考案 (3) 第三章机械波-【成才之路·考案】2026-2027学年高中物理选择性必修1同步新课程学习指导（人教版）

新 物理选择性必修·第一册R 4.（2022·辽宁卷)一列简谐横波沿x轴正方向传 教 考案（三） 播，某时刻的波形如图所示，关于质点P的说法 材 习、究、练、测四位一体 正确的是 第三章 机械波 A.该时刻速度沿y轴正方向 園 B.该时刻加速度沿y轴正方向 (时间：75分钟满分：100分) 警 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 C此后子周期内通过的路程为A 的四个选项中，只有一个选项符合题意。)】 D.此后周期内沿x轴正方向迁移为 1.音箱装饰布网既美观又能阻止灰尘进入音箱内部，但是它又有不 数 利的一面，对于音箱发出的声音来说，布网就成了障碍物，它阻碍 5.一列简谐横波在均匀介质中沿x轴负方向传播，已知x=子入处质 了声音的传播，造成了声音失真，有的生产厂家就把装饰布网安 装了子母扣，这样听音乐时就可以把布网卸下来，从而获得高保 点的振动方程为y=Acos ,则1-子T时刻的波形图正确的是 真的听觉效果。听同样的音乐不卸下布网和卸下布网相比较，你 樊 认为声音损失掉的主要是 A.高频部分 B.低频部分 C.中频部分 D.不能确定 .我.g 2.如图是两列周期为0.2s,振幅为5cm的同种横 波相遇时某一时刻的情况，实线表示波峰，虚线 表示波谷，弧AB与CD的间距为1m,E为AC、 6.（2025·佛山市高二期中)某同学设计了如图甲所示的地震测量 B BD连线的交点。则下列说法正确的是( 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 A.两列波遇到宽为3m的障碍物，不会发生衍 Y方向上位移传感器先出现图像，经过0.5s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 射现象 播速度是6km/s,S波的传播速度是4km/s,则 B.两列波的波速大小均为5m/s C.E点为振动减弱点 位移传感器 D.E点在1s内运动的路程为2m 光滑重球 OSAAA. 3.(2025·广东佛山期末)某新能源汽车开启最新技术的“隐私声 弹簧 盾”功能后，司机将无法听到后排乘客说话的内容。“隐私声盾” wwMO 系统能采集后排乘客的声音信号，并通过司机头枕音箱发出自适 甲 乙 应的抵消声波，将对话声音抵消，从而屏蔽90%以上的后排对话 A.X方向传感器接收到的是P波振动 南 信息，提高驾驶员的专注度，同时保护后排乘客的隐私。下列说法 B.该地震波的振动周期是0.1s 正确的是 C.该次地震中心与测试点距离10km D.两重球处于平衡位置时弹簧弹力均为0 7.一列简谐横波沿直线由P向Q传播，相距21m y/cm 的P、Q两处的质点振动图像如图中P、Q所示， 10 韵 则 A.“隐私声盾”技术运用了多普勒效应 A.该波的振幅是20cm B.抵消声波与后排说话声波的频率相同 B.该波的波长可能是12m C.抵消声波比后排说话声波的传播速度快 C.该波的波速可能是10m/s D.抵消声波与后排说话声波的相位差为零 D.该波由P传播到Q最短历时3.5s 273 P21 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，有多个选项符合题意，全部选对的得6分，选对但 不全的得3分，错选或不答的得0分。)】 8.坐标原点有一波源沿y轴振动，形成沿x轴 ↑Jy/cm 正方向传播的简谐横波，如图所示。已知波 10 速为10m/s,下列说法正确的是 4 x/m A.这列波的波长是4m -10 B.这列波的振幅是20cm C.波源振动的频率为2.5Hz D.波源振动的频率为10Hz 9.将材料相同但粗细不同的绳1和绳2连接在一起，上下持续抖动 绳1的一端，形成一列向右传播的简谐波，t=0时刻的波形图如图 所示。已知图中相邻竖直平行线之间的距离相等，波在绳1中的 周期为T。下列说法正确的是 HH4I A.波在绳2中的周期也为T B.波在绳1中的传播速度与绳2中的传播速度相同 C.再经过2T时间，绳2中的质点a刚开始向下运动 D.