高中物理人教版 (2019)选择性必修 第一册1 波的形成精练

第三章　机械波

1　波的形成

基础过关练

题组一　波的形成和传播

1.(多选)把一根长而软的螺旋弹簧竖直提起来,手有规律地上下振动,则(　　)

A.在弹簧上形成一列机械波

B.在弹簧上形成波峰和波谷

C.弹簧上的质点自上而下振动

D.弹簧上的机械波自上而下传播

2.一列横波沿一条长绳传播,当波源突然停止振动时(　　)

A.所有质点都立即停止运动

B.已经振动的质点继续振动,尚未振动的质点不会振动

C.离波源近的质点先停止振动,然后才是远的质点停止振动

D.离波源远的质点先停止振动,然后才是近的质点停止振动

3.(2019福建霞浦一中高二下月考)下列说法中正确的是(　　)

A.振动物体回到平衡位置的过程中,回复力做正功

B.回复力就是振动物体受到的合外力

C.有机械振动必有机械波

D.横波在传播过程中,质点的振动方向与波的传播方向可相同

题组二　横波和纵波的对比

4.下列关于横波、纵波的说法中,正确的是(　　)

A.横波中,质点的振动方向一定与波的传播方向垂直

B.横波中,质点的振动方向也可能与波的传播方向平行

C.纵波中,波水平向右传播,各个质点一定上下振动

D.能形成波峰、波谷的波是横波

5.(多选)下列关于横波、纵波的说法正确的是(　　)

A.横波中,凸起的最高处叫波峰,凹下的最低处叫波谷

B.质点的振动方向和波的传播方向在同一直线上的波叫纵波

C.横波和纵波传播的都只是振动这种运动形式

D.沿横向传播的波叫横波,沿纵向传播的波叫纵波

E.沿横向传播的波叫纵波,沿纵向传播的波叫横波

6.(2019上海复旦大学附中高一下期中,改编)(多选)关于声波,下列说法正确的是(　　)

A.声波在空气中是以纵波形式传播的

B.声波在固体中的传播速度大于在空气中的传播速度

C.声波的传播由波源决定,与介质无关

D.声波在真空中也能传播

7.(2019山东日照莒县一中高二下月考)(多选)关于横波和纵波,下列说法正确的是(　　)

A.质点的振动方向和波的传播方向垂直的波叫横波

B.质点的振动方向跟波的传播方向在同一直线上的波叫纵波

C.横波有波峰和波谷,纵波有密部和疏部

D.地震波是横波,声波是纵波

题组三　机械波及其特点

8.下列关于波的现象的说法中正确的是(　　)

A.只要有机械波产生,一定可以找到产生机械波的波源

B.把小石头扔到平静的湖水里,水面上便会激起水波,水波将促使水面上的漂浮物向远方运动

C.某空间找不到机械波,则在这一空间一定没有波源

D.横波与纵波,其质点的振动方向不同,因此,横波和纵波不可能沿同一方向传播

9.(2019福建龙岩高中高三上月考)振源A带动细绳上下振动,某时刻在绳上形成的横波波形如图所示。规定绳上各质点向上运动的方向为位移x的正方向,从波传播到细绳上的P点开始计时,下列能表示P点振动图像的是(　　)

10.如图所示为波源开始振动后经过一个周期的波形图,设介质中质点的振动周期为T,下列说法中正确的是　(　　)

A.若M点为波源,则M点开始振动时方向向下

B.若M点为波源,则P质点已经振动了T

C.若N点为波源,则P质点已经振动了T

D.若N点为波源,则该时刻P质点的动能最大

能力提升练

题组一　波与振动的关系

1.(2020湖北襄阳四中高二月考,)(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.波的传播速度就是质点振动的速度

D.波源停止振动时,波立即停止传播

2.(2019山东烟台二中高二月考,)关于振动和波的关系,下列说法正确的是(　　)

A.如果波源停止振动,波在介质中的传播也立即停止

B.发声体在振动时,一定会产生声波

C.波动的过程是介质质点由近及远的传播过程

D.波动的过程是质点的振动形式及能量由近及远传播的过程

题组二　横波和纵波的对比

3.(2019陕西西安长安一中高二下期中,)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、纵波的振动方向与波的传播方向的关系不同,故横波、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.只要存在介质,不管是固体、液体或气体,均可传播横波和纵波

