时两列波分别传播的距离为 ,即左侧波传到 的位置,右侧波传到 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 0，则波形如图所示(必须有描画的痕迹，尤其8 m 到 24 m 之间)(4 分). 第 14 题答图 (3)根据 可以求得周期 (2 分)，波传播到 处需要 (1 分)，此后该点振动了 ，两列波叠加在此处是加强的，振幅为 (1 分)，该点振动通过的路程为 4 个振幅，则运动的路程为 (1 分). 15. (14 分) 如图所示,一列简谐横波沿 轴传播,实线是这列波在 0 时刻的波形，虚线是这列波在 时刻的波形. (1)若这列波的波速大小为 ，求波传播的方向. (2)若这列波的周期为 ，且 ，求这列波的波速. (3)若波速为 ，求 处的质点从 时刻开始计时的振动方程. 第 15 题 【答案】 ( 1 )波沿 轴负方向传播( 2 )若波沿 轴正方向传播，波速为 ,若波沿 轴负方向传播,波速为 【解析】(1)由图像可知，该波的波长 (1 分),若波速大小为 ,在 内波传播的距离为 ,因为 (2 分),所以波沿 轴负方向传播 (1 分). 波在一个周期内传播的距离是一个波长,由 可知,波传播距离为 ,当波向 轴正方向传播时,波传播距离为 ,波速为 (2 分); 当波向 轴负方向传播时,波传播距离为 ,波速为 (3 分). (3)若波速大小为 ，在 内波传播的距离为 ,所以波沿 轴正方向传播 (2 分)，质点振动的周期 (1 分)，则质点振动方程为 (2 分). 学科网（北京）股份有限公司 $