再经过3.5T时间后，质点b的运动情况与质点a的运动情况完 全相同 10.有两列简谐横波的振幅都是10cm,传播速度大小相同。0点是 实线波的波源，实线波沿x轴正方向传播，波的频率为3Hz;虚线 波沿x轴负方向传播。某时刻实线波刚好传到x=12处的质 点，虚线波刚好传到x=0处的质点，如图所示，则下列说法正确 的是 ) 个y/cm 10 5 101112 x/m -10 A.实线波和虚线波的频率之比为3：2 B.平衡位置x=6m处的质点此刻振动速度为零 C.平衡位置x=6m处的质点此刻振动速度最大 D.平衡位置x=6m处的质点始终处于振动加强区，振幅为 20 cm 三、非选择题（本题共5小题，共54分。） 13.(10分)一振动片以频率∫做简谐振动时，固定在 15.(15分)如图所示，一列简谐横波沿x轴传播，1=0.2s时刻的波 11.(8分)(2026·运城高二阶段练习)如图所示，甲图为某一列简 振动片上的两根细杆同步周期性地触动水面上α 形如图中实线所示，1=0.5s时刻的波形如图中虚线所示，t=0 谐波t=0时刻的图像，乙图为这列波上P点从这一时刻起的振 b两点，两波源发出的波在水面上形成稳定的干涉 时刻，x=2m处的质点正处在波谷，周期T>0.5s,求： 动图像，求： 图样。c是水面上的一点，a、b、c间的距离均为l,a“ ◆y/m 如图所示。已知除c点外，在ac连线上还有其他振幅最大的点， 0.1.20.30.417 其中距c最近的点到c的距离为g。求： 345678,910xm -1-0.50 -10 -10 (1)波的波长； (1)这列波传播的方向及传播的速度： 分 (2)波的传播速度大小。 (2)从t=0时刻开始，波传播3s时间，x=2m处的质点运动的 (1)波的传播方向和波速大小： 路程为3m,则这列波的振幅为多大？x=2m处的质点在t= (2)画出经过2.3s后波的图像，并求出t=2.3s时P质点的位 2.5s时的位移为多少？ 移和0~2.3s内P质点运动的路程。 14.(13分)一列简谐横波沿直线传播，在传播方向上有P、Q两个质 点，它们相距8m,当t=0时，P、Q的位移恰好是正向最大值，且 12.(8分)一列简谐横波在1=0时刻的波形如图所示，已知该波沿 P、Q之间只有一个波谷。t=0.6s时，P、Q两点正好都处在平衡 x轴负方向传播，此时振动形式刚传到P点，在t2=2.8s时，质 位置，且P、Q之间只有一个波峰和一个波谷，且波峰距Q点的距 点P刚好第二次出现波峰，求： ↑ylem 离第一次为子，试求： (1)波由P传至Q,波的周期； (2)波由Q传到P,波的速度大小（结果保留2位有效数字）； -6f- (3)波由Q传到P,从t=0时开始观察，哪些时刻P、Q间(P、Q 除外)只有一个质点的位移大小等于振幅。 (1)此波的周期T及波速v; (2)前8s内，质点Q的路程。 P275 D27642.C由题图可知，质点振动的周期为2s,经计算得频率为0.5Hz,振幅为5m,所以A、B 错误；t=1.7s时的位移为负，加速度为正，速度为负，因此C正确；t=0.5s时质点在平 B 0 衡位置，回复力为零，但所受合外力不一定为0，如单摆，D错误。 10.CD 当弹力最大时，小球处在最低点，则从小球处在最低点开始计时，故A错误：小球 3.B振子在从M点向N点运动的过程中，动能先增大后减小，A错误；由对称性可知，振 处在平衡位置时，弹簧的弹力为F,,由F=mg得，小球的质量m= -,故B错误：由 子在O、P间与0、Q间的运动时间相等，B正确；由对称性可知，振子运动到P、Q两点时， 位移等大反向，C错误：振子在从M点向N点运动的过程中，加速度先减小后增大，D F-图像知，周期T=号，放C正确：据受力的对称性可得：，-%=mg-P,结合 错误。 F1=mg,解得Fm=2F1-F2,故D正确。 4D甲、乙两振子的周期T=子=Q05,甲经过25×10's即为半个周期，路程为5 11.(1)g'=gsin0(2)113.3(3)0.976 解析：(1)对摆球受力分析，可知平板倾角为0时，单摆周期公式中的等效重力加速度g 2A=40cm,则振幅A=20cm,A错误；对甲振子，0=2织=40元ad/s,故振动方程为x= =mgsin 0 =gsin0。 