2025年高中物理人教版选择性必修第一册（第三章 机械波）同步训练
一、单选题
1．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．驱动力的频率越接近物体的固有频率时物体振动的振幅越大
C．波发生反射时，波的频率不变，但波长、波速发生变化
D．发生明显衍射的条件是障碍物的尺寸比波长大或差不多
2．关于机械波的说法不正确的是（ ）
A．相邻的质点要相互做功
B．机械波在真空中也能传播
C．波源开始时怎样振动，其他质点开始时就怎样振动
D．除波源外，波中各质点都做受迫振动
3．图示是一列简谐波沿x轴正方向传播的某时刻的波形。a位于正向最大位移处，b恰好处于平衡位置，经过Δt=时间，下列关于a、b两个质点所通过的路程sa、sb的关系的说法正确的是（ ）
A．sa=sb B．sa
4．关于介质中质点的振动方向和波的传播方向，下列说法中正确的是（ ）
A．在横波中二者方向有时相同 B．在横波中二者方向一定相同
C．在纵波中二者方向有时相同 D．在纵波中二者方向一定不同
5．某同学注意到手机摄像头附近有一个小孔，查阅手机说明后知道手机内部小孔位置处安装了降噪麦克风。进一步翻阅技术资料得知：降噪麦克风通过降噪系统产生与外界噪声相位相反的声波，与噪声叠加从而实现降噪的效果。若用简谐横波模拟声波，下图是理想情况下的降噪过程，实线对应环境噪声，虚线对应降噪系统产生的等幅反相声波。则（ ）
A．降噪声波与环境噪声的频率不相等
B．降噪过程可以消除通话时的所有背景杂音
C．降噪过程实际上是声波发生了干涉
D．P点经过一个周期传播的距离为一个波长
6．下列哪些现象不是由声音的反射形成的（ ）
A．夏天下雨时，我们总是先看到闪电，后听到雷声
B．北京天坛的回音壁的回音现象
C．同样的声音在房间里比在旷野里听起来响亮些
D．在火车站候车大厅中，我们有时听不清播音员的声音
7．如图所示，实线是一列简谐横波在时刻的波形图，虚线是在时刻的波形图。下列说法正确的是（ ）
A．当波向左传播时，波速的表达式为
B．当波向左传播且时，波速大小为
C．当波向右传播时，波速的表达式为
D．若波速，则波向左传播
8．在如图所示的坐标系中，一条弹性绳沿x轴放置，图中小黑点代表绳上的质点，相邻质点的间距为a。时，处的质点开始沿y轴做周期为T、振幅为A的简谐运动。时的波形如图所示。下列说法正确的是（ ）
A．时，质点沿y轴负方向运动 B．时，质点的速度最大
C．时，质点和相位相同 D．该列绳波的波速为
9．如图所示的是观察水面波衍射的实验装置，AC和BD是两块挡板，AB是一个小孔，Q是波源，图中已画出波源所在区域波的传播情况，每两条相邻波纹（图中曲线）之间的距离表示一个波长，则对于波经过孔之后的传播情况，下列描述正确的是（ ）
A．此时能观察到波明显的衍射现象
B．挡板前后波纹间距不相等
C．如果将孔AB扩大，还可观察到明显的衍射现象
D．如果孔的大小不变，使波源频率增大，能更明显观察到衍射现象
10．在下列现象中，可以用多普勒效应解释的有（ ）
①雷雨天看到闪电后，稍过一会儿才能听到雷声
②超声波被血管中的血流反射后，探测器接收到的超声波频率发生变化
③观察者听到远去的列车发出的汽笛声，音调会变低
④天文学上观察到双星（相距较近、均绕它们连线上某点做圆周运动的两颗恒星）光谱随时间的周期性变化
A．①②③ B．①②④
C．①③④ D．②③④
11．下列关于波的说法正确的是（ ）
A．两列波叠加一定会出现稳定的干涉图样
B．在干涉图样中，振动加强区域的质点，其位移始终保持最大；振动减弱区域的质点，其位移始终保持最小
C．只有障碍物或孔的尺寸与波长比较相差不多或比波长小时，波才能发生衍射
D．当波源远离接收者时，接收者接收到的波的频率比波源频率低
