2021-2022学年人教版(2019)选择性必修第一册
3.1波的形成 同步练习(解析版)
1.介质中有一列简谐机械波传播,对于其中某个振动质点( )
A.它的振动速度等于波的传播速度
B.它的振动方向一定垂直于波的传播方向
C.它在一个周期内走过的路程等于2个振幅
D.它的振动频率等于波源的振动频率
2.有关机械振动和机械波的说法正确的是( )
A.机械波的传播速度与介质有关,与波源的频率无关
B.机械波的传播方向总是和质点的振动方向垂直
C.单摆摆动到平衡位置时,回复力和加速度都为零
D.驱动力的频率越大,物体的振幅反而越小
3.用握住较长软绳的一端连续上下抖动,形成一列简谐横波。某一时刻的波形如图所示,绳上a、b两质点均于波峰位置。下列说法正确的是( )
A.a、b两质点之间的距离为半个波长
B.a、b两质点振动开始时刻相差半个周期
C.质点b完成的全振动次数比质点a多一次
D.质点b完成的全振动次数比质点a少一次
4.关于横波与纵波,下列说法中不正确的是( )
A.机械波可分为横波和纵波
B.横波与纵波在固体、液体、气体中都能传播
C.在纵波中,质点在疏部中心位移为零
D.在横波中,质点在波谷时动能最小
5.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
6.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,下图的四个图中能表示P点振动图像的是( )
A. B. C.D.
7.下列说法中正确的是
A.电磁波在同种介质中只能沿直线传播
B.机械波的传播周期与机械波中的质点做简谐运动的周期—定相等
C.单摆经过平衡位置时,合外力为零
D.做简谐运动的物体在个周期内经过的路程—定为振幅的倍
8.一列横波在某一时刻的波形图如图所示,若 D 点此时的运动方向向上,则下列说法中正确的是( )
A.质点 D 和 F 所受回复力相同
B.质点 F 与 H 的速度方向相同
C.质点 B 和 D 的加速度方向相反
D.质点 G 比 H 先回到平衡位置
9.如图所示为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.t=时质点5的运动方向向下
B.t=时质点7的速度方向向上
C.t=时质点11的运动方向向下
D.t=T时质点17开始向下运动
10.一条绳子可以分成一个个小段,每小段都可以看做一个质点,这些质点之间存在着相互作用.如图是某绳波形成过程的示意图.质点l在外力作用下沿竖直方向做简谐运动,带动质点2、3、4...各个质点依次振动,把振动从绳的左端传到右端.t=T/2时,质点9刚要开始运动.下列说法正确的是
A.t=T/2时,质点9开始向下运动
B.t=T/2时,质点5加速度方向向上
C.t=T/4时,质点5开始向上运动
D.t=T/4时,质点3的加速度方向向上
11.一张骨牌倒下时引起的相邻骨牌依次倒下的骨牌效应,一阵风吹过麦地形成的麦浪滚滚的景象。关于骨牌和麦浪的运动,下列说法正确的是( )
A.骨牌的运动形成了波,麦子的运动形成的不是波
B.麦子的运动形成了波,骨牌的运动形成的不是波
C.麦浪和骨牌的运动都形成了波
D.麦浪和骨牌的运动都没有形成波
12.一列沿x轴正向传播的简谐横波,其振幅为2cm,波速为30cm/s,在传播过程中,介质中相距30cm的两质点a、b,某时刻均在x轴上方距离x轴1cm的位置,此时两质点运动方向相反,如图所示.则下列说法正确的是
A.b质点可能比a质点先回到平衡位置
B.a质点速度最大时,b质点速度为0
C.从此时刻起,经过1秒钟a质点运动到b位置处
D.此时a、b两质点加速度大小相等,方向相反
13.如图,a、b、c、…、k为连续的弹性介质中间隔相等的若干质点,e点为波源,t=0时刻从平衡位置开始向上做简谐运动,振幅为3 cm,周期为0.2 s.在波的传播方向上,后一质点比前一质点迟0.05 s开始振动.t=0.25 s时,x轴上距e点2.0 m的某质点第一次到达最高点,则
A.该机械波在弹性介质中的传播速度为8m/s
B.该机械波的波长为2 m
C.图中相邻质点间距离为0.5 m
D.当b点在平衡位置上方3cm处时,f点也在平衡位置上方3cm处
14.在学到“机械振动与机械波”时,四位同学就自己看到的现象,发表自己的观点,让你从物理学的角度来看,你认为他们谁说的对( )
小张说:医生用听诊器是利用了固体可以传递机械波。
小王说:军队过桥时不能齐步走,就是因为怕产生共振,损坏了桥,火车过铁桥时要减速,也是同样的道理。
小李说:我家的木板门,春夏季听不到响声,一到秋冬季节,就开始嘭嘭作响,这是风吹振动的。
小赵说:树叶在水面上下振动说明,机械波并不向外传递介质。
A.小张说的对 B.小王说的对
C.小李说的对 D.小赵说的对
15.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.t=T/4时,质点5刚要开始运动.下列说法正确的是
A.t=T/4时,质点5开始向下运动
B.t=T/4时,质点3的加速度方向向下
C.从t=T/2开始的一小段时间内,质点8的速度正在减小
