物理选择性必修 第一册1 波的形成优秀课时练习

人教版新教材 物理选择性必修第一册 第三章《机械波》

3.1   波的形成

精选练习

一、夯实基础

1．（2021·全国·高三课时练习）（多选）关于振动和波的关系，下列说法正确的是（　　）

A．振动是波的成因，波是振动的传播

B．振动是单个质点呈现的运动现象，波是许多质点联合起来呈现的运动现象

C．波在传播过程中，介质中的质点随波一起迁移

D．波源停止振动时，波立即停止传播

【答案】AB

【解析】AB．组成介质的质点之间有相互作用，一个质点的振动会引起相邻质点的振动，这种振动在介质中传播，便形成了波，故AB正确；

C．波在传播过程中，介质中的质点是在平衡位置附近振动，不会随波一起迁移，故C错误；

D．沿介质传播行进的波独立于波源，即已经形成的波跟波源无关，在波源停止振动时波仍将继续向外传播而不会停止，故D错误。故选AB。

2．（2021·上海交大附中高一期中）关于振动和波，下列说法中正确的是（　　）

A．物体发生振动，一定会产生波 B．存在机械波，一定存在波源

C．波源振动越快，机械波传播速度越大 D．机械波可以在真空中传播

【答案】B

【解析】A．物体发生振动，还必须有传播波的介质才会产生波，A错误；

B．存在机械波，必然有振源和介质，B正确；

C．波源振动的快慢与机械波的传播速度无关，机械波传播速度由介质决定，C错误；

D．机械波不可以在真空中传播，D错误。故选B。

3．（2021·全国·高二课时练习）一个小石子投向平静的湖面中心，会激起一圈圈波纹向外传播，如果此时水面上有一片树叶（如图），下列对树叶运动情况的叙述正确的是（　　）

A．树叶慢慢向湖心运动

B．树叶慢慢向湖岸漂去

C．在原处上下振动

D．沿着波纹做圆周运动

【答案】C

【解析】由于波在传播过程中，只传递振动能量和波源所发出的信息，而各质点不随波迁移，只在各自的位置附近做振动。故选C。

4．（2021·江苏南通·高二阶段练习）以质点P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（　　）

A．绳波传播不需要介质 B．P点的起振方向朝上

C．绳中质点带动右侧相邻的质点振动 D．当P点停止振动时，绳波立即消失

【答案】B

【解析】A．绳波是机械波,机械波的传播需要满足条件：①振源振动；②介质，所以这列波的传播需要介质，故A错误；

B．Q点的起振方向朝上，P点的起振方向也朝上，故B正确；

C．由于波向左传播，绳中质点带动左侧相邻的质点振动，故C错误；

D．由于机械波依据介质传播，如果振源停止振动，在介质中传播的振动不会立即停止。故D错误。故选B。

5．（2021·全国·高三课时练习）（多选）一列波由波源向周围扩展开去，由此可知（　　）

A．介质中的各个质点由近及远地传播开去

B．介质中的各个质点的振动频率随着波的传播而减小

C．介质将振动的能量由近及远地传播开去

D．介质将振动的形式由近及远地传播开去

【答案】CD

【解析】ACD．介质在传播机械波的过程中，只是把振动这种形式和振动的能量向外传播，而介质本身并不迁移，故A错误，CD正确；

B．质点的频率只与波源有关，不会随着波的传播而减小，故B错误。故选CD。

6．（2021·全国·高二课时练习）（多选）关于介质中质点的振动方向和波的传播方向，下列说法正确的是（　　）

A．在横波中二者方向有时相同

B．在横波中二者方向一定不同

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

【答案】BC

【解析】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A错、B正确；

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BC。

7．（2021·北京丰台·高二期中）水平放置的弹性长绳上有一系列均匀分布的质点1、2、3、……．使质点1沿竖直方向做简谐运动，振动将沿绳向右传播，从质点1经过平衡位置向上运动时开始计时，当振动传播到质点13时，质点1恰好完成一次全振动．则此时关于质点10的运动，下列说法正确的是（　　）