12．为了研究波的干涉现象，某同学利用发波水槽得到的水面波形图，其中一个波源的振动方程为，两波源同时起振后得到波的图样如图乙，用实线表示波峰，虚线表示波谷，C点为AB连线的中点。下列说法正确的是（ ）
A．另一个波源的振动频率为50Hz
B．C点既不属于振动加强点也不属于振动减弱点
C．B点为振动加强点，且始终位于波谷
D．再过半个周期，A点变为减弱点
13．一列沿x轴正方向传播的简谐横波在时刻的波形图如图所示，时平衡位置在处的质点Q第一次到达波谷，则平衡位置在处的质点P下次到达波峰的时刻为（ ）
A． B． C． D．
14．如图甲所示，同一均匀介质中的一条直线上有相距10米的两质点A、B、C为AB中点，从0时刻起，波源A、波源B同时开始振动，且波源A发出的波只向右传，波源B发出的波只向左传，图乙为A的振动图像，图丙为B的振动图像，若A向右传播的波与B向左传播的波在0.5s时相遇，则下列说法正确的是（ ）
A．两列波在AB间传播的速度大小均为5m/s
B．两列波的波长均为2m
C．在两列波相遇的过程中，在t = 0.7s时，C点的振动方向向上
D．俩列波在叠加区域能形成稳定干涉
15．图甲为一列简谐横波在某一时刻的波形图，a、b两质点的横坐标分别为和，图乙为质点a从该时刻开始计时的振动图像，下列说法正确的是（ ）
A．时，质点b的加速度方向沿y轴正向
B．时，质点b的位移沿y轴正向
C．该波沿方向传播，波速为
D．质点b经过4s振动的路程为2m
16．某人在池塘边演示波的干涉现象。把两个气球分别绑在两根木棍上，两手分别握着木棍，让两气球均匀拍打水面。两个气球相当于两个波源，观察水面发生的现象。下列说法正确的是（ ）
A．若两个气球拍打水面的步调刚好相反，则不能观察到水波的干涉现象
B．若两个气球拍打水面的振幅不同，则不能观察到水波的干涉现象
C．若一个气球拍打水面的频率是另一个的2倍，则不能观察到水波的干涉现象
D．若两个气球同时停止拍打水面，则水面上的干涉图样会立即消失
17．一列简谐横波沿x轴负方向传播，图甲是时的波形图，图乙是波中某振动质点位移随时间变化的振动图象（两图用同一时间起点），则图乙可能是图甲中哪个质点的振动图象（ ）
A．处的质点 B．处的质点
C．处的质点 D．处的质点
18．生活中手机小孔位置内安装了降噪麦克风，其原理是通过其降噪系统产生与外界噪音相位相反的声波叠加从而实现降噪的效果。图乙表示的是理想情况下的降噪过程，实线对应环境噪声，虚线对应降噪系统产生的等幅反相声波。则（ ）
A．降噪过程可以消除通话中的所有背景杂音
B．降噪过程可以使外界噪音的能量消失
C．如图乙所示介质中的P点处于平衡位置，动能最大
D．降噪过程利用了声波的干涉原理
19．一列简谐横波沿x轴传播，时刻波的图象如图所示，此时刻波上A、B、C、D四个质点的位移相同，此后质点A经过时间第一次回到图示位置，质点D经过时间第一次回到图示位置，则（ ）
A．波速为
B．波沿x轴负方向传播
C．时刻，质点C在图示位置
D．时刻，质点B速度方向是y轴负方向
20．一列简谐横波沿x轴正方向传播，A、B、C、D是传播方向上的质点，振动刚传播到D点时波形图如图1所示，此时开始计时，质点D的振动图像如图2所示，下列说法正确的是（ ）
A．该波的波速为0.5m/s
B．从图1时刻起，质点A到达波谷所需的时间小于质点B到达波谷所需的时间
C．质点C从开始振动到图1时刻通过的路程为1m
D．从图1时刻起经过0.45s，质点C、D相对平衡位置的位移相同
二、多选题
21．关于振动和波的关系，正确说法是（ ）
A．物体做机械振动，一定会产生机械波
B．介质中有机械波传播，其中质点一定在做机械振动
C．如果波源停止振动，在介质中传播的波动也立即停止
D．介质中每一个质点开始振动的方向一定和波源开始振动的方向相同