D.从t=T/2开始的一小段时间内,质点8的加速度正在减小
16.如图所示,实线为一列沿x轴负方向传播的简谐横波在t=0时的波形图,过了1秒钟,当Q点在t=0时的振动状态传到P点时,则( )
A.此时范围内的质点正在向y轴正方向运动
B.此时范围内的质点正在向y轴正方向运动
C.此波的传播速度为(4n+3)cm/s,n=0,1,2,3…
D.Q处质点此时正在波谷位置,加速度沿y轴的负方向
17.机械振动在______中传播,形成了机械波。
18.判断下列说法的正误。
(1)质点的振动位置不断转换即形成波。(____)
(2)在绳波的形成和传播中,所有质点的运动是近似的匀速直线运动。(____)
(3)在绳波的形成和传播中,所有质点同时运动,同时停止运动。(____)
(4)波的形成过程中,前面的质点带动后面的质点振动,后面的质点重复前面质点的振动。(____)
(5)质点沿水平方向振动,波沿水平方向传播,这样的波一定是横波。(____)
(6)介质中有机械波传播时,介质本身也随波一起传播。(____)
19.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
20.如图所示,是某绳波形成过程的示意图,质点1在外力作用下垂直直线方向做简谐运动,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开始向上运动,t=时,1质点到达最上方,5质点开始向上运动,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)t=时,质点8、12、16的运动状态如何?
(3)t=T时,质点8、12、16的运动状态如何?
参考答案
1.D
【详解】
A.在同种均匀介质中波的传播速度为定值,而质点在平衡位置两侧做简谐运动,其速度大小是变化的,A错误;
B.在纵波中质点的振动方向和波的传播方向相同或相反,并不垂直,B错误;
C.质点在一个周期内走过的路程等于4个振幅的长度,C错误;
D.每个质点都在重复波源的振动,因此质点的振动频率和波源的振动频率是相同的,D正确。
故选D
2.A
【详解】
A.机械波的传播速度与介质有关,与波源的频率无关。故A正确;
B.纵波的传播方向总是和质点的振动方向共线,故B错误;
C.单摆摆动到平衡位置时,回复力为零,但合力不为零,即加速度不为零。故C错误;
D.驱动力的频率越接近物体的固有频率,物体的振幅越大。故D错误。
故选A。
3.D
【详解】
A.由图可知,a、b两点之间的距离为一个波长,故A错误;
B.根据简谐横波传播过程中,振动在一个周期内传播一个波长的距离,可知a、b两点振动开始时刻相差一个周期,故B错误;
CD.简谐横波向右传播,b比a远一个周期,故b点完成全振动次数比a点少一次,故C错误,D正确。
故选D。
4.C
【详解】
A.振动方向与传播方向共线的为纵波,振动方向与传播方向垂直的为横波,机械波分为两种即纵波和横波,A正确;
B.横波可以在固体内部、固体表面、液体和气体的分界面上传播纵波在固体、液体和气体中都可以传播,B正确
C .在纵波中,质点在疏部中心位移时刻在改变,当通过平衡位置时位移才是零,C错误;
D.在横波中,质点在波谷时,速度为零,所以动能为零,D正确.
本题选错误的,故选C
5.B
【详解】
声波为机械波,传播需要介质,在真空中不能传播,光波、手机发射的信号均为电磁波,传播不需要介质,可以在真空中传播,故用手机B呼叫手机A时,玻璃罩外的人能看到手机A显示手机B的号码,但听不到声音,故B正确,ACD错误。
故选B。
6.B
【详解】
由于波源起振方向沿y轴负方向,因此当波传到P点时,P点首先从平衡位置向下振动,即0时刻处于平衡位置,下一时刻向下运动,B正确,ACD错误。
故选B。
7.B
【详解】
A.电磁波在同种均匀介质中只能沿直线传播,在同一种不均匀的介质中,不一定沿直线传播,故A错误;
B.机械波的传播周期与机械波中的质点做简谐运动的周期相等,故B正确;
C.单摆经过平衡位置时,回复力为零 ,但合力提供向心力,故C错误;
D.做简谐运动的物体在周期内通过的路程不一定为振幅的,故D错误.
8.D
【详解】
A. 质点位于平衡位置的上方,所受回复力方向向下,而质点位于平衡位置的下方,所受回复力方向向上,故A错误;
B. 图中可知质点点的运动方向向上,而质点的运动方向向下,所以质点和的运动方向相反,故B错误;
C. 质点和位于各自平衡位置的上方,加速度方向均向下,故C错误;
D. 由图可知质点直接向上向平衡位置运动,而质点先向下,后向上向平衡位置运动,则质点比先回到平衡位置,故D正确。
9.B
【详解】
根据质点起振动方向与波源起振方向相同,确定质点的振动方向。
A.经过四分之一周期,质点5开始运动,起振方向与质点1相同,为竖直向上,选项A错误;
B.t=T时,传播到9质点,7质点位于平衡位置上方,正竖直向上运动,振动的速度方向竖直向上,选项B正确;
C.时,质点13开始振动,质点11位于平衡位置上方,正在向上运动,选项C错误;
D.t=T时,质点17开始运动,起振方向与质点1相同,为竖直向上,选项D错误.
