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    人教版高中物理(选择性必修一)同步讲义+练习3.1 波的形成(含解析)
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    人教版 (2019)选择性必修 第一册第三章 机械波1 波的形成精品同步训练题

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    这是一份人教版 (2019)选择性必修 第一册第三章 机械波1 波的形成精品同步训练题,共11页。

    学习目标
    02
    预习导学
    (一)课前阅读:
    B型超声检查,其原理是运用高频率声波(超声波)对人体内部组织、器官反射成像,可以观察被检组织的形态。如图所示为海洋生态自动监测浮标,可用于监测水质和气象等参数。一列水波沿海面传播,在波的传播方向上相距4.5 m的两处分别有甲、乙两浮标,两浮标随波上下运动。
    (二)基础梳理
    (三)预习作业
    1.在敲响古刹里的大钟时,有的同学发现,停止对大钟撞击后,大钟仍“余音未绝”,其原因是( )
    A.大钟的回声
    B.大钟在继续振动
    C.人的听觉发生了“暂留”
    D.大钟虽停止振动,但空气仍在振动
    答案:B
    解析:停止对大钟撞击后,大钟的振动不会立即消失,因为振动能量不会凭空消失,由于阻尼作用,一段时间后,振动才逐渐消失。故B正确。
    2.(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
    答案:ABC
    解析: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;横波具有波峰和波谷,两种波传播的都是运动形式,A、B、C正确。
    03
    探究提升
    环节一 波的形成
    思考:1.(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
    D.波源停止振动时,波立即停止传播
    【答案】A、B
    2.如图甲为波源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.请在图丙中画出t=5 s时质点的振动状态.

    【答案】见解析
    【解析】质点的振动状态如图所示.

    环节二 横波和纵波
    问题探究1:(多选)下列关于横波与纵波的说法中,正确的是( )
    A.声波一定是纵波
    B.水波一定是横波
    C.地震波既有横波,也有纵波
    D.纵波既可以在固体中传播,也可以在液体、气体中传播
    答案:CD
    解析:空气中的声波是纵波,而固体中的声波可能既有纵波,也有横波,故A错;水波既不是横波,也不是纵波,它的运动形式比较复杂,故B错;地震波既有横波,也有纵波,故发生地震时,地面既有上下振动,也有左右运动,C正确;纵波可以在固体、液体、气体中传播,D正确。
    环节三 机械波
    问题探究2:(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
    答案:AD
    解析:波源振动时,绳上各质点通过相互间的作用力跟着做受迫振动,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C正向上运动,质点F跟随离波源近的质点E正向下运动,D、F两点速度方向相反,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。
    问题探究3:(多选)如图所示为一列横波在某时刻的波形图,a、b、c、d为介质中的四个质点,a在波峰,d在波谷,c在平衡位置,b的位移大小等于振幅的一半。四个质点的加速度大小分别为aa、ab、ac、ad,速度大小分别为va、vb、vc、vd,则( )

    A.acab>aa=ad=0
    C.va=vd>vb>vc D.va=vd答案:AD
    解析:质点所受回复力的大小与位移的大小成正比,因而加速度的大小与位移的大小成正比,所以这四个质点的加速度大小关系为aa=ad>ab>ac,A正确,B错误;质点越靠近平衡位置速度越大,位移越大则速度越小,四个质点的速度大小关系为va=vd04
    体系构建
    波源、介质---机械波---横波、纵波
    05
    记忆清单
    一、波的形成
    ★学习聚焦:
    波的形成:带动
    波的传播:波形整体平移
    二、横波和纵波
    ★学习聚焦:形成横波靠拉力,形成纵波靠挤压作用。
    三、机械波
    ★学习聚焦:波是传递能量的一种方式。
    0601
    强化训练
    1.下列关于纵波的说法中,正确的是( )
    A.在纵波中,波的传播方向就是波中质点的移动方向
    B.纵波中质点的振动方向一定与波的传播方向在同一条直线上
    C.纵波中质点的振动方向一定与波的传播方向垂直
    D.纵波也有波峰和波谷
    答案:B
    解析:纵波中质点的振动方向与波的传播方向在同一条直线上,纵波有疏部和密部,故选项B正确。
    2.沿绳传播的一列机械波,当波源突然停止振动时( ).
    A.绳上各质点同时停止振动,横波立即消失
    B.绳上各质点同时停止振动,纵波立即消失
    C.离波源较近的各质点先停止振动,较远的各质点稍后停止振动
    D.离波源较远的各质点先停止振动,较近的各质点稍后停止振动
    【答案】C
    【解析】波的形成需要波源和介质,当波源突然停止振动时,先是离波源较近的质点停止振动,较远的质点仍在振动,但一会儿也会停止振动.C项正确.
    3.某地区地震波中的横波和纵波的传播速率分别约为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
    答案:A
    解析:横波速度小于纵波速度,所以P先开始振动。可得x=36 km,则A正确,B、C、D错误。
    4.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
    答案:A
    解析:有机械波存在就一定有波源和介质,所以A项正确;若只有波源而无介质,也不能产生机械波,所以C项错误;丢石块可以使漂浮物远去,但这不是激起的水波所产生的效果,如果仅靠水波,漂浮物只可能在原位置附近上下振动,所以B项错误;横波和纵波可沿同一方向传播,所以D项错误。
    5.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、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。
    6.(多选)关于机械波的以下说法中,正确的是( )
    A.波动发生需要两个条件:波源和介质
    B.波动过程是介质质点由近及远移动的过程
    C.波动过程是能量由近及远传递的过程
    D.波源与介质质点的振动都是自由振动
    答案:AC
    解析:波源(即振源)振动时,依靠介质中质点间的相互作用力带动周围各质点振动起来,形成机械波。组成介质的各质点只在平衡位置附近振动,并不随波迁移,仅把振源的振动形式和能量传播开来。介质质点之间的相互作用力带动相邻的质点振动,是受迫振动,故介质质点的振动不是自由振动。故选A、C。
    7.(多选)如图所示为一列简谐横波在某一时刻的波形图,此时刻质点,的运动方向向下,则( ).