22．以下关于波的认识，正确的是（ ）
A．潜水艇利用声呐探测周围物体的分布情况，用的是波的折射原理
B．隐形飞机表面涂特殊隐形物质，是为了减少波的反射，从而达到隐形的目的
C．雷达利用了波的反射
D．水波从深水区传到浅水区改变传播方向的现象，是波的折射现象
23．同一均匀介质中有两个振源M、N，分别位于x轴上的和。取振源M开始振动时为时刻，时之间的波形如图所示。下列说法正确的是（ ）
A．时坐标原点O处的质点正在平衡位置向上振动
B．时坐标原点O处的质点的位移为
C．稳定时，坐标原点O处的质点的振幅为
D．稳定时，振源M、N之间有16个振动加强点
三、解答题
24．分别用红色和蓝色激光照射同一个狭窄的单缝观察衍射现象，哪个的中心条纹宽度较大？为什么？
25．如图所示为一弹性绳上形成的水平向右传播的简谐波。试判断绳上a、b、c、d、e、f、g、h各个质点的运动方向。
26．一列简谐横波图像如图所示，t1时刻的波形如图中实线所示，t2时刻的波形如图中虚线所示，已知Δt=t2-t1=0.5s。
（1）若波向右传播，则这列波的可能波速的表达式；
（2）若波向左传播，且3T<Δt<4T，则波速多大？
（3）若波速v=68m/s，则波向哪个方向传播？
27．在一列沿水平直线传播的简谐横波上有相距4m的A、B两点，如图甲、乙分别是A、B两质点的振动图像。已知该波波长大于2m，求这列波可能的波速。
28．如图所示，实线是某时刻的波形图，虚线是0.7s后的波形图。
（1）若波沿x轴正方向传播，且周期大于0.7s，求它的周期；
（2）若波沿x轴负方向传播，且周期满足，求波的传播速度；
（3）若波速是30m/s，求波的传播方向。
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《2025年高中物理人教版选择性必修第一册（第三章 机械波）同步训练》参考答案
题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
答案 B B B C C A B D A D
题号 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20
答案 D A C C A C A D C D
题号 21 22 23
答案 BD BCD AB
1．B
【详解】A．发生多普勒效应时，波源频率并没有发生变化，是由于波源和观察者必须有相对运动造成听起来频率变化，故A错误；
B．驱动力的频率越接近物体的固有频率时物体振动的振幅越大，故B正确；
C．波发生反射时在同一介质中，频率、波长和波速均不变，故C错误；
D．波生明显衍射的条件是障碍物的尺寸比波长小或相差不多，故D错误。
故选B。
2．B
【详解】A．机械波是由于介质中前面的质点带动后面的质点运动，使波源的振动形式与波源的能量向远处传播而形成的，前、后相邻质点间存在相互作用力，因而相互做功，故A正确；
B．机械波的传播必须有介质，例如声波，在真空中不能传播，故B错误；
CD．波源依次带动后面的质点，每个质点都做受迫振动，每个质点的振动频率都与波源的振动频率相同，并且都“仿照”波源振动，故CD正确。
题中要求选不正确的，故选B。
3．B
【详解】因各个质点均做受迫振动，重复波源的振动，故振动频率、周期、振幅相同，而a正处于正向最大位移处，速度为零，在时间Δt内，向平衡位置运动，速度由零逐渐增大，但达不到最大速度（到平衡位置时的速度）；b正在从平衡位置向上运动，具有最大速度，在时间Δt内，它向正方向最大位移处运动，速度逐渐减小，但在时间Δt内的平均速度比a质点大。
故选B。
4．C
【详解】AB．在横波中质点振动方向和波的传播方向相互垂直，所以二者方向一定不同，故AB错误；
CD．在纵波中二者方向在同一直线上，既可以相同，也可以相反，故C正确，D错误。