m 20sin(40m)cm,B错误；若甲对乙的相位差为受，可知乙振动的相位为40mt-受，故乙振 (2)因为秒表示数如图所示，可得其读数为t=90s+23.3s=113.3s 子振动的初相为-受，C错误；若作出甲，乙两振子的振动图像，由图像可知，一个周期内 (3)由单摆周期公式T=2π ,可得了-“，由图我可知上=4代入数据，可得 图像有两个交点，故一个周期内，甲、乙两振子两次位移相同，D正确。 l≈0.976m。 5.B做受迫振动的物体的频率等于驱动力的频率，单摆振动时的频率由驱动力的频率决12.(1)0.75(2)D(3)BD(4)9.86(5)摆长少加了球的半径 定，与单摆的固有频率无关，当驱动力频率等于单摆的固有频率时，单摆的振幅最大，发 解析：(1)根据游标卡尺的读数规则，可知小球的直径为d=7mm+0.1×5mm= 生共振，选项A错误；由题图可知，甲、乙两个单摆的固有频率之比为1：2，则由T= 7.5mm=0.75cmg f (2)为了减小实验误差，摆线要选择细些且伸缩性小些的，A不符合题意；为了减小实验 -2加√仁可知，1-子则老有单樱放在同一地点，则甲，乙两单的摆长之比为 误差，摆球尽量选择质量大些且体积小些的，B不符合题意；为了减小实验误差，应控制 摆球在竖直面内摆动，C不符合题意：为了减小实验误差，应从摆球经过最低点开始计 4：1:若两单摆摆长相同放在不同的地点，则甲、乙两单摆所处两地的重力加速度之比为 时，D符合题意。 1:4,选项B正确，C结误：在地面附近，秒摆的摆长为1=-1m透项D错误。 (3)根据单摆的周期公式，即T=2m√ L 6.Ct=0.5s时，由运动方程x=5sim2mt+受em,可知x=-5am,振子的位移最大，故 A错误；t=1.5s时，x=-5cm,振子的位移最大，由F=-=ma,可知振子的加速度最 可得重力加速度为g=4如L, T2 大，故B错误：T=2红-2知s=1.0,当t=0时，x=5m,即振子位于N点，当1=2.25s= 在摆球质量过大、其他准确的情况下，不影响重力加速度大小的测量，A错误：摆动中， 摆线上端松动，导致摆长增大，从而使摆长测量值偏小，重力加速度测量值小于实际值， 24T时，x=0,振子的速度沿x轴负方向，放C正确；t=0到1=1.5s的时间内，41= B正确：计时开始时，未及时按下秒表，导致周期测量值偏小，重力加速度测量值大于实 际值，C错误；误将50次全振动记录为49次，导致周期测量值变大，重力加速度测量值 多，振子通过的路程为：=61=6×5cm=30cm,故D错误。 小于实际值，D正确。 7.D两小球的运动周期及速度大小与质量无关，B、C错误：小球甲做简谐运动，周期T= 4)根据单的周期公式，即T=2√，可得L=T 4π √一，对忆受力分析结合牛顿运动定律有mgam0=m票L2s血0，解得宁=0as0,A 由数学知识可知，L-T图线的斜率为k=吕 =4元，代入数据，可得g=9.86m/。 错误，D正确。 8D由图像可知，：72=2：1，根据公式1=2年√厂若两单提在同-一地点g相同。 (5)根据单摆的周期公式，即T=2π√ L ,可得L=总T,由图线可知，有横截距，故可 能出现了摆长少加了摆球的半径的失误。 则两单摆摆长之比为lm:2=4:1,故A错误，B正确；若两单摆摆长相等，则所在星球 的重力加速度之比为g甲：g2=1:4,故C错误，D正确 13.(1)x=0.08sin（(mt+）m(2)1.6m 9.BD弹簧振子在水平方向B、C之间振动，如图所示。若振子开始计时时先向右振动，有 解析：(1)简谐运动振动方程的一般表达式为 (4+2)s=4T,则振子的振动周期为T=4×(4+2)=18s,若振子计时开始先向 x=Asin(wt+po） 根据题给条件有A=0.08m 左振动，设振子的振动周期为T,有(4+)s=子T,解得T=6s,故B,D正确。 w=2mf=2m×0.5rad/s=πrad/s 2834 D28 所以x=0.08sin(πt+po)m 将1=0时，=008m代入解得9，=受 故振动方程为x=0.0 8sin+受)m。 (2)周期为T=了 =2s,故109内通过的路程是s=7×4M=9×4×0.08m=1.6m。 