故选B。
10.C
【详解】
A、质点1为波源,波向右传播,时,质点9开始振动,根据同侧法可知其振动方向向上;故A错误.
B、时,质点5处于波峰,此时振动的速度为零,指向平衡位置的加速度最大,方向向下;故B错误.
C、根据振动和波的传播规律可得时的波形图:
时,波传播的距离为,则质点5开始振动,而所有的质点被带动起振的方向相同都向上;故C正确.
D、振动时的回复力产生的加速度都指向平衡位置,时的质点3正在正向位移处,则加速度向下;故D错误.
故选C.
11.A
【详解】
当物体的某一部分发生振动时,其余各部分由于质点的相互作用也会相继振动起来,物质本身没有相应的移动,所以骨牌的运动形成了波,麦浪是在持续的风力作用下形成的,风力停止,麦浪也会停止,而不是继续传播,所以麦子的运动形成的不是波,所以A正确;BCD错误。
故选A。
12.A
【详解】
A.若图示时刻,b质点向下振动,a质点向上振动,则b质点比a质点先回到平衡位置。故A正确。
B.由图看出,当a质点经过平衡位置时,速度最大,而b不在最大位移处,速度不为零。故B错误。
C.简谐横波沿x轴正向传播过程中,两质点都在各自的平衡位置附近振动,a质点并不向前移动,不可能移到b质点处。故C错误。
D.图示时刻,两质点的位移大小、方向相同,则加速度也大小相等、方向相同,方向沿均沿y轴负方向。故D错误。
故选:A。
13.BC
【详解】
据题波的周期为T=0.2s,t=0时刻e点从平衡位置开始向上做简谐运动,经过t=0.05se点第一到达最高点.t=0.25s时,x轴上距e点2.0m的某质点第一次到达最高点,则知该质点的振动比e点落后一个周期,所以波长为 λ=2m,波速为,故A错误,B正确.由波的周期为 T=0.2s,后一质点比前一质点迟0.05s=T/4开始振动,可知相邻质点间的距离等于1/4波长,为0.5m.故C正确.当b点在平衡位置上方3cm处时,f点在平衡位置下方3cm处,故D错误.
14.ABD
【详解】
A.固体可以传递机械波,且传递机械波最快,故A正确;
B.军队过桥时不能齐步走,就是因为怕产生共振,使振幅最大,导致桥损坏,同样火车过铁桥时也要限速,也是这个道理,故B正确;
C.小李说法不对,可以这样想,一年四季哪个季节都有风,如果是因为风,那春夏季也会响,所以小李的说法错误。另外其实冬天天气冷,物体会比较“硬”更容易振动发声,而夏天物体比较“软”,不容易振动发出声,试想你拿一个石头分别敲在地板上和敲在棉花上,发出的响度是不同的,故C错误;
D.树叶在水面上下振动,只是在它的平衡位置附近振动,并没有随波迁移,故D正确。
故选ABD。
15.BC
【详解】
A、t=T/4时,质点5开始向上运动,A错误;
B、t=T/4时,质点3受到指向平衡位置的回复力的作用,加速度方向向下,B正确;
CD、从t=T/2开始的一小段时间内,质点8正在从平衡位置向上运动,速度正在减小,加速度正在增大,C正确,D错误.
故选:BC.
16.AC
【详解】
AB、当Q点在时的振动状态(通过平衡位置向上振动)传到P点时,x=0cm处质元在波谷,x=2cm处质元在波峰,则向y轴的正方向运动,向y轴的负方向运动,A正确B错误;
C、波长,根据传播规律可知,1s时间内,波向x轴负方向传播了,n=0、1、2….即传播了个周期,则周期,n=0、1、2….根据波长、周期和波速的关系可知,,n=0,1,2,3…,C正确.
D、根据波动规律可知,此时Q处质点处于波谷,加速度沿y轴正方向,D错误.
17.介质
【详解】
略
18.错误 错误 错误 正确 错误 错误
【详解】
略
19.(1)质点8未达到波峰,正在向上振动,质点12、16未振动;(2)
【详解】
(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
20.见解析
【解析】
各质点在各时刻的情况.如图所示.
(1)由乙图可知,t=时,质点8未达到波峰,正在向上振动,质点12、16未振动.
(2)由丙图可知,t=时,质点8正在向下振动,质点12向上振动,质点16未振动.
(3)由丁图可知,t=T时,质点8、12正在向下振动,质点16向上振动.
由于质点间的相互作用,前面的质点带动后面的质点振动,所以后面的质点总是滞后于前面的质点.