故选C。
5．C
【详解】AC．由图看出，降噪声波与环境声波波长相等，又由于机械波传播的速度由介质决定，可知降噪声波与环境噪声的传播速度相等，则两列波频率相同，叠加时会产生干涉，由于两列声波等幅反相，所以振动减弱，起到降噪作用，故A错误，C正确；
B．降噪过程不能消除通话时的所有背景杂音，只能消除与降噪声波频率相同的杂音，故B错误；
D．P点并不随波移动，故D错误。
故选C。
6．A
【详解】A．先看到闪电，后听到雷声是由于光比声音传播速度快，不是声音的反射，故A符合题意；
B．北京天坛的回音壁的回音现象属于声音的反射，故B不符合题意；
C．同样高的声音在房间里比在旷野里听起来响亮些，描述的是声音的反射现象，故C不符合题意；
D．在火车站候车大厅中，我们有时听不清播音员的声音，是声音的反射造成的，故D不符合题意。
故选A。
7．B
【详解】AB．根据题意，由图可知，当波向左传播时，波在
传播的距离为
由图可知
又有
联立可得
若有
则波的传播距离
即
此时，速度为
故A错误，B正确；
C．根据题意，由图可知，当波向右传播时，波在
传播的距离为
由图可知
又有
联立可得
故C错误；
D．若波速，则波的传播距离为
结合上述分析可知，波向右传播，故D错误。
故选B。
8．D
【详解】A．由时的波形图可知，波刚好传到质点，根据“上下坡法”，可知此时质点沿y轴正方向运动，故波源起振的方向也沿y轴正方向，故时，质点沿y轴正方向运动，故A错误；
B．由图可知，在时质点处于正的最大位移处，故速度为零，故B错误；
C．由图可知，在时，质点沿y轴负方向运动，质点沿y轴正方向运动，故两个质点的相位不相同，故C错误；
D．由图可知
解得
故该列绳波的波速为
故D正确。
故选D。
9．A
【详解】A．发生明显衍射现象的条件是：小孔尺寸要比波长小或者和波长相差不多，所以此时能观察到明显的衍射现象，故A正确；
B．波穿过小孔后传播速度不变，频率不变，故波长不变，所以挡板前后波纹间距相等，故B错误；
C．如果将孔AB扩大，衍射现象将不明显，故C错误；
D．如果孔的大小不变，使波源振动频率增大，则波长变短，衍射现象不明显，故D错误。
故选A。
10．D
【详解】①看到闪电后，过一会儿才能听到雷声，是光和声音在空气中的传播速度不同造成的，故①错误；
②探测器接收到的超声波频率发生变化，是由于血液发生流动，探测器与血液的观测点的距离发生变化引起的，可以用多普勒效应解释，故②正确；
③观察者听到远去的列车发出的汽笛声，音调变低是由于列车与观察者的距离发生变化引起的，可以用多普勒效应解释，故③正确；
④观察者与双星的距离发生变化，接收到的频率发生变化，产生周期性变化的光谱，属于多普勒效应，故④正确。
故选D。
11．D
【详解】A．只有两列频率相同，相位差恒定的波叠加才会出现稳定的干涉图样，故A错误；
B．在干涉图样中，振动加强区域的质点，只是振幅变大，其位移随时间周期性变化；振动减弱区域的质点，只是振幅变小，其位移随时间周期性变化，故B错误；
衍射是波的特有属性，在任何条件下波都会发生衍射，只有障碍物或孔的尺寸与波长比较C．只有障碍物或孔的尺寸与波长比较相差不多或比波长小时，波才能发生明显的衍射，而衍射是波的特性，任何情况下都能发生衍射，故C错误；
D．根据多普勒效应，当波源远离接收者时，接收者接收到的波的频率比波源频率低，故D正确。
故选D。
12．A
【详解】A．根据振动方程有
解得
f=50Hz
根据干涉条件可知另一个波源的振动频率也为50Hz，故A正确；
B．由于C点为AB连线的中点，可知，此时刻C点恰好位与两列波的平衡位置，经过，C点恰好位移两列波的波谷与波谷的重叠处，即C点属于振动加强点，故B错误；
C．B点位置此时刻波谷与波谷叠加，可知B点为振动加强点，令两列波的振幅分别为，，则加强点的位移变化范围为