2 14.0.2 T-π 解析：A球是单摆模型，其摆到最低点的时间为=4=2√g 对B球，根据牛顿第二定律有：mg-F:=ma 报据运动学公式有1=之4， 两球运动时间关系：t=tg E=0.2。 联立解得f:=0.2mg, 15.(1)1.8s(2)0.36m(3)5:4 解析：(1)由乙图像可知，单摆完成一次全振动的时间为T=1.8s。 (2)由乙图可知，小球在OP左侧摆动时，单摆的周期为T=2s,由周期公式T= 店 解得该单摆摆线的长度为L=1m 小球在OP右侧绕着P点摆动时，周期为7，=1.6s,由周期公式工，=2m√名 L 解得该单摆碰到钉子后的摆长为'= 2方m 故钉子的位置P距离悬点O的距离△L=L-L' 代入数据得△L=0.36m。 (3)设单摆在OP左侧摆动的最大偏角为0，在OP右侧摆动的最大偏角为02，由数学 知识可得=2 Lain号6-2Lsmg 2 由机械能守恒定律得mgL(1-cos01)=mgL'(1-cos02) 由数学方法可解行码-子 考案（三） 1.A由"=f知，波速一定时，频率越高、波长越小，越不易发生衍射现象，故布网阻挡的 是高频部分，所以A正确。 2.D衍射现象是一切波所特有的现象，两列波遇到宽为3m的障碍物，会发生衍射现象， A错误；弧AB与CD的间距为1m,则这两列波的波长入=2m,根据波速公式得：=宁= 10m/s,B错误；由题图可知，两列波的波峰能同时到达E点，所以该点振动加强，C错误； E点为振动加强点，其振幅为10m,则1s内运动的路程为s=0.2×4M=2m,D正确。 3.B“隐私声盾”利用的是两列声波相互干涉的原理，故A错误；由于两列声波需要相互 干涉，故抵消声波与后排说话声波的频率相同，故B正确：机械波的传播速度与介质有 44 关，故抵消声波与后排说话声波的传播速度一样快，故C错误；抵消声波与后排说话声波11.(1)沿x轴正方向传播5m/s(2)波形图见解析10cm230cm 相互抵消，在干涉点处的振动相位差为π的奇数倍，故D错误。故选B。 解析：(1)根据振动图像，下一时刻该质点向y轴负方向振动，结合波的图像，该波沿x 4.A波沿x轴正方向传播，由“同侧法”可知，该时刻质点P的速度方向沿y轴正方向，加 轴正方向传播。波速为= 分=5。 速度沿y轴负方向，选项A正确，B错误；在该时刻质点P不在特殊位置，则在4周期内 (2)经过2.3s即5三个周期，其波形图为 4 的路程不等于A,选项C错误：质点只能在自己平衡位置附近振动，而不随波迁移，选项 D错误。 5.D根据题意可知，t=子T时，在子A=A+子1处的质点处于y=Am x/ Am(牙·子)=4c()=0,则此时质点位于平衡位置：下一时刻，该质点向上运动。 根据波形图可知，t=2.3s时P质点的位移为s=10cm 根据题意，横波沿x轴负方向传播，根据同侧法判断可知，A、B、C错误，D正确。故选D。 6.BP波的传播速度较快，根据题意经过0.5s后X方向上位移传感器也开始出现图像， 路程为'=5子×41=230cm 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= 12.(1)1.6s2.5m/s(2)72cm 0.5s,解得T=0.1s,故B正确；根据题意可知6km/s×t=4km/s×(t+0.5s),该次地 解析：(1)该波沿x轴负方向传播，可知质点P在0时刻向下振动，由题意可得2=4T+T, 3 震中心与测试点距离为x=6km/s×t=6km,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。 则此波的周期T=1.6,由波形图知，该波的波长A=4m,则波速。=六，解得 7.B由题图知，该波的振幅为A=l0cm,A错误；在t=0时刻， 2.5 m/so 质点Q经过平衡位置向上运动，质点P位于波谷，波由P向 Q传播，画出P、Q间可能的最简波形如图所示。考虑到波在 (2)波传播到0的时间为4=-2m,=32s, 空间上的周期性，P、Q间距离与波长的关系为△x= 质点Q的振动时间为t=t#-△t=8s-3.2s=4.8s, (a+Aa-01,2).得到波长为A=-n 又n=无=48=3，则质点Q的路程为s=3×44=72cm。 