第三章 机械波 单元测试卷 -2026-2027学年高二上学期物理人教版选择性必修第一册

第三章 机械波 单元综合测试卷 2026-2027学年度高二上学期物理人教版选择性必修第一册（试卷版） 学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________ （考试时间：75分钟 试卷满分：100分） 注意事项： 1．本试卷分第I卷（选择题）和第II卷（非选择题）两部分。答卷前，考生务必将自己的班级、姓名、学号填写在试卷上。 2．回答第I卷时，选出每小题答案后，将答案填在选择题尾的答题表中。 3．回答第II卷时，将答案直接写在试卷上。 第Ⅰ卷（选择题 共43分） 一、选择题（本题共10小题，共43分。在每小题给出的四个选项中，第1~7题中只有一项符合题目要求，每小题4分，第8~10题有多项符合题目要求，全部选对的得5分，选对但不全的得3分，有选错的得0分） 1．关于机械波，下列说法中正确的是 A．机械波的振幅与波源振动的振幅不相等 B．在波的传播过程中，介质中质点的振动频率等于波源的振动频率 C．在波的传播过程中，介质中质点的振动速度等于波的传播速度 D．在机械波的传播过程中，离波源越远的质点振动的周期越大 2．一列简谐波某时刻的波形如图中实线所示。经过0.5s后的波形如图中的虚线所示。下列说法正确的是（　　） A．质点N向上振动 B．0.5s末，质点M可能运动到处 C．在0. 5s内，质点M的路程可能为20cm D．波的传播速度可能为 3．振动和波存在于我们生活的方方面面，图（a）是救护车在向右行驶，A、B两人都听到了救护车发出的警笛声；图（b）是宋代科学家沈括在《梦溪笔谈》中记录的“古琴正声”实验：剪小纸人放在需要调整音准的弦上，然后拨动另一个音调准确的琴上对应的琴弦，同样地拨动力度下，小纸人晃动越明显代表音调越准确。下列说法正确的是（　　） A．图（a）中，A、B两人听到警笛声的频率相同 B．图（a）中，B听到的警笛声比A听到的更尖锐 C．图（b）“古琴正声”实验的原理是共振 D．图（b）“古琴正声”实验的原理是波的干涉 4．如图所示，小明同学通过手机蓝牙功能和教室电脑连接，然后利用频率发生器输入的声音信号，讲台上方一对扩音器开始发出声音，然后绕教室走了一圈。下列说法正确的是（　　） A．小明同学会听到声音发生忽强忽弱的变化 B．两个扩音器的音量必须相同，才能发生干涉现象 C．小明同学听到的声音波速和环境中其他声音波速不相同 D．关闭一个音响，小明同学迅速跑开，听到声音音调升高 5．一根软绳平放时与x轴重合，绳的左端在坐标原点O处，用手握住绳的左端上下抖动，在绳上形成简谐波。从开始抖动计时，形成的波形如图所示，波刚好传播到处，关于这段波动过程，下列判断正确的是（　　） A．绳左端起振的方向为y轴正方向 B．手的抖动先快后慢 C．绳波传播的速度为20m/s D．时，手抖动的频率为5Hz 6．坐标原点的波源在时发出一列简谐波，沿x轴正向传播。在时，该列波的最前端刚好到达B点，此时AB段的波形如图所示，下列判断正确的是（　　） A．波长为3.5 m B．波速为0.5 m/s C．再经过4 s，B处质点运动到C处 D．时，B处质点准备向y轴正方向运动 7．位于的波源从时刻开始振动，形成的简谐横波沿轴正负方向传播，在时波源停止振动，时的部分波形如图所示，其中质点的平衡位置，质点的平衡位置下列说法正确的是（   ） A．时，波源的位移为负 B．沿轴正负方向传播的波发生干涉 C．时，质点沿轴正方向振动 D．在到时间内，质点运动总路程是 8．我们常用以下实验装置观察水波的干涉现象。在水槽中，波源是固定在同一个振动片上的两根细杆，当振动片振动时，固连在振动片上的两根完全相同的细杆周期性的击打水面，并且两细杆击打的深度和频率完全相同，可看作两个波源。