3.1波的形成 同步练习-2021-2022学年高二上学期物理人教版（2019）选择性必修第一册（word含答案）

第三章机械波第一节波的形成高二上学期选择性必修第一册同步练习基础过关（人教版2019）
练习
一、单选题，共12小题
1．如图所示是一列横波在某一时刻的波动图像，以下说法错误的是（ ）.
A． B、I有相同的位移 B．A、E有相同的位移
C．A、H有相同的位移 D．E、F有相同的位移
2．下列说法正确的是（　　）
A．物体做机械振动，就产生机械波
B．有机械波，一定有质点做机械振动
C．机械波和电磁波一样，都可在真空中传播
D．同一物体做机械振动在不同介质中产生的机械波的传播速度相同
3．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
4．一列简谐横波在均匀介质中沿 x 轴正方向传播，已知 x=λ处质点的振动方程为 y=Acos，则 t= T 时刻的波形图正确的是（　　）
A．
B．
C．
D．
5．关于简谐运动与机械波的下列说法中，正确的是（ 　）
A．受迫振动的振幅与它的振动频率无关
B．在同一种介质中，不同频率的机械波的传播速度不同
C．在波的传播过程中，质点的振动方向总是与波的传播方向垂直
D．同一单摆在月球表面简谐振动的周期大于在地球表面简谐振动的周期
6．关于机械波，下列说法不正确的是（ ）
A．在传播过程中能传递能量
B．频率由波源决定
C．能产生干涉、衍射现象
D．能在真空中传播
7．以下关于波的说法中，不正确的是（　　）
A．在波的传播过程中，介质中的质点不随波的传播方向迁移
B．波的传播过程是质点振动形式的传递过程
C．机械振动在介质中的传播形成机械波
D．质点的振动速度就是波速
8．在一平静的湖面上漂浮着一轻木块，向湖中投入一石块，在湖面上激起水波，关于木块的运动情况，以下正确的是（　　）
A．因为“随波逐流”木块将被推至远处
B．因不知道木块离波源的远近如何，所以无法确定木块的运动情况
C．无论木块离波源的远近如何，它都不能被波推动，最多只能在湖面上做上下振动
D．木块被推动的距离与木块的质量大小和所受水的阻力的大小等情况有关
9．下列有关物理史和物理知识的说法正确的是（ ）
A．单摆在整个运动过程中一定有一个位置合外力为零
B．简谐波中质点的振动方向总是垂直于波的传播方向
C．法拉第最先引入“场”的概念，并最早发现了电流的磁效应现象
D．回路中磁通量为零的时刻其磁通变化率可以不为零
10．已知一列机械波在一水平绳上匀速传播，则以下说法中正确的是（　　）
A．绳子上任意一点做受迫振动的周期相同
B．绳子上任意一点在四分之一周期内通过的路程为一个振幅
C．绳子上相距为一个波长的两点振动情况是异步的
D．绳子上质点随波发生迁移
11．以质点P为波源的机械波在绳上传到质点时的波形如图所示，下列说法正确的是（　　）
A．绳波传播不需要介质 B．P点的起振方向朝上
C．绳中质点带动右侧相邻的质点振动 D．当P点停止振动时，绳波立即消失
12．已知一列在弹性绳上传播的简谐横波在某一时刻的波形，则下列说法错误的是 （ ）
A．只要绳上一点（速度不为零的点）的振动速度方向已知，就可确定波的传播方向
B．只要波的传播方向已知，就可确定此时绳上任一点（速度不为零的点）振动的速度方向
C．波的周期等于绳上每一点的振动周期
D．波在传播过程中，绳上的各质点将以波的传播速度沿着波形运动
二、多选题，共4小题
13．沿x轴正向传播的一列简谐横波在t=0时刻的波形如图所示，P为介质中的一个质点，其平衡位置位于x=1.5m处。该波的传播速度为2.5m/s，则t=3.5s时（　　）
A．质点P相对平衡位置的位移为正值
B．质点P的速度方向与相对平衡位置的位移方向相同
C．质点P的速度方向与加速度的方向相同
D．质点P的加速度方向与相对平衡位置的位移方向相同
14．下列说法正确的是( )
A．在机械波的传播过程中，质点的振动方向总是与波的传播方向垂直
B．一弹簧振子的位移y随时间t变化的关系式为y=0.1sin 2.5πt（国际单位制），在t=0.2 s时，振子的运动速度为零
C．某单摆由0.98 m长的摆线连接一个直径2 cm的铁球组成，若摆角从5°改为3°，单摆的周期不变
D．在受迫振动中，驱动力的频率一定等于物体的固有频率
15．把闹钟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．但如果将玻璃罩内的空气用抽气机抽出去，就听不到闹钟的铃声．这说明(　　)．
A．声波是纵波