    A.该波向左传播
    B.质点B和D的运动方向相同
    C.质点C比质点B先回到平衡位置
    D.此时质点F和H的加速度相同
    【答案】A、C、D
    【解析】由“带动”法可知,已知F向下振动,其相邻的前边的质点一定在下边,即可知波的传播方向向左.因此质点D、E的运动方向也向下,而质点A、B、H的运动方向向上.故A选项正确.B选项错误.
    质点F、H相对各自平衡位置的位移相同,由机械振动的运动学特征a=-kx/m,可知两质点的加速度相同.D选项正确.质点C直接从最大位移处回到平衡位置,即tC=T/4;而质点B要先运动到最大位移处,再回到平衡位置,故tB>T/4=tC.C选项正确.
    8. (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T/4,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:从题图可知,质点9是图中距波源最远的点,起振方向向下,但起振时刻最晚,故选项A正确,选项B错误;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,故选项C正确;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,故选项D正确。
    9.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 a、b、h向上,c、g无速度,d、e、f向下
    解析 由波的形成特点可知,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状态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点为后一质点,d点的振动滞后于c,要追随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,方向也向上;同理以g为参考点,可知h点速度方向向上。 课程标准
    学习目标
    通过观察,认识波的特征。能区别横波和纵波。
    1.通过观察水波槽中浮子的运动或绳波的运动,认识波是振动和能量的传播形式,在传播过程中,介质粒子只是围绕平衡位置振动,并不随波发生移动。
    2.通过观察和比较绳波和弹簧上的波,或者横波、纵波发生演示器演示的波的传播过程,区分横波和纵波。
    3.学生站成一行,依次起立和下蹲来模拟横波。
    一、波的形成
    (一)波源:介质中最 部分。
    (二)波的产生原因
    1、离波源近的质点 离波源远的质点
    2、离波源远的质点 离波源近的质点的质点形式
    3、各质点的起振方式均与波源的起振方式
    (三)波的传播特点
    ①机械波传播的只是振动的 和 ,参与简谐波的质点只在各自的平衡位置附近做简谐运动,并不随波 .
    ②波传到任意一点,该点的起振方向都和 的起振方向相同.
    ③介质中每个质点都做 振动,因此,任一质点的振动频率和周期都和 的振动频率和周期相同.
    (四)质点振动方向与波的传播方向的关系:带动法、微平移法、同侧法
    答案:(一)波源:介质中最先振动起来的部分。
    (二)波的产生原因
    1、离波源近的质点带动离波源远的质点
    2、离波源远的质点模仿离波源近的质点的质点形式
    3、各质点的起振方式均与波源的起振方式相同
    (三)波的传播特点
    ①机械波传播的只是振动的形式和能量,参与简谐波的质点只在各自的平衡位置附近做简谐运动,并不随波迁移.
    ②波传到任意一点,该点的起振方向都和波源的起振方向相同.
    ③介质中每个质点都做受迫振动,因此,任一质点的振动频率和周期都和波源的振动频率和周期相同.
    【概念衔接】机械振动、简谐运动、固有振动、阻尼振动、受迫振动、波源、介质、机械波
    【拓展补充】波源可阻尼振动,也可以受迫振动
    【即学即练】1、判断题:(1)在机械波中各质点不随波的传播而迁移。( )
    (2)机械波在传播过程中,各质点振动的周期、起振方向都相同。( )
    答案:(1)在机械波中各质点不随波的传播而迁移。(√)
    (2)机械波在传播过程中,各质点振动的周期、起振方向都相同。(√)
    2.一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,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.
    【微点拨】同学们可以下去动手试一下
    二、横波和纵波
    1、横波中,质点的振动方向与波的传播方向 。
    2、纵波中,质点的振动方向与波的传播方向在 。
    3、上下抖动绳子出现的机械波为________波;左右抖动弹簧出现的机械为________波.(填“纵”或“横”)
    答案:1、相互垂直
    2、同一条直线上
    3、横 纵

    【概念衔接】机械波、横波、纵波
    【拓展补充】纯粹的横波,只能在固体中形成。
    【即学即练】1、判断正误:在水平方向传播的波为横波。( )
    答案:在水平方向传播的波为横波。(×)
    2.关于横波和纵波,下列说法正确的是( )
    A.对于纵波,质点的运动方向和波的传播方向有时相同,有时相反
    B.对于纵波,质点的振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.波源上下振动形成的波是横波
    答案:A
    解析:横波中质点的振动方向与波的传播方向相互垂直,纵波中质点的运动方向与波的传播方向在同一条直线上,有时相同,有时相反,故选项A正确,B、D错误;无论是横波还是纵波,质点都是在平衡位置附近做往复运动,不会随波迁移,故选项C错误。
    3、(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
    答案:AD
    解析: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。
    【微点拨】形成横波靠的是介质间的拉力作用。
    三、机械波
    机械波的形成条件
    ①有发生机械振动的 .
    ②有传播 ,如空气、水等.
    答案:机械波的形成条件
    ①有发生机械振动的波源.
    ②有传播介质,如空气、水等.
    【概念衔接】波源、介质、横波、纵波
    【拓展补充】机械波是传递能量的一种方式
    【即学即练】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,在介质中传播的波也立即停止
    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的传播过程
    答案:D
    解析: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,不会立即停止,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,只是向外传递信息和能量,选项C错误,选项D正确。
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