这两列波相遇后，在它们的重叠区域会形成如图甲所示的稳定干涉图样。如图乙所示，振动片以周期做简谐运动时，两细杆同步周期性地击打水面上的A、B两点，两波源发出的水波在水面上形成稳定的干涉图样。若以线段为直径在水面上画一个半圆，半径与垂直。除点外，圆周上还有其他振幅最大的点，其中在点左侧距点最近的加强点为点。已知半圆的直径为，，，，则（　　） A．沿着圆弧A到C应有振动减弱点5处 B．水波的波长为 C．水波的传播速度为 D．若减小振动片振动的周期，点可能变为振动减弱 9．在某次地震中，勘测人员勘测到在地震波中有一列横波，这列横波沿x轴方向传播，x = 0.8 m处质点的振动图像如图甲所示，t = 0.15 s时部分波形图如图乙所示，下列说法正确的是（　　） A．该简谐横波沿x轴正方向传播 B．该简谐横波传播速度为4 m/s C．x = 0.8 m处的质点比x = 0处的质点振动滞后0.3 s D．t = 0.45 s时，x = 0处的质点对应的位移为 10．正弦波因其数学简洁性、物理可实现性及能量集中特性，成为自然界和工程技术中最基础的“通用语言”。图中的实线是一列正弦波在某时刻的波形曲线，虚线是0.5s后它的波形曲线，则（　　） A．该波的周期可能为0.4s B．该波的波速大小可能为10m/s C．该波的波长可能为8m D．该波的波速大小可能为22m/s 第Ⅱ卷（非选择题 共57分） 二、非选择题（本部分共5小题，满分57分，其中第11题8分，12题7分，13题10分，14题14分，15题18分，除了第11、12题外每小题需写出必要的解题步骤，只有答案不得分） 11．在利用发波水槽得到水面波形的实验中: (1)下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) 如图所示 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10cm，波速和波长分别为1m/s和0.2m，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0.25s时，A点经过的路程为 cm． 12．在日常生活中经常需要精确测量密闭容器内液体的体积，某研究小组做了如下研究：如图所示，实验使用的长方体容器内部的底面积为，高为。在容器顶部镶嵌一个利用超声波测距离的传感器，该传感器测量时，默认超声波在空气中的传播速度为。 (1)若传感器竖直向下发出超声波与接收到反射波的时间间隔为，可知容器内液面到顶部的距离为________，容器内液体的体积为_________； (2)研究小组在实验中发现，传感器测量液面距顶部的高度与实际高度存在偏差，通过查资料发现超声波在空气中的传播速度与温度有关，并获得下表中的数据。 温度 5 20 35 50 超声波速度 324 333 342 351 360 根据表中的数据可以判断，在环境温度为时超声波速度_________，若传感器测得液面距顶部的高度为，则实际液面距顶部的高度为_________。（结果保留三位有效数字） 13．两列简谐横波甲、乙在同一均匀介质中分别沿x轴正方向和负方向传播，波速为0.4m/s。两列波的波源分别位于x1=-0.4m和x2=1.4m处，振幅为4cm。如图所示为t=0时刻两列波的图像，此时平衡位置在x3=0和x4=1.2m的M、N两个质点刚开始振动。 (1)写出横波乙波源的振动方程； (2)质点P的平衡位置处于x5=0.4m处，求2.5s内质点P运动的路程。 14．如图甲所示，a、b为一列简谐横波上平衡位置相距6m的两个质点，两质点的振动图像如图乙所示，实线为a质点的振动图像，虚线为b质点的振动图像。求这列波可能的传播速度。 15．如图甲所示，在平静湖面上的某处发生振动时，会形成沿水面传播的水波，将该水波视为简谐横波。