B．抽去玻璃罩内的空气后，闹钟不再振铃了
C．气体和固体都能传播声音
D．声波不能在真空中传播
16．如图，a、b、c、d是均匀媒质中x轴上的四个质点，相邻两点的间距依次为2m、4m和6m。一列简谐横波以2m/s的波速沿x轴正向传播，在t＝0时刻到达质点a处，质点a由平衡位置开始竖直向下运动，t＝3s时a第一次到达最高点。下列说法正确的是（　　）
A．在t＝6s时刻波恰好传到质点d处
B．在t＝5s时刻质点c恰好到达最高点
C．当质点d向下运动时，质点b一定向上运动
D．在4s三、填空题，共2小题
17．波的形成（以绳波为例）
（1）一条绳子可以分成一个个小段，这些小段可以看作一个个______质点，这些质点之间存在着______的作用。
（2）当手握绳端上下振动时，绳端______相邻的质点，使它也上下振动，这个质点又______更远一些的质点…绳上的质点都______起来，只是后面的质点总比前面的质点迟一些开始振动。
18．.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“＝”)
四、解答题，共2小题
19．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开始向上运动，t=时，1到达最上方，5开始向上运动．问：
（1）t=时，质点6、10、14的运动状态（是否运动、运动方向）如何；
（2）t=时，质点6、10、14的运动状态如何。
20．如图所示，一列简谐横波由M向P方向传播，M、P、Q为波上的三个质点，若质点M是振源，当它由平衡位置开始向上振动时，经后第一次到达波峰。当波传到P时，质点M在波谷，再经过，质点Q第一次达到波谷。已知质点M与P之间的距离为，且，从质点M开始振动到质点Q第一次在波谷的过程中，质点M通过的路程是。求：
①质点P与Q平衡位置间的距离；
②这列简谐横波的振幅。
试卷第1页，共3页
参考答案
1．B
【详解】
由波动图像可知，A、C、H有相同的位移，B、I有相同的位移，E、F有相同的位移，故ACD正确，B错误。
本题要求选错误的，故选B。
2．B
【详解】
AB．机械波的形成必须具备两个条件：波源和介质．有机械振动，若其周围没有传播这种振动的介质，则不会形成机械波，反过来有机械波，则一定有做机械振动的波源和介质，A错误B正确；
C．机械波传播需要介质，它不能在真空中传播，而电磁波传播不需要介质，它可在真空中传播，C错误；
D．同一振动在不同介质中的传播速度是不同的，D错误。
故选B。
3．A
【详解】
同一波源产生的波中可同时具有横波波、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。
4．A
【详解】
根据题意可知，时，在处的质点处于
则此时该质点位于波峰位置，故A正确，BCD错误。
故选A。
5．D
【详解】
当驱动力的频率等于固有频率时，受迫振动会共振，振幅最大，所以受迫振动的振幅与它振动的频率有关，故A错误；波的传播速度由介质决定，所以在同种介质中，不同频率的波的传播速度相同，故B错误；波分为横波和纵波，纵波的质点的振动方向与波的传播方向在一条直线上，故C错误．同一单摆在月球和地球上时，月球表面上的重力加速度比地球表面的重力加速度小，据单摆的周期公式可知，在月球表面简谐振动的周期大于在地面表面简谐振动的周期，故D正确．所以D正确，ABC错误．
6．D
【详解】
A．波传播振动这种运动形式的同时传递能量，故A正确，不符合题意；
B．波的频率是由波源决定的，故B正确，不符合题意；
C．干涉、衍射是波的特有现象，机械波在一定条件下也能发生干涉和衍射现象，故C正确，不符合题意；
D．机械波传播要借助于介质，真空中不能传播，故D错误，符合题意。
故选D。
7．D
【详解】
A．在波的传播过程中，介质中的质点只在自己平衡位置附近振动，而不随波的传播方向迁移，选项A正确，不符合题意；
B．波的传播过程是质点振动形式的传递过程，选项B正确，不符合题意；
C．机械振动在介质中的传播形成机械波，选项C正确，不符合题意；
D．质点的振动速度与波速是两个不同的概念，两者不相同，选项D错误，符合题意。
本题选不正确的，故选D。
8．C
【详解】
波传播的是振动这种形式，各质点在各自平衡位置运动，不随波向前移动，所以无论木块离波源的远近如何，它都不能被波推动，最多只能在湖面上做上下振动，故ABD错误，C正确；
故选C．
9．D
【详解】
A．单摆在位移最大处，加速度最大，其他位置由于做圆周运动，有向心加速度，合外力不等于零，故A错误；