A．位移为零 B．加速度为最大值

C．正向下运动 D．加速度为零

【答案】B

【解析】A．当振动传播到质点13时，质点1恰好完成一次全振动；故1～13点间波形为一个完整的正弦波形，此时质点10处于正向最大位移处，故A错误；

BD．此时质点10处于正向最大位移处，合力提供回复力，指向平衡位置，根据牛顿第二定律，加速度方向也指向平衡位置，故一定是竖直向下；由于此时质点10处于正向最大位移处，根据

可知，加速度最大；故B正确，D错误；

C．此时质点10处于正向最大位移处，速度为零，故C错误。故选B。

8．（2021·全国·高三专题练习）关于机械振动和机械波，下列说法正确的是（　　）

A．一个振动，如果回复力与偏离平衡位置的位移的平方成正比而且方向与位移相反，就能判定它是简谐运动

B．如果测出单摆的摆长l、周期T，作出l­T2图像，图像的斜率就等于重力加速度g的大小

C．做受迫振动的物体其频率由物体本身决定

D．游泳时耳朵在水中听到的音乐与在岸上听到的是一样的，说明机械波从一种介质进入另一种介质时频率并不改变

【答案】D

【解析】A．一个振动，如果回复力与偏离平衡位置的位移成正比而且方向与位移相反，就能判定它是简谐运动，A错误；

B．根据   可得

则如果测出单摆的摆长l、周期T，做出l­T2图像，图像的斜率就等于，B错误；

C．做受迫振动的物体其频率由驱动力的频率决定，C错误；

D．游泳时耳朵在水中听到的音乐与在岸上听到的是一样的，说明机械波从一种介质进入另一种介质，频率并不改变，D正确；故选D。

9．（2021·全国·高二课时练习）下面关于横波、纵波的说法中正确的是（　　）

A．同一波源在同一介质中形成的机械波中可同时具有横波和纵波

B．由于横波、纵波中质点的振动方向与波的传播方向的关系不同，因此横波、纵波不可能沿同一方向传播

C．横波、纵波在同一介质中的传播速度一定相等

D．在固体中传播的波一定是横波

【答案】A

【解析】同一波源产生的波中可同时具有横波波、纵波，如地震波，虽然这两种波中质点的振动方向与波传播方向的关系不同，但并不妨碍两者沿同一方向传播，在同一介质中，横波和纵波传播速度一般不同，如地震波中纵波比横波传播得快，在固体中传播的波可能是横波，也可能是纵波。故选A。

10．（2021·全国·高二课时练习）已知一列机械波在一水平绳上匀速传播，则以下说法中正确的是（　　）

A．绳子上任意一点做受迫振动的周期相同

B．绳子上任意一点在四分之一周期内通过的路程为一个振幅

C．绳子上相距为一个波长的两点振动情况是异步的

D．绳子上质点随波发生迁移

【答案】A

【解析】A．机械波在绳子上传播时，各个质点做受迫振动周期相同，故A正确；

B．绳上的质点处于平衡位置或波峰波谷时在四分之一周期内的路程为一个振幅，故B错误；

C．绳子上相距为一个波长的两点振动情况是同步的，故C错误；

D．绳子上质点并不随波发生迁移，故D错误。故选A。

11．（2021·全国·高二课时练习）把闹钟悬放在密闭的玻璃罩内，在玻璃罩外仍然可以听到闹钟的铃声，但如果将罩内空气抽去，就听不到闹钟的铃声，这说明（　　）

A．声波是纵波

B．抽去罩内的空气后，闹钟不再运转了

C．气体、液体和固体都能传播声音

D．声波不能在真空中传播

【答案】D

【解析】A．题干中不能说明声波是纵波，故A错误；

B．闹钟的运转不需要空气，抽去空气后仍能正常工作，故B错误；

C．玻璃罩内有空气时能听到闹钟的铃声，抽去罩内空气，就听不到闹钟的铃声，这说明声音要靠介质——空气传播，玻璃罩是固体，玻璃罩外仍可听到铃声，说明固体也能传播声音，文中没有提及液体传播声音，故C错误；