可知，B点并不始终位于波谷，故C错误；
D．A点位置此时刻波峰与波峰叠加，可知A点为振动加强点，振动加强区域始终加强，即再过半个周期，A点仍然为加强点，故D错误。
故选A。
13．C
【详解】由题意可知，当时，平衡位置在处的质点Q第一次到达波谷，结合题图可知，从到这一秒的时间，P处的波传播到了Q处，有
解得
再根据波速公式有
解得
由题意可知从是，质点P在波谷，则到达波峰，需要半个周期，即
所以，质点P到达波峰时为。
故选C。
14．C
【详解】AB．波速由介质决定，则两波在同一均匀介质中传播波速相同，设为v，则有
代入数据解得
由图知A的周期，则波长为
由图知B的周期，则波长为
故AB错误；
C．A向右传播的波与B向左传播的波在0.5s时相遇，即在C点相遇，再经过0.2s就到了t = 0.7s时刻，由图乙可知A波再经过0.2s处于平衡位置向上振动，由丙图可知B波再经0.2s处于平衡位置向上振动，故此时C点向上振动，故C正确；
D．由于
TA = 0.2s，TB = 0.4s
则俩列波在叠加区域不能能形成稳定干涉，故D错误。
故选C。
15．A
【详解】C．由图乙可知质点a该时刻向上振动，根据波形平移法可知，该波沿方向传播，机械波的波长为4m，周期为8s，则波速为
故C错误；
AB．由于该波沿方向传播，根据波形平移法可知，时质点b的位移为沿y轴负向，加速度沿y轴正向，故B错误，A正确；
D．由于
可知质点b经过4s振动的路程为
故D错误；
16．C
【详解】A．两个气球振动形成的两列水波的频率等于气球拍打水面的频率，若两个气球拍打水面的步调刚好相反，则两列水波的频率仍然相同，能在水面上观察道水波的干涉现象，故A错误；
B．若两个气球拍打水面的振幅不同，但频率相同时，仍能观察到水波的干涉现象，只不过振动减弱点的振幅不为零，故B错误；
C．频率不同的两列波无法产生稳定的干涉现象，因此若一个气球拍打水面的频率是另一个的2倍，则不能观察到水波的干涉现象，故C正确；
D．若两个气球同时停止拍打水面，则已形成的水波会继续在水面上传播，水面上的干涉图样不会立即消失，故D错误。
故选C。
17．A
【详解】图乙中时质点经平衡位置向轴负方向运动，图甲中上，时刻，只有处质点、处质点以及和经过平衡位置。简谐横波沿x轴负方向传播，根据同侧法可知，处质点经平衡位置向轴负方向运动，与图乙中时刻质点的状态相同。
故选A。
18．D
【详解】A．降噪过程不可以消除通话中的所有背景杂音，只能消除和降噪声波频率相同的环境声波，故A错误；
BD．由图乙可以看出，降噪声波和环境声波的波长相等、频率相等且等幅反相，则两列波叠加时发生干涉，振动减弱，起到减噪的作用，但并不是使外界噪音的能量消失，故B错误，D正确；
C．由图可知，此时P点处于平衡位置，但是两列声波等幅反相，所以合振幅为零，即质点P静止不动，动能为零，故C错误。
故选D。
19．C
【详解】AB．根据图象，时刻，波上A、B、C、D四个质点的位移相同，都在y轴负方向上，假设波向左传播，则质点A在y上朝着正方向运动，设第一次回到该位置，所用时间为，质点D在y轴上朝着负方向运动，当第一次回到此处时，它运动的路程小于A第一次回到图示位置运动的路程，即用时比小，这与题设矛盾，所以波沿x正方向传播；由波的传播规律知，质点A第一次回到图示位置与质点D第一次回到图示位置总的时间为周期T，即
由图象知该波的波长，由，得
故AB错误；
C．因
C与A相差一个波长的距离，C点的振动情况与A相同，即质点C经过时间在图示位置，故C项正确．
D．因
波向x轴正向传播，由图知质点B在内都沿y轴正方向运动，即速度方向是y轴正方向，故D错误。
故选C。
20．D
【详解】A．由图像可知
所以该波的波速为
故A错误；
