高中物理人教版 (2019)选择性必修 第一册1 波的形成优秀课后作业题

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3.1 波的形成
基础知识梳理

一、波的形成和传播
1.波：振动的传播称为 ，简称波.
2.波的形成和传播(以绳波为例)
(1)一条绳子可以分成一个个小段，一个个小段可以看做一个个相连的 ，这些质点之间存在着相互作用.
(2)当手握绳端上下振动时， 带动相邻质点，使它也上下振动。这个质点又带动更远一些的质点……绳上的质点都跟着 起来，只是后面的质点总比前面的质点 一些开始振动.
二、横波和纵波

定义
标志性物理量
实物波形
横波
质点的振动方向与波的传播方向相互 的波
(1)波峰：凸起的最高处
(2)波谷：凹下的最低处

纵波
质点的振动方向与波的传播方向在 上的波
(1)密部：质点分布 的位置
(2)疏部：质点分布 的位置


三、机械波
1.介质
(1)定义：波借以传播的物质.
(2)特点：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 的振动.
2.机械波：机械振动在介质中传播，形成了 .
3.机械波的特点
(1)介质中有机械波传播时，介质本身并不随波一起传播，它传播的只是 这种运动形式.
(2)波是传递 的一种方式.
(3)波可以传递 .
典型例题分析

考点一：产生波的机械条件
【例1】“蜻蜓点水”是常见的自然现象，蜻蜓点水后在水面上会激起波纹。某同学在研究蜻蜓运动的过程中获得一张蜻蜓点水的俯视照片，该照片记录了蜻蜓连续三次点水过程中激起的波纹，其形状如图所示。由图分析可知（　　）

A．蜻蜓第一次点水处为A点
B．蜻蜓第一次点水处为B点
C．蜻蜓飞行的速度大于水波传播的速度
D．蜻蜓飞行的速度小于水波传播的速度
【变式练习】
1．手机A的号码是133××××0002，手机B的号码是133××××0008.手机A呼叫手机B时，手机B发出响声且屏上显示手机A的号码“133××××0002”，若将手机A置于一透明真空玻璃罩中，用手机B呼叫手机A，则玻璃罩外面的人发现手机A（　　）
A．发出响声，并显示手机B的号码“133××××0008”
B．不发出响声，但显示手机B的号码“133××××0008”
C．不发出响声，但显示手机A的号码“133××××0002”
D．既不发出响声，也不显示号码
2．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
考点二：机械振动和机械波的关系
【例2】关于机械振动与机械波，下列说法不正确的是（　　）
A．机械波的频率等于振源的振动频率
B．机械波的传播速度与振源的振动速度相等
C．机械波在介质中传播的速度由介质本身决定
D．在一个周期内，沿着波的传播方向，振动在介质中传播一个波长的距离
【变式练习】
1．关于机械波的传播，下列说法正确的是（　　）
A．机械波可在真空中传播
B．机械波从一种介质传入另一种介质，频率不变
C．机械波的传播方向与介质的振动方向一定沿同一直线
D．机械波的传播方向与介质的振动方向一定垂直
2．振动和波的关系，下列几种说法中正确的是（　　）
A．一个机械振动的图象，能够反映多个质点的运动情况
B．物体做机械振动，一定产生机械波
C．波的传播速度等于振源的振动速度
D．波在介质中的传播，频率与介质性质无关，仅由振源决定
考点三：机械波中质点振动的特点
【例3】在一条软绳上选18个等间距的质点，质点1在外力作用下首先向上振动，其余质点在相互作用力的带动下依次振动，从而形成简谐波，由波的形成及图可知，下列说法中正确的是（　　）

A．质点1带动质点2是利用绳上质点间的弹力实现的，因此每个质点均做受迫振动
B．每个质点开始运动后，均在水平方向做匀速运动，在竖直方向做简谐运动
C．绳上的每一个质点开始振动时，方向都向上，振动周期不相同
D．绳上波的传播过程也是能量的传递过程，每个质点均做等幅振动，故每个质点的机械能守恒
【变式练习】
1．关于振动和波，下列说法正确的是（　　）
A．有机械波必有振动
B．纵波中，质点的振动方向与波的传播方向垂直
C．纵波中，波水平向右传播，各个质点一定上下振动
D．波源停止振动时，介质中的波动立即停止
2．如图所示，0、1、2、…、9为弹性介质中间隔相等的若干连续质点，t=0时刻，0点从平衡位置开始向上做简谐运动，当0点第1次达到正向最大位移处时，2点开始振动。下列说法正确的是（　　）

A．2点开始振动的方向向下
B．经过一段时间，1点运动到5点的位置
C．9点开始振动后，其振动情况与1点完全相同
D．0点的振动频率大于后面所有点的振动频率
方法探究

一、波的形成、传播及特点
1.机械波的形成与传播

2.波的特点
(1)振幅：像绳波这种一维(只在某个方向上传播)机械波，若不计能量损失，各质点的振幅相同.
(2)周期(频率)：各质点都在做受迫振动，所以各质点振动的周期(频率)均与波源的振动周期(频率)相同.
(3)步调：离波源越远，质点振动越滞后.
(4)运动：各质点只在各自的平衡位置附近振动，并不随波迁移.各质点的起振方向都与波源开始振动的方向相同.
(5)实质：机械波向前传播的是振动这种运动形式，同时也可以传递能量和信息.
二、横波和纵波的区别
(1)质点的振动方向与波的传播方向的关系不同：横波中，质点的振动方向与波的传播方向垂直；纵波中，质点的振动方向与波的传播方向在同一条直线上.
(2)传播介质不同：横波只能在固体介质中传播；纵波在固体、液体和气体中均能传播.
(3)特征不同：横波中交替、间隔出现波峰和波谷；纵波中交替、间隔出现密部和疏部.
三、振动与波的关系
1.区别
(1)研究对象不同——振动是单个质点在平衡位置附近的往复运动，是单个质点的“个体行为”；波动是振动在介质中的传播，是介质中彼此相连的大量质点将波源的振动传播的“群体行为”.
(2)力的来源不同——产生振动的回复力，可以由作用在物体上的各种性质的力提供；而引起波动的力，则总是联系介质中各质点的弹力.
(3)运动性质不同——振动是质点的变加速运动；而波动是匀速直线运动，传播距离与时间成正比.
2.联系
(1)振动是波动的原因，波动是振动的结果；有波动必然有振动，有振动不一定有波动.
(2)波动的性质、频率和振幅与振源相同.
课后小练