4.(2019湖北汉川二中高二3月月考,)某地区地震波中的横波和纵波传播速率分别约为4 km/s和9 km/s。一种简易地震仪由竖直弹簧振子P和水平弹簧振子H组成(如图所示)。在一次地震中,震源在地震仪下方,观察到两振子相差5 s开始振动,则(　　)

A.P先开始振动,震源距地震仪约36 km

B.P先开始振动,震源距地震仪约25 km

C.H先开始振动,震源距地震仪约36 km

D.H先开始振动,震源距地震仪约25 km

题组三　“带动法”分析质点的振动情况

5.(2020上海向明中学高二期中,)(多选)一列横波沿绳子向右传播,传播过程无能量损失。某时刻绳子形成如图所示的凹凸形状,对此时绳上A、B、C、D、E、F六个质点,下列说法正确的是(　　)

A.它们的振幅相同

B.质点D和F的速度方向相同

C.质点A和C的速度方向相同

D.从此时算起,质点B比C先回到平衡位置

E.从此时算起,质点E比F先到达波峰

6.(2019北京一零一中学高二下期中,)(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

7.(2020北京东城高三上期末改编,)(多选)一条绳子可以分成一个个小段,每小段都可以看作一个质点,这些质点之间存在着相互作用。如图所示,1、2、3、4、…为绳上的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,会带动2、3、4、…各个质点依次上下振动,把振动从绳的左端传向右端。质点1的振动周期为T。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(深度解析)

A.质点20开始振动时运动方向向上

B.质点20开始振动时运动方向向下

C.t=时质点5的加速度方向向上

D.t=时质点12的运动方向向上

8.()如图所示是一列向右传播的横波,请标出这列波中a、b、c、d、…h等质点这一时刻的速度方向。

答案全解全析

基础过关练

1.AD　手有规律地上下振动时,弹簧上各质点也上下振动,形成纵波,向下传播,故A、D均正确,B、C错误。

2.C　当波源突然停止振动时,由于波是质点间相互带动传播的,同时后一个质点比前一个质点滞后,所以离波源近的质点先停止振动,然后才是远的质点停止振动,波的形式仍在质点的振动下传播,最终所有质点停止振动,A、D错误,C正确;波源突然停止振动时,已经振动的质点继续振动,尚未振动的质点也将在前面质点的带动下振动,并将在波的形式传播后停止振动,B错误。

3.A　振动物体回到平衡位置的过程中,回复力的方向指向平衡位置,则回复力做正功,A正确;回复力是指使物体回到平衡位置的力,不一定是振动物体受到的合外力,B错误;有机械振动,若没有传播振动的介质,也不会有机械波,C错误;横波在传播过程中,质点的振动方向与波的传播方向垂直,D错误。

4.A　横波的传播方向与质点的振动方向垂直,纵波的传播方向与质点的振动方向在一条直线上,选项A对,B、C错;有波峰和波谷,但波的传播方向不一定与质点的振动方向垂直,选项D错。

5.ABC　质点的振动方向与波的传播方向垂直的波叫横波,质点的振动方向与波的传播方向在同一直线上的波叫纵波;横波具有波峰和波谷,两种波传播的都只是振动这种运动形式,质点并不随波迁移,A、B、C正确。

6.AB　声波在空气中是以纵波形式传播的,A正确;一般情况下,声波在固体中传播得最快,在液体中次之,在气体中最慢,B正确;声波的传播是由波源和介质共同决定的,C错误;声波的传播需要介质,在真空中不能传播,D错误。

7.ABC　质点的振动方向和波的传播方向垂直的波叫横波,A正确;质点的振动方向跟波的传播方向在同一直线上的波叫纵波,B正确;横波有波峰和波谷,纵波有密部和疏部,C正确;地震波有横波也有纵波,空气中的声波是纵波,D错误。

8.A　有机械波存在,就一定有波源和介质,A项正确;若只有波源而无介质,不能产生机械波,C项错误;丢石块激起的水波向四周传去,但传的只是振动这种运动形式,水只是上下振动并不会向外迁移,仅靠水波漂浮物只可能在原位置附近上下振动,B项错误;横波和纵波可沿同一方向传播,D项错误。

