高中物理鲁科版 (2019)选择性必修 第一册第3章 机械波第1节 波的形成和描述练习

这是一份高中物理鲁科版 (2019)选择性必修 第一册第3章 机械波第1节 波的形成和描述练习，共8页。试卷主要包含了以下对机械波的认识正确的是等内容，欢迎下载使用。

(建议用时：25分钟)
⊙考点一 波的形成和传播
1．(多选)关于机械波的形成，下列说法正确的是( )
A．物体做机械振动，一定产生机械波
B．后振动的质点总是跟着先振动的质点重复振动，只是时间上落后一步
C．参与振动的质点的振动频率都相同
D．机械波是介质随波迁移
BC [若只有物体振动，而周围没有传播这种振动的介质，振动不可能由近及远传播出去形成机械波，A错．机械波中各振动质点都在重复波源的振动，振动频率都等于波源的频率，只是离波源越远，振动步调越落后，B、C对．机械波中介质各质点只在自己平衡位置附近振动，不随波迁移，离波源较远的质点振动的能量是通过离波源近的各质点的传递从波源获得的，D错．]
2．以下对机械波的认识正确的是( )
A．形成机械波一定要有波源和介质
B．波源做简谐运动形成的波中，各质点的运动情况完全相同
C．横波向右传播时，处于波峰的质点也向右迁移
D．机械波向右传播时，右方的质点比左方的质点早一些振动
A [波源和介质是形成机械波的两个必不可少的条件，故A正确；简谐运动形成的波在介质中传播时，介质中各质点都做简谐运动，沿波的传播方向上，后面的质点比前面的质点总要晚一些开始振动，但质点本身并不随波的传播而发生迁移，而且各质点的振动步调不一致，故B、C、D均错．]
3．(多选)关于振动和波的关系，下列说法中正确的是( )
A．振动是波形成的原因，波是振动的传播形式
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．波的传播速度就是质点振动的速度，波源停止振动时，波立即停止传播
D．质点的振动频率等于振源振动的频率
ABD [机械波的产生条件是有波源和介质．由于介质中的质点被依次带动由近及远传播而形成波，所以选项A、B正确；波的传播速度是波形由波源向外延伸的速度，在均匀介质中其大小不变，而质点振动的速度和方向都随时间发生周期性地变化，波源一旦将振动传给了介质，振动就会在介质中向远处传播，当波源停止振动时，介质仍然继续传播波源振动的运动形式，不会随波源停止振动而停止传播，即波不会立即停止传播，选项C错误；质点的振动频率由振源决定，故选项D对．]
⊙考点二 横波和纵波
4．下列关于横波、纵波的说法正确的是( )
A．凸凹相间的波叫横波，凸起的最高处叫波峰，凹下的最低处叫波谷
B．质点振动方向和波的传播方向在同一直线上的波叫横波
C．沿横向传播的波叫横波，沿纵向传播的波叫纵波
D．沿横向传播的波叫纵波，沿纵向传播的波叫横波
A [质点的振动方向与波的传播方向垂直的波为横波，质点的振动方向与波的传播方向在同一直线上的波为纵波，B、C、D错误；横波具有波峰和波谷，A正确．]
5．关于横波和纵波，下列说法正确的是( )
A．对于横波和纵波，质点的振动方向和波的传播方向有时相同，有时相反
B．对于纵波，质点的运动方向与波的传播方向一定相同
C．形成纵波的质点随波一起迁移
D．空气介质只能传播纵波