D．由本题中的现象可知，声波在真空中是不能传播的，日常我们听到的声音是靠空气传播的，实际上液体和固体也能传声，故D正确。故选D。

12．（2021·江西·南昌十中高二阶段练习）如图甲所示，S为振源，P质点距S的距离为r，t=0时刻S由平衡位置开始振动，产生沿直线向右传播的简谐横波，图乙为P质点从t1时刻开始振动的振动图像，则下列说法正确的是（　　）

A．t=0时刻振源S的振动方向沿y轴正方向

B．t2时刻P质点振动速度最大，方向沿y轴负方向

C．t2时刻振源S处于平衡位置向y轴正方向振动

D．若波源停止振动，则P质点也马上停止振动

【答案】A

【解析】A．P点的起振方向与O点起振方向相同，由乙图读出t1时刻，P点的振动方向沿y轴正方向，即P点的起振方向沿y轴正方向，则t=0时刻，振源O振动的方向沿y轴正方向，A正确；

B．由图乙知，t2时刻P点位于平衡位置，振动速度最大，方向沿y轴正方向，B错误；

C．根据图乙无法确定t2时刻振源S的位置，C错误；

D．若波源停止振动，则P点不会马上停止振动，当波源停止前的振动形式传播到P后P才停止振动，D错误。故选A。

二、提升训练

13．（2022·湖南岳阳·高二期末）如图所示，沿波的传播方向上有六个质点a、b、c、d、e、f，相邻两质点之间的距离均为1m，各质点均静止在各自的平衡位置， 时刻振源a开始做简谐运动，取竖直向上为振动位移的正方向，其振动图像如图所示，形成的简谐横被以的速度水平向左传播，则下列说法正确的是（　　）

A．从时刻起f点开始振动

B．时刻质点e第二次回到平衡位置

C．从至内质点b运动的路程为

D．从至内质点d的加速度正在逐渐减小

【答案】C

【解析】A．波传到f点的时间为。故A错误；

B．波传到e点的时间为

质点起振方向向上，则时刻质点e第一次回到平衡位置，故B错误；

C．从至内质点b振动了2.5s=

则运动的路程为，故C正确；

D．波传到d点需要1.5s，则从至内质点d的正在从最高点向最低点振动，加速度先逐渐减小后逐渐变大，故D错误。故选C。

14．（2021·全国·高二课时练习）（多选）如图是沿水平方向的介质中的部分质点，每相邻两质点间的距离相等，其中O为波源，设波源的振动周期为T，自波源通过平衡位置竖直向下振动开始计时，经过，质点1开始振动，则下列关于各质点的振动和介质中的波的说法正确的是（　　）

A．介质中所有的质点的起振方向都竖直向下，且图中质点9起振最晚

B．图中所画出的质点起振时间都是相同的，起振的位置和起振的方向是不同的

C．图中质点8的振动完全重复质点7的振动，只是质点8起振、通过平衡位置或最大位移处的时间总是比质点7落后

D．只要图中所有的质点都已振动了，质点1与质点9的振动步调就完全一致，但如果质点1发生的是第100次振动，则质点9发生的是第98次振动

【答案】ACD

【解析】AB．所有质点起振方向均与波源相同（竖直向下），从题图可知，质点9是图中距波源最远的点，故起振最晚，A正确，B错误；

C．质点7与质点8相比较，质点7靠近波源，质点7先振动，质点8后振动，通过平衡位置或最大位移处的时间总是比质点7落后，C正确；

D．质点9比质点1晚2T开始振动，一旦质点9起振后，1、9振动步调就完全一致，D正确。故选ACD。

15．（2021·江西·南昌十中高二阶段练习）（多选）如图甲所示，波源S从平衡位置开始上、下振动，沿y轴方向，向上为y轴正方向，产生的简谐横波向右传播，经过0.1 s后，沿波的传播方向上距S为2 m的P点开始振动。若以P点开始振动的时刻作为计时的起点，P点的振动图像如图乙所示，则下列说法正确的是（　　）