若在波的某一传播方向上相距4m的A、B两处分别有甲、乙两个小木块，两木块随波上下运动，其中甲木块的振动图像如图乙所示。某时刻，当甲木块运动到波峰时，乙木块恰好运动到波谷，求： (1)此时刻， A、B两处的甲、乙两木块竖直方向的高度差； (2)这列水波的波长； (3)若此时A、B两处的甲、乙两木块之间只有一个波峰，这列水波的传播速度的大小（结果保留两位有效数字）。 试卷第1页（共3页） 试卷第1页（共3页） 学科网（北京）股份有限公司 $ 第三章 机械波 单元综合测试卷 2026-2027学年度高二上学期物理人教版选择性必修第一册（解析版） 学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________ （考试时间：75分钟 试卷满分：100分） 注意事项： 1．本试卷分第I卷（选择题）和第II卷（非选择题）两部分。答卷前，考生务必将自己的班级、姓名、学号填写在试卷上。 2．回答第I卷时，选出每小题答案后，将答案填在选择题尾的答题表中。 3．回答第II卷时，将答案直接写在试卷上。 第Ⅰ卷（选择题 共43分） 一、选择题（本题共10小题，共43分。在每小题给出的四个选项中，第1~7题中只有一项符合题目要求，每小题4分，第8~10题有多项符合题目要求，全部选对的得5分，选对但不全的得3分，有选错的得0分） 1．关于机械波，下列说法中正确的是 A．机械波的振幅与波源振动的振幅不相等 B．在波的传播过程中，介质中质点的振动频率等于波源的振动频率 C．在波的传播过程中，介质中质点的振动速度等于波的传播速度 D．在机械波的传播过程中，离波源越远的质点振动的周期越大 【答案】B 【详解】试题分析：机械波的振幅，周期和频率同产生机械波的振源质点（以及其它质点）的是相同的，故AD错；B是正确的；但质点在自己的平衡位置附近振动是做变速运动，但机械波在同一介质中通常传播速度不变，则C错； 2．一列简谐波某时刻的波形如图中实线所示。经过0.5s后的波形如图中的虚线所示。下列说法正确的是（　　） A．质点N向上振动 B．0.5s末，质点M可能运动到处 C．在0. 5s内，质点M的路程可能为20cm D．波的传播速度可能为 【答案】D 【详解】A．波传播的方向未知，无法确定N点的振动方向，故A错误； B．介质中的质点在平衡位置做简谐运动，不随波迁移，故B错误； D．若波向右传播，波运动的位移可能为 波速 若波向左传播，运动的位移可能为 波速 可知当波向左传播且n=1时，速度为，故D正确； C．0.5s可能是或，一个周期内质点振动的路程为，所以质点M的路程可能为 （n=0、1、2、3...） 或 （n=0、1、2、3...） 当n取整数时路程不可能为20cm，故C错误。 故选D。 3．振动和波存在于我们生活的方方面面，图（a）是救护车在向右行驶，A、B两人都听到了救护车发出的警笛声；图（b）是宋代科学家沈括在《梦溪笔谈》中记录的“古琴正声”实验：剪小纸人放在需要调整音准的弦上，然后拨动另一个音调准确的琴上对应的琴弦，同样地拨动力度下，小纸人晃动越明显代表音调越准确。下列说法正确的是（　　） A．图（a）中，A、B两人听到警笛声的频率相同 B．图（a）中，B听到的警笛声比A听到的更尖锐 C．图（b）“古琴正声”实验的原理是共振 D．图（b）“古琴正声”实验的原理是波的干涉 【答案】C 【详解】AB．根据多普勒效应，图（a）救护车向右运动的过程中，A听到警笛声的频率大于车发出的频率，B听到警笛声的频率小于车发出的频率，因此 则A、B两人听到警笛声的频率不同，音调“尖锐”对应频率更高，A听到的频率更高更尖锐，AB错误； CD．同样地拨动力度下，小纸人晃动越明显代表音调越准确，小纸人所在的琴弦发生了共振，C正确，D错误。 故选C。 4．如图所示，小明同学通过手机蓝牙功能和教室电脑连接，然后利用频率发生器输入的声音信号，讲台上方一对扩音器开始发出声音，然后绕教室走了一圈。