B．横波的振动方向垂直于波的传播方向，纵波的振动方向平行于波的传播方向，故B错误；
C．奥斯特发现了电流的磁效应，故C错误；
D．磁通量的变化率与磁通量的大小无关，故D正确。
故选D。
10．A
【详解】
A．机械波在绳子上传播时，各个质点做受迫振动周期相同，故A正确；
B．绳上的质点处于平衡位置或波峰波谷时在四分之一周期内的路程为一个振幅，故B错误；
C．绳子上相距为一个波长的两点振动情况是同步的，故C错误；
D．绳子上质点并不随波发生迁移，故D错误。
故选A。
11．B
【详解】
A．绳波是机械波,机械波的传播需要满足条件：①振源振动；②介质，所以这列波的传播需要介质，故A错误；
B．Q点的起振方向朝上，P点的起振方向也朝上，故B正确；
C．由于波向左传播，绳中质点带动左侧相邻的质点振动，故C错误；
D．由于机械波依据介质传播，如果振源停止振动，在介质中传播的振动不会立即停止。故D错误。
故选B。
12．D
【详解】
A．只要绳上一点（速度不为零的点）的振动速度方向已知，根据上下坡法，则可确定波的传播方向，故A正确；
B．只波的传播方向已知，根据上下坡法，就可确定此时绳上任一点（速度不为零的点）振动的速度方向，故B正确；
C．波已形成时，当质点完成一个全振动，则波向前传播一个周期，故C正确；
D．波在传播过程中，绳上的各质点将在平衡位置来回简谐运动，并不随着波迁移，故D错误；
故选D。
13．AC
【详解】
波在Δt=3.5s内的传播距离为
Δx=vΔt=2.5×3.5m=8.75m=2λ＋0.75m
在P点左侧与之相距0.75m的质点为Q，如图所示
此时（t=0）Q质点的状态与P质点在t=3.5s时的状态相同。此时，质点Q正沿y轴负方向做加速运动。故A、C正确。
故选AC。
14．BC
【解析】
A．对于纵波，质点的振动方向与波的传播方向平行，如声波，故A错误；
B．在t=0.2 s时，y=0.1，在最大位移处，振子的运动速度为零，故B正确；
C．单摆的周期T= ，在满足简谐振动的条件（摆角小于5°）下，与摆角大小无关， 故C正确；
D．在受迫振动中，物体的振动频率一定等于驱动力的频率，如果驱动力的频率等于物体的固有频率，则发生共振现象，故D错误．
故选：BC
15．CD
【详解】
根据题中叙述的现象，无法说明声波是纵波，选项A错；抽去玻璃罩内的空气，不会使闹钟停止振铃，选项B错；抽去玻璃罩内的空气前，在玻璃罩外仍然可以听到闹钟的铃声，说明玻璃罩和空气都能传播声音，选项C对；抽去玻璃罩内的空气后，就听不到闹钟的铃声，说明声波不能在真空中传播，选项D对．
16．AD
【详解】
A．间距离为，波在同一介质中匀速传播，则波从传到的时间为
即在时刻波恰好传到质点处；故A正确；
B．设该波的周期为，由题可得
得
波从传到的时间为
则在时刻质点已振动了，而起振方向向下，故在时刻质点恰好经过平衡位置向上；故B错误；
C．波长为
间距离为
结合波形得知，当质点向下运动时，质点不一定向上运动。故C错误；
D．在的时间间隔内，质点已振动了，质点正从波谷向波峰运动，即向上运动，故D正确。
故选AD。
17．相连的 弹性力 带动 带动 跟着振动
【详解】
略
18．＜
【详解】
[1]因各个质点均做受迫振动，重复波源的振动，故振动频率、周期、振幅相同，而a正处于正向最大位移处，速度为零，在时间内，向平衡位置运动，速度由零逐渐增大，但达不到最大速度；b正在从平衡位置向上运动，具有最大速度，在时间内，它向正方向最大位移处运动，速度逐渐减小，但平均速度比a的大。a、b两个质点所通过的路程的关系是sa19．见解析
【详解】
各质点在各时刻的情况，如图所示：
（1）由甲图可知，t=时，质点6未达到波峰，正在向上运动，质点10、14未运动；
（2）由乙图可知，t=时，质点6正在向下运动，质点10向上运动，质点14未运动。
20．①；②
【详解】
①设波的周期为T，，波长为，质点M与P平衡位置间的距离为，且，波从M传到P的时间为，由于质点M与P平衡位置间的距离大于一倍波长小于二倍波长，且当波传到P时质点M在波谷，所以
所以
设质点P与Q平衡位置间的距离为x，波从P传到Q的时间为，当波传到Q点后，质点Q经过时间第一次在波谷，且这过程总时间为，则
解得
所以
解得
②设波的振幅为A，从质点O开始振动到质点Q第一次在波谷经过的时间为，质点O通过的路程为L，且，则
解得
即
所以
解得
答案第1页，共2页
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