D [质点的振动方向与波的传播方向垂直的波是横波，质点的振动方向与波的传播方向平行的波是纵波，A错误；纵波质点的运动方向与波的传播方向有时相同，有时相反，B错误；无论横波还是纵波，质点都不随波迁移，C错误；横波不能在空气中传播，空气只能传播纵波，D正确．]
⊙考点三 波的图像
6．(多选)取向上为质点振动的正方向，得到如图所示的两个图像，其中图甲是一列波的图像，A是介质中的一个质点，图乙是介质中另一个质点的振动图像，B为振动中的某一个时刻，关于图甲中A质点在该时刻的运动方向和图乙中B时刻质点的运动方向，下列说法正确的是( )
甲 乙
A．A质点向下 B．A质点向上
C．B时刻向下D．B时刻向上
AC [图甲表示的是波的图像，由于波沿x轴负方向传播，所以，图中质点A的振动方向向下，选项A正确，B错误；图乙表示的是振动图像，在图中B所对应的时刻质点应当向下运动(因为下一时刻位移为负值)，选项C正确，D错误．]
7．(多选)简谐横波某时刻的波形如图所示，P为介质中的一个质点，下列说法中正确的是( )
A．若该波沿x轴正方向传播，则质点P此时刻的加速度方向沿y轴正方向
B．若该波沿x轴正方向传播，则质点P此时刻的速度方向沿y轴正方向
C．从该时刻开始再经过四分之一周期，质点P运动的距离为a
D．从该时刻开始再经过半个周期时，质点P的位移为负值
BD [无论波沿x轴哪个方向传播，此时P点的加速度方向一定沿y轴负方向，A错误；若该波沿x轴正方向传播，据“下坡上”的方法可以确定此时P点正沿y轴正方向运动，B正确；由于无法确定此时P点向哪个方向运动，故从此时起经eq \f(1,4)周期，质点P运动的距离可能比a大，也可能比a小，C错误；再经过半个周期时，P所在的位置与它现在的位置关于x轴对称，故那时P点的位移一定为负值，D正确．]
⊙考点四 波速、波长与频率
8．一列简谐波在两时刻的波形如图中实线和虚线所示，由图可确定这列波的( )
A．周期 B．波速
C．波长D．频率
C [由简谐波的波形图可知简谐波的波长为λ＝4 m．虽然知道两不同时刻的波形图，但不知道时间差．无法确定周期和频率，也无法确定波速．故选C.]
9．一列波长大于3 m的横波沿着x轴正方向传播，处在x1＝1.5 m和x2＝4.5 m的两质点A、B，当B点的位移为正的最大值时，A点位移恰为零，且向上运动，从此时开始计时，经1.0 s后A点的位移处于正的最大值，由此可知( )
A．2 s末A点的振动速度大于B点的振动速度
B．1 s末A、B两质点的位移相同
C．波长为12 m
D．波速一定为1 m/s
A [由题意作出波的图像：
因为λ>3 m，当B点的位移为正的最大值时，A点位移恰为零，且向上运动可知，AB间距离为
eq \f(3,4)λ＝x2－x1＝3 m，
由此解得该波波长λ＝4 m；
经1 s A回到正向最大位移，则经2 s A必回到平衡位置，而此时B处于波谷处，根据波动特征知，A的振动速度大于B的振动速度，故A正确；1 s末质点A在正向最大位移处，质点B在平衡位值，位移不相等，B错误；由分析知，波长为4 m，故C错误；经1 s A回到正向最大位移处故有：eq \f(1,4)T＋nT＝1 s，可解得T＝eq \f(4,4n＋1) s，由v＝eq \f(λ,T)＝eq \f(4,\f(4,4n＋1)) m/s＝(4n＋1)m/s(n＝0,1,2，…)
故可知D错误．故选A.]