下列说法正确的是（　　） A．小明同学会听到声音发生忽强忽弱的变化 B．两个扩音器的音量必须相同，才能发生干涉现象 C．小明同学听到的声音波速和环境中其他声音波速不相同 D．关闭一个音响，小明同学迅速跑开，听到声音音调升高 【答案】A 【详解】A．在行走过程中，两个扩音器发出频率相同的声波相互叠加，从而出现加强区与减弱区，小明同学会听到声音发生忽强忽弱的变化，故A正确； B．发生干涉的条件之一是两列波的频率相同，与音量无关，故B错误； C．声波属于机械波，波速与介质有关，在相同环境下波速相同，故C错误； D．根据多普勒效应，关闭一个音响，小明同学迅速跑开，小明远离声源，单位时间内接收到的完整的波的个数会减少，即接收到的波的频率变小，故听到声音音调降低，故D错误。 故选A。 5．一根软绳平放时与x轴重合，绳的左端在坐标原点O处，用手握住绳的左端上下抖动，在绳上形成简谐波。从开始抖动计时，形成的波形如图所示，波刚好传播到处，关于这段波动过程，下列判断正确的是（　　） A．绳左端起振的方向为y轴正方向 B．手的抖动先快后慢 C．绳波传播的速度为20m/s D．时，手抖动的频率为5Hz 【答案】C 【详解】A．根据同侧法可知，在右端的质点起振方向向下，所以绳左端起振的方向为y轴负方向，故A错误； B．波在同一种均匀介质中传播速度不变，根据图像可知，后来的波长变短，根据可知，后来的频率增大，所以手的抖动先慢后快，故B错误； C．根据波速计算公式可得，故C正确； D．波从2m传播到6m的时间为 所以时，手抖动的频率等于频率增大后的频率，为，故D错误。 故选C。 6．坐标原点的波源在时发出一列简谐波，沿x轴正向传播。在时，该列波的最前端刚好到达B点，此时AB段的波形如图所示，下列判断正确的是（　　） A．波长为3.5 m B．波速为0.5 m/s C．再经过4 s，B处质点运动到C处 D．时，B处质点准备向y轴正方向运动 【答案】B 【详解】A．由图可知，则波长为λ=2m，A错误； B．波速为，B正确； C．质点只能在自己平衡位置附近振动，而不随波迁移，C错误； D．根据“同侧法”可知，时，B处质点准备向y轴负方向运动，D错误。 故选B。 7．位于的波源从时刻开始振动，形成的简谐横波沿轴正负方向传播，在时波源停止振动，时的部分波形如图所示，其中质点的平衡位置，质点的平衡位置下列说法正确的是（   ） A．时，波源的位移为负 B．沿轴正负方向传播的波发生干涉 C．时，质点沿轴正方向振动 D．在到时间内，质点运动总路程是 【答案】C 【详解】A．由图可知，波的波长，由题意可知0.1s内波传播四分之一波长，可得 解得 由波形图可知，时，如果波源还在振动，此时处于波峰位置，由于 可知波源的起振方向向上；由于，可知时，波源处于平衡位置上方且向上运动，即位移为正，故A错误； B．波从波源发出后，沿轴正负方向传播的波不会相遇，不会发生干涉，故B错误； C．波的波速 波源停止振动到质点a停止振动经历的时间 即时，质点a还在继续振动，根据 可知时，质点在平衡位置上方沿轴正方向振动，故C正确； D．波传到质点所需的时间 在0到1s内，质点振动的时间为 则质点b运动总路程，故D错误。 故选C。 8．我们常用以下实验装置观察水波的干涉现象。在水槽中，波源是固定在同一个振动片上的两根细杆，当振动片振动时，固连在振动片上的两根完全相同的细杆周期性的击打水面，并且两细杆击打的深度和频率完全相同，可看作两个波源。这两列波相遇后，在它们的重叠区域会形成如图甲所示的稳定干涉图样。如图乙所示，振动片以周期做简谐运动时，两细杆同步周期性地击打水面上的A、B两点，两波源发出的水波在水面上形成稳定的干涉图样。若以线段为直径在水面上画一个半圆，半径与垂直。除点外，圆周上还有其他振幅最大的点，其中在点左侧距点最近的加强点为点。已知半圆的直径为，，，，则（　　） A．