A．波源S最初是向下振动的 B．t=0.2 s时P点向上振动

C．0~0.1 s时间内P点运动的路程为2 m D．t=0.6 s时P点处于波峰

【答案】AB

【解析】A．由P质点的振动图像知P质点的起振方向向下，则波源开始振动的方向也向下，A正确；

B．根据图乙所示，t=0.2 s时P点向上振动，B正确；

C．根据图乙，振动的周期为0.4s，0~0.1 s时间内P点运动的路程为一个振幅，振幅未知，不一定是2m，C错误；

D．根据图乙，振动的周期为0.4s，t=0.6 s时P点处于平衡位置，D错误。故选AB。

16．（2021·全国·高二专题练习）（多选）如图所示，A、B两点为某简谐横波上的质点，已知波的传播方向由A到B，时刻该波刚好传到A点，且A点的振动方向竖直向上，经时间质点B刚好起振。已知波的传播周期为T、传播速度为v，则下列说法正确的是（　　）

A．振源位于A的左侧，且起振方向竖直向上

B．质点B点振动后，其振动周期一定为T

C．质点B每次经过平衡位置的速度一定为v

D．质点B的起振方向与A、B两点之间的距离有关

【答案】AB

【解析】

A．因为质点A刚起振时的振动方向竖直向上，因此振源的起振方向竖直向上，又由于波的传播方向由A到B，因此振源位于A的左侧，故A正确；

B．B点振动的周期等于振源的振动周期，则一定为T，故B正确；

C．波的传播速度与质点的振动速度是两个不同的概念，则B点经过平衡位置的速度不一定为v，故C错误；

D．之间各点在振源的带动下做受迫振动，则开始振动的方向与波源开始起振的方向相同，与A、B两点之间的距离无关，故D错误；故选AB。

17．（2021·全国·高二课时练习）2019年11月25日09时18分在广西崇左市大新县附近（北纬22.90度，东经106.71度）发生5.0级左右地震，已知地震中的纵波和横波在地表附近的传播速度为9.1 km/s和3.7 km/s，在某地观测站中，记录了该地震的纵波和横波到达该地的时间差为5.4 s。

（1）求这个观测站距震源的距离；

（2）观测站首先观察到的是上下振动还是左右晃动。

【答案】（1）34 km；（2）上下振动

【解析】（1）横波的速度为v1=3.7 km/s，纵波的速度为v2=9.1 km/s，则有

代入数据解得

s=34 km

（2）纵波的速度大于横波的速度，所以纵波先到达，首先观察到的是上下振动。

18．（2021·河北·曹妃甸一中高二阶段练习）如图是某绳波形成过程的示意图，质点1在外力作用下沿竖直方向做简谐运动，带动2、3、4…各个质点依次上下振动，把振动从绳的左端传到右端。t=0时质点1开始竖直向上运动，t=时质点5向上运动，问：

（1）t=时，质点8、12、16的运动状态（是否运动、运动方向）如何？

（2）画出时，绳子上的波形

【答案】（1）质点8未达到波峰，正在向上振动，质点12、16未振动；（2）

【解析】(1) 根据，已知时，质点1开始向上运动，时，质点1到达最上方，质点5开始向上运动，则各质点在的情况如图所示

则 时，质点8未达到波峰，正在向上振动，质点12、16未振动。

(2) 时的波形如图所示