84 84 =3m(n=0,12,…),当n=1时入=2m,B正确：波速为a=宁=4n)×4s= 13.(子(2) 21 4n+3m/s(n=0,1,2,…),因n为整数，u不可能等于10m/s,C错误；该波由P传播到Q 解析：(1)如图，设距c点最近，振幅最大的点为d点，a与d的距离为 T,b与d的距离为2，波长为A, d 的时间为=(n+)7=(4n+3)s(n=0,12,…),则6不可能等于3.5s,D错误。 则2-T1=A① 8.AC由题图可知，这列波的波长是4m,振幅是10cm,故A正确，B错误；根据波长、频率 由几何关系有=1--2 与波速的关系式=得，波源振动的频率为f=飞=2.5Hz,故C正确，D错误。 r22=(r1sin60)2+(l-r1cos60)2③ 9.AC简谐波在介质中传播，质点受迫振动，振动周期都等于波源周期，故绳1和绳2周期 联立①2③式并代入题给数据得入=子。④ 都为T,故A正确：由图可知，波在绳1和绳2中的波长不同，根据口=今可知，波在绳1 (2)波的频率为f,设波的传播速度为v,有u=f入⑤ 中的传播速度与绳2中的传播速度不同，故B错误；由图可知，再经过2T时间，波刚好传 联立④⑤式得=。 播到质点α，质点a的起振方向与图中刚开始振动的质点一样，由于波向右传播，则质点 a向下运动，故C正确；再经过3.5T时间后，质点a向上运动，质点b向下运动，故D 14.(1)0.8s(2)3.3m/s(3)t=1.2ns(n=0,1,2…) 解析：(1)由题意，t=0时的波形如图(a)所示，t=0.6s时的波形如图(b)所示： 错误。 10.AC由波形图可知，实线波的波长为4m,虚线波的波长为6m,传播速度大小相同，由 入=可知，实线波和虚线波的频率之比为：：=入虚：入实=3：2，A正确：实线波和 a 虚线波对平衡位置x=6m处质点的速度方向都是沿y轴正方向，此刻振动速度最大，B 若波从P传向Q,则1=3工，从而得 错误，C正确：由于两列波频率不同，所以平衡位置x=6m处的质，点不是始终处于振动 4 加强区，D错误。 T=0.8s。 P2854 2 (2)若波从Q传向P,则t=人T,从而得T=2.4s, 4 波速=≈3.3m/s CT0=u)9忆1三光·w=1￥译性明鲫鲜士常VY彩明浮y一回字0》 2…)。 15.(1)这列波沿+x方向传播，传播的速度10m/s(2)这列波的振幅为0.2m,x=2m处 的质点在：=25时的位移为-号。 解析：(1)周期T>0.5s,因此从实线到虚线的时间间隔△t=0.3s<T 假设波沿x轴负方向传播，则。T=0.3s 8 求得T=0.48s 将实线波形沿x轴正方向平移x=&gx8m=号m的波形为1=0时刻的波形，此波形 0.2 10 表明x=2处的质点不在波谷，因此假设不成立，则这列波沿+x方向传播， gr=0.3: 求得T=0.8s 波传播的速度=分=I0m/s。 T (2)由于1=3s=3子7 振动的路程5=33×4A=3m 4 解得A=0.2m 该质点的振动方程为y=-0.2c0s 8(m) 当t=2.5s时，质点的位移为y=-10m0 考案（四） 1.B在圆孔由大到小调节过程中，当孔较大时，光沿直线传播，在屏上得到圆形亮斑；当孔 的直径减小到足够小时，产生光的衍射现象，屏上将出现明、暗相间的亮环，当孔继续减 小到完全闭合，没有光到达屏上时，屏上完全黑暗。故选项B正确。 2.C光源S到缝S、S2的光程差为实验所用光波波长的1.5倍，S、S2到P。处的路程一 样，则光源S到P。处的光程差就等于光波波长的1.5倍，所以是暗条纹：光屏上P,点到 S2、S,的光程差为实验所用光波波长的2.5倍，则光源S到P,处的光程差等于光波波 长，所以为亮条纹。故选C。 3.C要检查玻璃板上表面是否平整，具体为：当两反射光的路程差（即膜厚度的2倍）是 半波长的偶数倍，出现明条纹，是半波长的奇数倍，出现暗条纹，若条纹是直的则板平整， 若条纹发生弯曲，则玻璃板不平整，所以干涉形成的条纹是α板的下表面和b板的上表 面的反射光干涉产生的。故C正确，A、B、D错误。 4.C汽车灯光应从右面射向自行车尾灯，光在尾灯内部左表面发生全反射，使自行车后面 的汽车司机发现前面有自行车，避免事故的发生。故选C。 864