9.A　由波形得知,波向右传播,开始计时时P点在平衡位置且将向下振动,故A正确。

10.C　若M点为波源,此时N点振动方向向上,则波源开始振动的方向向上,波从波源传到P点要经过T,因而P点已经振动了T,A、B错误;若N点为波源,波从波源传到P点经过,故P点已经振动了T,而此时P点在最大位移处,速度为零,动能最小,C正确,D错误。

能力提升练

1.AB　机械波的产生条件是有波源和介质,波源振动,依次带动介质中的质点振动,并将振动的形式由近及远传播而形成波,选项A、B正确;波的传播速度是波形由波源向外伸展的速度,在均匀介质中其速度大小不变,而质点振动的速度随时间周期性地发生变化,选项C错误;波源一旦将振动传播给了介质,振动就在介质中向远处传播,而当波源停止振动时,振动在介质中仍然继续传播,不会随波源停止振动而停止传播,选项D错误。

2.D　波源停止振动,介质中的质点仍然在振动,所以波仍继续传播,选项A错误;产生机械波的条件之一是必须有介质,选项B错误;在振动过程中质点不随波的传播而迁移,只是向外传播信息和能量,选项C错误,选项D正确。

3.A　同一波源产生的机械波中可同时具有横波和纵波,如地震波,A正确。虽然横波与纵波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,B错误。在同一介质中,横波和纵波的传播速度一般不同,如地震波中纵波比横波传播得快,C错误。机械波中横波可以在固体内传播,不可以在液体和气体中传播,纵波可在固体、液体和气体中传播,D错误。故选A。

4.A　横波传播速率小于纵波传播速率,所以P先开始振动;由+5 s=,可得x=36 km,则A正确,B、C、D错误。

5.ADE　波源振动时,绳上各质点通过弹力作用做受迫振动,不考虑传播中的能量损耗时,各质点的振幅均相同,选项A正确。波传播时,离波源远的质点的振动落后于离波源近的质点的振动,并跟随着离波源近的质点振动,由题图可知,波源在左端,因此,质点D跟随离波源近的质点正向上运动,质点F跟随离波源近的质点正向下运动,D、F两质点的速度方向相反,选项B错误。同理,此时质点A正向下运动,质点C正向上运动,两者速度方向也相反,选项C错误。由于此时B、C两质点都向上运动,B比C先到最大位移处,故B比C先回到平衡位置,选项D正确。同理知选项E正确。

6.AB　经过,质点1从平衡位置再次运动到平衡位置,质点3运动了T,即质点3在从波谷向平衡位置运动的过程中(向上运动),A正确;经过时,质点5从平衡位置运动到波谷,加速度方向向上,质点5所受回复力向上,且最大,B正确;经过,质点6运动了T,质点6在从平衡位置向波谷运动的过程中,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。

7.AD　因为每个质点起振时的情况都和波源的起振情况相同,质点1开始振动时的运动方向向上,所以质点20开始振动时运动方向也向上,A正确,B错误;在t=时刻,质点5开始振动,则在t=时质点5到达最高点,其加速度方向向下,C错误;t=时质点13刚开始振动,此时质点12已经运动了,则运动方向向上,D正确。

关键点拨

明确机械波的传播实质,即后一个质点在重复前一个质点的振动。

8.答案　a、b、h向上,c、g速度为零,d、e、f向下　图略

解析　由波的传播特点可知,介质中先振动的质点将带动它后面的质点振动,后面质点的振动是前面质点振动的重复,比较沿波传播方向上相邻的两质点,可知后面质点的振动总是滞后于前面的质点。题图中质点c和g此时在最大位移处,速度为零,无速度方向可言。若以此时最大位移处的c点为参考点,由波的传播方向和传播的特点可知,d点相对于c点为后面的质点,d点的振动滞后于c,要追随c移动到负的最大位移处,所以速度方向向下,e、f依次跟上,速度方向都向下;b的振动超前,已从负的最大位移回振,所以速度方向向上;a超前b,已回到平衡位置,速度最大也向上;同理以g为参考点,可知h点速度方向向上。