沿着圆弧A到C应有振动减弱点5处 B．水波的波长为 C．水波的传播速度为 D．若减小振动片振动的周期，点可能变为振动减弱 【答案】AC 【详解】B．在点左侧距点最近的加强点为点，DB与AD的长度差为波长，由几何知识可得 解得，故B错误； A．圆弧AC上，减弱点的条件是 圆弧AC上任意一点到A、B的波程差范围 可得取值为，可知沿着圆弧A到C应有振动减弱点5处，故A正确； C．水波的传播速度为，故C正确； D．若减小振动片振动的周期，C点与两波源的距离相等，距离差为零，一定仍为振幅最大的点，故D错误。故选AC。 9．在某次地震中，勘测人员勘测到在地震波中有一列横波，这列横波沿x轴方向传播，x = 0.8 m处质点的振动图像如图甲所示，t = 0.15 s时部分波形图如图乙所示，下列说法正确的是（　　） A．该简谐横波沿x轴正方向传播 B．该简谐横波传播速度为4 m/s C．x = 0.8 m处的质点比x = 0处的质点振动滞后0.3 s D．t = 0.45 s时，x = 0处的质点对应的位移为 【答案】AB 【详解】A．由甲图得当t = 0.15 s后，x = 0.8 m处质点将向下振动，根据同侧法可知，横波沿x轴正方向传播，A正确； B．由甲图可知T = 0.4 s，由乙图可知λ = 1.6 m，则波传播速度 B正确； C．由于 即x = 0.8 m处的质点比x = 0处的质点振动滞后0.2 s，C错误； D．由图可知波的振动方程为 由于x = 0.8 m比x = 0滞后0.2 s，则t = 0.45 s时x = 0处质点对应的纵坐标和x = 0.8 m处质点在t = 0.65 s时的纵坐标相同，所以把t = 0.65 s代入甲图振动方程中解得 D错误。 故选AB。 10．正弦波因其数学简洁性、物理可实现性及能量集中特性，成为自然界和工程技术中最基础的“通用语言”。图中的实线是一列正弦波在某时刻的波形曲线，虚线是0.5s后它的波形曲线，则（　　） A．该波的周期可能为0.4s B．该波的波速大小可能为10m/s C．该波的波长可能为8m D．该波的波速大小可能为22m/s 【答案】ABD 【详解】ABC．由图可知，波长 若该波沿方向传播，则有（，，，，） 解得（，，，，） 当时 根据 解得（，，，，） 当时，AB正确，C错误； D．若该波沿方向传播，则有（，，，，） 解得（，，，，） 当时，，故D正确。 故选ABD。 第Ⅱ卷（非选择题 共57分） 二、非选择题（本部分共5小题，满分57分，其中第11题8分，12题7分，13题10分，14题14分，15题18分，除了第11、12题外每小题需写出必要的解题步骤，只有答案不得分） 11.在利用发波水槽得到水面波形的实验中: (1)下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) 如图所示 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10cm，波速和波长分别为1m/s和0.2m，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0.25s时，A点经过的路程为 cm． 【答案】 衍射 干涉 向下 100 【详解】(1) [1]波绕过障碍物继续传播的现象就是波的衍射现象，故图a说明发生了明显的衍射现象． [2]当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，故图b是发生了干涉现象． (2) [3] 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C点的振动方向向下． [4]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0.25s时，走过的路程等于5倍的振幅，A点是振动加强点， A=20cm 则 s=100cm 12．