一、单选题
1．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
2．关于振动和波的关系，下列说法正确的是（　　）
A．有机械波必有振动 B．有机械振动必有波
C．离波源远的质点振动周期长 D．波源停止振动时，介质中的波动立即停止
3．在同一种均匀介质中，当中心波源O的振动频率逐渐减小时，可能的波形图为（　　）
A． B．
C． D．
4．一列机械波在x轴上传播，某时刻的波形图如图所示，a、b、c为三个质点，a正在向上运动。由此可知（   ）

A．该波沿x轴负方向传播
B．该时刻，c正在向上运动
C．该时刻以后，b比c先到达平衡位置
D．该时刻，b的速率比c的速率大
5．关于机械振动及机械波说法正确的是（　　）
A．机械振动的物体在振动过程经过平衡位置时合力为零
B．有机械振动就一定有机械波
C．机械波在传播过程中，介质中的质点随波移动
D．机械波传播的是“机械振动”这种振动形式，同时也将波源的能量传递出去
6．机械波在介质中传播时，下列说法中错误的是（　　）
A．各质点都在各自的平衡位置附近振动
B．相邻质点间必有相互作用力，波传播过程中，各质点均做受迫振动
C．后一质点的振动必定落后于前一质点
D．各质点也随波的传播而迁移
7．如图所示是某绳波形成过程的示意图，1、2、3、4……为绳上的一系列等间距的质点，绳处于水平方向。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，经过四分之一周期，质点5开始运动。下列判断正确的是（　　）

A．质点6开始振动时的运动方向向下
B．t＝时质点6的速度方向向下
C．t＝ 时质点10的运动方向向上
D．t＝T时质点16开始运动
8．在一条软绳上选18个等间距的质点，质点1在外力作用下首先向上振动，其余质点在相互作用力的带动下依次振动，从而形成简谐波，由波的形成及图示可知，下列说法中正确的是（　　）

A．每个质点均在其平衡位置附近自由振动
B．每个质点开始运动后，均在水平方向做匀速运动，在竖直方向做简谐运动
C．绳上的每一个质点开始振动时，方向都向上，振动周期都相同
D．绳上波的传播过程也是能量的传递过程，每个质点均做等幅振动，故每个质点的机械能守恒
二、多选题
9．关于机械波的概念，下列说法正确的是（  ）
A．质点振动的方向总是垂直于波传播的方向
B．横波和纵波可同时存在于介质中
C．机械波传播能量，也传递振动信息
D．横波中质点不随波迁移，纵波中质点随波迁移
10．关于机械波，下列说法正确的是（　　）
A．机械波的传播方向就是介质中质点的振动方向
B．机械波传播的是振动这种运动形式，质点并不随波迁移
C．机械波的传播伴随着振动能量的传递
D．波不但能传递能量，也能传递信息
11．地壳深处的岩层活动产生强烈震动而引发地震。地震波的纵波传播速度较快，约为6km/s；横波传播速度较慢，约为4km/s。2022年3月26日在青海某无人区发生6.0级地震，震源深度10 km。地震发生后距震源163 km的嘉峪关市震感强烈。则以下说法正确的是（　　）
A．震源的正上方，地震波的纵波会引起地面物体上下跳动，横波会引起地面上物体水平晃动
B．地震波的横波在介质中传播时，介质中的质点会沿波的传播方向运动，从而导致房屋倒塌
C．嘉峪关市的防震减灾机构有约13.6秒的时间提前预警更具破坏性的横波何时到达
D．建筑物的固有周期与地震波的振动周期越接近，建筑物受到的损伤就越小
12．关于机械波和机械振动的叙述正确的是（　　）
A．有机械振动必有机械波
B．有机械波必有机械振动
C．在波的传播中，如振源停止振动，波的传播不会立即停止
D．在波的传播中，振动的质点随波的传播发生迁移
三、填空题
13．.如图所示是一列简谐波沿x轴正方向传播的某时刻的波形图，a是正向最大位移处，b恰好处于平衡位置，经过Δt＝时间，a、b两个质点所通过的路程的关系是sa________sb。(选填“＜”“＞”或“＝”)

14．下图是某绳波形成过程示意图，1、2、3、4……为绳上的一系列等间距的质点，绳处于水平方向．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，质点振动周期为T．经过四分之一周期，质点5开始运动，此时质点1对其平衡位置的位移为6cm．则当t=时质点5的运动方向为_________，当t=时质点9运动的路程为_________cm ．

15．P、Q是一列简谐横波中的两个质点，它们的平衡位置相距30 m，各自的振动图象如图中的实线和虚线所示，且P、Q之间的距离小于一个波长，求：

①若P比Q离波源近，该波的波长；
②若Q比P离波源近，该波的速度．
四、解答题
16．如图甲所示为波源1的振动图像，图乙为均匀介质中一些均匀分布等间距的质点在t＝1 s时的振动状态，其中质点4刚开始振动。请在图丙中画出t＝5 s时质点的振动状态。