B．简谐横波沿x轴正方向传播，此时质点A向上运动，质点B向下运动，所以质点A到达波谷所需的时间大于质点B到达波谷所需的时间，故B错误；
C．振动的起振方向竖直向上，质点C从开始振动到图1时刻通过的路程为，而不是
而振幅未知，无法具体求解，故C错误；
D．从图1时刻开始计时，质点C、D相对的振动方程分别为
经过0.45s，质点C、D相对平衡位置的位移分别为
因此两者相对平衡位置的位移相同，故D正确。
故选D。
21．BD
【详解】AB.有机械振动不必定会有机械波，有机械波一定有机械振动，A错误，B正确；
C.波传播的是振动的形式和能量，波的传播过程中，若振源停止振动，波的能量没有消失，波的传播不会立即停止，C错误；
D.介质中每一个质点开始振动的方向一定和波源开始振动的方向相同，D正确；
故选BD。
22．BCD
【详解】A．潜水艇利用声呐探测周围物体的分布情况，声呐采用的是超声波，超声波的方向性好，遇到障碍物容易反射，故A错误；
B．隐形飞机在机身表面涂有高效吸收电磁波的物质，使雷达屏幕上显示的反射信息很小、很弱，很难被发现，故B正确；
C．雷达利用了波的反射，故C正确；
D．水波从深水区传到浅水区改变传播方向的现象，是波的折射现象，故D正确。
故选BCD。
23．AB
【详解】A．由图像可知振源N的周期为T=2s，波长为，则波速为
振源M产生的波形从位置传播到O点的时间为
振源N产生的波形从位置传播到O点的时间为
则时只有振源M产生的波形传播到O点，根据“同侧法”可知振源M起振方向为向上，x=-6m的质点在7s时刚好传到O点，，所以时坐标原点O处的质点正在平衡位置向上振动，故A正确；
B．振源M做简谐运动的位移和时间关系式为
时，O处质点振动的时间为1.25s，则
故B正确；
C．两个振源M、N到O点的波程差为
所以两个振源M、N传播到O点波属于振动减弱点，振幅为
故C错误；
D．两个振源M、N之间的距离为
两列波波峰与波峰、波谷与波谷相遇，则振动加强，振源M、N之间有17个振动加强点，故D错误。
故选AB。
24．见解析
【详解】由单缝衍射图样特点知，波长越长的可见光单缝衍射条纹宽度越大。由于红光的波长大于蓝光的波长，则红光的中心条纹宽度较大。
25．见解析
【详解】由于该波水平向右传播，根据“同侧法”可知，a、b、h振动方向向上，d、e、f振动方向向下，c和g的速度为零。
26．（1）（n=0,1,2,3…）；（2）60m/s；（3）向右传播
【详解】
（1）若波向右传播，根据波形的周期性可得
（n=0,1,2,3…）
（2）同理可得，若波向左传播，可得
（n=0,1,2,3…）
由于3T<Δt<4T，则n=3，代入上式可得
v=(16×3+12)m/s=60m/s
（3）假设波向右传播，将v=68m/s代入
v=16n+4m/s
解得
n=4
假设成立，故波向右传播。
27．见解析
【详解】由振动图像得质点振动周期T=0.4s；若波由A向B传播，B点比A点晚振动的时间
（n=0、1、2、3……）
所以A、B间的距离为
（n=0、1、2、3……）
则波长为
因为λ>2m，所以n=0、1；当n=0时
当n=1时
若波由B向A传播，A点比B点晚振动的时间
（n=0、1、2、3……）
所以A、B间的距离为
（n=0、1、2、3……）
则波长为
因为λ>2m，所以n=0、1，当n=0时
λ1=16m，v1=40m/s
当n=1时
，
28．（1）2.8s；（2）10m/s；（3）波沿着x轴正方向传播。
【详解】（1）由波形图可知，波长，波沿x轴正方向传播时，经传到虚线位置，则
解得波的周期
（2）波沿x轴负方向传播时，0.7s时间内经传到虚线位置，即
解得
波速
（3）假设波沿x轴正方向传播，传播时间
所以
而
根据
可得
当时
故假设成立，波沿着x轴正方向传播。
答案第1页，共2页
答案第1页，共2页