在日常生活中经常需要精确测量密闭容器内液体的体积，某研究小组做了如下研究：如图所示，实验使用的长方体容器内部的底面积为，高为。在容器顶部镶嵌一个利用超声波测距离的传感器，该传感器测量时，默认超声波在空气中的传播速度为。 (1)若传感器竖直向下发出超声波与接收到反射波的时间间隔为，可知容器内液面到顶部的距离为________，容器内液体的体积为_________； (2)研究小组在实验中发现，传感器测量液面距顶部的高度与实际高度存在偏差，通过查资料发现超声波在空气中的传播速度与温度有关，并获得下表中的数据。 温度 5 20 35 50 超声波速度 324 333 342 351 360 根据表中的数据可以判断，在环境温度为时超声波速度_________，若传感器测得液面距顶部的高度为，则实际液面距顶部的高度为_________。（结果保留三位有效数字） 【答案】 0.255 0.745 354 0.501 【详解】(1)[1]超声波传到液面时的时间 则距离 [2]容器内液体的体积 ． (2)[3]由题表中数据可知，温度每增加15℃，速度增加，则可知，温度每增加1℃，速度增加量 所以，当温度为40℃时，速度 [4]根据测量原理可知 而实际液面距顶部的高度 联立解得 13．两列简谐横波甲、乙在同一均匀介质中分别沿x轴正方向和负方向传播，波速为0.4m/s。两列波的波源分别位于x1=-0.4m和x2=1.4m处，振幅为4cm。如图所示为t=0时刻两列波的图像，此时平衡位置在x3=0和x4=1.2m的M、N两个质点刚开始振动。 (1)写出横波乙波源的振动方程； (2)质点P的平衡位置处于x5=0.4m处，求2.5s内质点P运动的路程。 【答案】(1) (2)16cm 【详解】（1）根据题意可知 所以 所以横波乙波源的振动方程为 （2）甲波从M点传播到0.4m处的距离为 时间 乙波从N点传播到0.4m处的距离为 时间为 两个波振动频率相同、振动方向相反，距离差为 所以0.4m处的质点是振动减弱点，2s后P点振幅为0，则 0.4m处的质点通过的路程为 14．如图甲所示，a、b为一列简谐横波上平衡位置相距6m的两个质点，两质点的振动图像如图乙所示，实线为a质点的振动图像，虚线为b质点的振动图像。求这列波可能的传播速度。 【答案】向右传播时，（，1，2，…）；向左传播时，（，1，2，…） 【详解】由图乙可知，质点振动的周期； 当波向右传播时，点振动经传到点，则a、b两质点间的距离满足（，1，2，…） 解得 根据 得（，1，2，…） 当波向左传播时，同理可得，a、b两质点间的距离满足（，1，2，…） 解得 根据 得（，1，2，…） 15．如图甲所示，在平静湖面上的某处发生振动时，会形成沿水面传播的水波，将该水波视为简谐横波。若在波的某一传播方向上相距4m的A、B两处分别有甲、乙两个小木块，两木块随波上下运动，其中甲木块的振动图像如图乙所示。某时刻，当甲木块运动到波峰时，乙木块恰好运动到波谷，求： (1)此时刻， A、B两处的甲、乙两木块竖直方向的高度差； (2)这列水波的波长； (3)若此时A、B两处的甲、乙两木块之间只有一个波峰，这列水波的传播速度的大小（结果保留两位有效数字）。 【答案】(1)0.32m (2)（） (3)1.7m/s 【详解】（1）根据振动图像可知，此列波的振动为 当甲处于波峰时，乙恰好处于波谷，故此时刻，A、B两处的甲、乙竖直方向的高度差为 （2）当甲运动到波峰时，乙恰好运动到波谷，设甲、乙之间距离为半波长的奇数倍，则（） 解得列水波的波长为（） （3）此时A、B两处的甲、乙两木块之间只有一个波峰，即 有 解得 根据振动图像可知，波的周期为 这列水波的传播速度为 试卷第1页（共3页） 试卷第1页（共3页） 学科网（北京）股份有限公司 $