(建议用时：15分钟)
10．(多选)如图所示，1、2、3、4…是某绳(可认为是均匀介质)上一系列等间距的质点．开始时绳处于水平方向，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．已知t＝0时，质点1开始向下运动，经过二分之一周期，质点9开始运动．则在二分之一周期时，下列说法正确的是( )
A．质点3向上运动
B．质点5所受回复力为最大值
C．质点6的加速度向下
D．质点9的振幅为零
AB [经过eq \f(T,2)时，质点1从平衡位置再次运动到平衡位置，质点3振动了eq \f(3,8)T，即质点3在从波谷向平衡位置的运动过程中(向上运动)，A正确；经过eq \f(T,2)时，质点5从平衡位置运动到波谷，根据F＝－kx＝ma得加速度方向向上，质点5所受回复力向上，为最大，B正确；经过eq \f(T,2)时，质点6振动了eq \f(3,16)T，根据a＝－eq \f(k,m)x可知，质点6的加速度方向向上，C错误；在波传播过程中，后一个质点重复前一个质点的振动，可知每一个质点开始振动的时候都和波源起振的情况相同，其振幅一样大，所以质点9的振幅不为零，D错误．]
11．(多选)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，带动质点 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．已知相邻两质点间的距离为1 m，t＝0.5 s时，质点1第一次偏离平衡位置20 cm速度恰好为零，此时质点5刚要被带动．下列说法正确的是( )
A．绳波是横波，其振幅为20 cm，波长为16 m
B．t＝0.5 s时，质点5开始向下运动
C．t＝7.3 s到t＝7.4 s，质点8的速度先减小后增大
D．若波源振动周期变为1 s时，波速变为原来的两倍
AC [绳波中振动方向与传播方向垂直，可知绳波是横波，其振幅为20 cm，波长为λ＝4×4 m＝16 m，选项A正确；t＝0.5 s时，质点5开始向上运动，选项B错误；因T＝2 s，波速v＝eq \f(λ,T)＝eq \f(16,2) m/s＝8 m/s
振动传到质点8需要t＝eq \f(7×1,8) s＝0.875 s
则t＝7.3 s到t＝7.4 s，质点8已经振动6.425 s～6.525 s，即质点8处在从平衡位置向上振动到最高点后再向下振动的阶段，其速度先减小后增大，选项C正确；波速由介质决定，与质点振动的周期无关，选项D错误．]
12．(多选)2019年10月30日在新疆喀什发生4级地震，震源深度为12千米．如果该地震中的简谐横波在地壳中匀速传播的速度大小为4 km/s，已知波沿x轴正方向传播，某时刻刚好传到x＝120 m处，如图所示，则下列说法正确的是( )
A．从波源开始振动到波源迁移到地面需要经过3 s时间
B．从波传到x＝120 m处开始计时，经过t＝0.06 s位于x＝360 m的质点加速度最小
C．波动图像上M点此时速度方向沿y轴负方向，动能在变大
D．此刻波动图像上除M点外与M点位移大小相同的质点有7个
BCD [波在传播的时候，波源没有迁移，A错误；根据图像可知，波长为60 m，波速为4 km/s，所以可得周期为0.015 s,0.06 s的时间刚好是整数个周期，可知横波刚传到360 m处，此处质点开始从平衡位置向－y方向运动，加速度最小，B正确；波的传播方向是向右，所以根据同侧法可知，波动图像上M点此时速度方向沿y轴负方向，动能在变大，C正确；过M点作水平线，然后作关于x轴的对称线，可知与波动图像还有7个交点，所以此刻波动图像上除M点外与M点位移大小相同的质点有7个，D正确．]
13．一列横波在x轴线上传播，在t1＝0时和t2＝0.5 s时的波形图像如图所示，
(1)这列波的传播速度多大？
(2)若波速v＝68 m/s，则波向哪个方向传播？
(3)若波向左传播，且3T＜Δt＜4T，则这列波的波速多大？
[解析] (1)当波向右传播时，由于振动的周期性，波向前传播的距离Δx＝nλ＋eq \f(1,4)λ，
波的传播速度
v右＝eq \f(Δx,Δt)＝eq \f(8n＋2,0.5)＝4(4n＋1)m/s(n＝0,1,2,3…)
若波向左传播，波向前传播的距离Δx＝nλ＋eq \f(3,4)λ，
波的传播速度
v左＝eq \f(Δx,Δt)＝eq \f(8n＋6,0.5)＝4(4n＋3)m/s(n＝0,1,2,3…)
(2)若波速v＝68 m/s，则波在Δt时间内移动的距离
s＝v·Δt＝68×0.5＝34 m＝4eq \f(1,4)λ，故波向右传播．
(3)若波向左传播，且3T＜Δt＜4T，则在这段时间内波传播的距离为3λ＜Δx＜4λ，故n＝3，则波速为v左＝4(4n＋3)＝60 m/s.
[答案] (1)见解析 (2)向右传播 (3)60 m/s