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新学期同步练习基础过关（人教版2019）
练习
一、单选题，共12小题
1．下列关于横波、纵波的说法错误的是（ ）.
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．纵波的波形是疏密相间的，质点分布最密的部分叫密部，分布最疏的地方叫疏部
D．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
2．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
3．下列说法正确的是( )
A．机械波的振幅与波源无关
B．机械波的传播速度由介质本身的性质决定
C．声波是一种横波
D．形成纵波的质点，随波一起迁移
4．下列关于机械波的说法正确的是（　　）
A．机械波是机械振动在介质中传播形成的
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
5．关于机械波，下列说法中不正确的是（　　）
A．各质点都在各自的平衡位置附近振动，其平衡位置可能会随波的传播而迁移
B．前一质点的振动带动相邻的后一质点的振动，后一质点的振动必定落后于前一质点的振动
C．振动是波的成因，波是振动的传播
D．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
6．下列说法正确的是（　　）
A．质点的振动方向总是垂直于波的传播方向
B．波动过程是质点由近及远的传播过程
C．如果振源停止振动，在介质中传播的波动也就立即停止
D．波不但能够传递能量，而且可以传递信息
7．一列简谐横波沿x轴传播，某时刻的波形如图所示，已知此时质点F的运动方向向y轴负方向，则 （ ）
A．此波向x轴正方向传播
B．质点C此时向y轴负方向运动
C．质点C将比质点B先回到平衡位置
D．质点E的振幅为零
8．科学探测表明，月球表面无大气层，也没有任何生命存在的痕迹，在月球上，两宇航员面对面讲话也无法听到，这是因为（　　）
A．月球太冷，声音传播太慢
B．月球上没有空气，声音无法传播
C．宇航员不适应月球，声音太轻
D．月球上太嘈杂，声音听不清楚
9．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．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
D．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
10．关于振动和波，下列说法中正确的是( )
A．物体发生振动，一定会产生波
B．物体做简谐振动的条件是存在回复力
C．振动物体运动到平衡位置时刻，回复力为零
D．当一个弹簧振子做简谐振动时，振子受到的回复力不一定和弹簧的形变成正比
11．水平放置的弹性长绳上有一系列均匀分布的质点1、2、3、……．使质点1沿竖直方向做简谐运动，振动将沿绳向右传播，从质点1经过平衡位置向上运动时开始计时，当振动传播到质点13时，质点1恰好完成一次全振动．则此时关于质点10的运动，下列说法正确的是（　　）
A．位移为零 B．加速度为最大值
C．正向下运动 D．加速度为零
12．如图甲所示，沿波的传播方向上有六个质点a、b、c、d、e、f，相邻两质点之间的距离均为2m，各质点均静止在各自的平衡位置。t = 0时刻振源a开始做简谐运动，取竖直向上为振动位移的正方向，其振动图象如图乙所示，形成的简谐横波以2m/s的速度水平向右传播。则下列说法中正确的是（ ）
A．波传播到质点c时，质点c开始振动的方向沿y轴负方向
B．0 ~ 4s内质点b运动的路程为12cm
C．4 ~ 5s内质点d的加速度正在逐渐减小
D．6s时质点e第一次回到平衡位置
二、多选题，共3小题
13．如图所示，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．该列简谐横波的波长为8m
B．在t=5s时刻质点c恰好到达最高点
C．质点b开始振动后，其振动周期为4s
D．在4sE.当质点d向下运动时，质点b一定向上运动
14．一列简谐横波以的速度水平向右传播，沿波的传播方向上有间距均为的5个质点a、b、c、d、e，均静止在各自的平衡位置，如图所示。时质点a开始由平衡位置向下运动，时，质点a第一次到达最低点，则在这段时间内下列关于上述5个质点的判断正确的（　　）
A．质点a的速度逐渐增大
B．质点b的位移逐渐增大
C．质点c的加速度逐渐减小
D．质点d向下运动
E.质点e保持静止
15．已知波源的平衡位置在O点，t=0时刻开始做振幅为50cm的简谐振动，频率为20Hz，发出一列横波沿x轴正方向传播，如图所示为P点恰好开始振动时的波形，P、Q两质点平衡位置坐标分别为P（6，0）、Q（28，0），则下列说法正确的是（　　）
A．这列波的波速为
B．当时，Q点刚开始振动
C．波源刚开始振动时的运动方向沿方向
D．Q点刚开始振动时，P点恰位于平衡位置
E.Q点刚开始振动之前，P点经过的路程为
三、填空题，共2小题
16．一波源O产生的横波向左右两侧传播，波速为v，O点左侧有一质点M，右侧有一质点N。当波源起振后，秒末M点起振，t2秒末N点起振，且M、N点振动方向总是相反，则该波波长为___________。
17．沿x轴连续均匀的介质中，选距离为0.1m的等距离排列的0、1、2……10等11个点，这些点分别以自己的位置为中心，从0点沿x轴正方向，依次滞后0.02s向y轴正方向开始做简谐运动，如图甲所示．从0点开始振动后，第一次出现如图乙所示的图形历时__________s；该简谐波的传播速度是____________m/s．
四、解答题，共2小题
18．如图所示，图甲为某波在t＝1.0 s时的图像，图乙为参与该波动P质点的振动图像．
甲　　　 　　乙
①求该波的波速；
②画出t＝3.5 s时的波形．
19．一个质点在平衡位置O点的附近做简谐运动，某时刻过O点后经时间第一次经过M点，再经第二次经过M点.该质点再经多长时间第三次经过M点？若该质点由O点出发后在内经过的路程是，则质点振动的振幅为多少？
试卷第1页，共3页
参考答案
1．B
【详解】
A．物理学中把质点的振动方向与波的传播方向垂直的波称作横波，在横波中，凸起的最高处称为波峰，凹下的最低处称为波谷，故A正确；
BD．把质点的振动方向与波的传播方向在同一直线的波称作纵波，故B错误，D正确；
C．质点在纵波传播时来回振动，其中质点分布最密集的地方称为密部，质点分布最稀疏的地方称为疏部，故C正确。
本题要求选错误的，故选B。
2．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。
3．B
【详解】
机械波在介质的传播特点是波源的振动带动相邻质点做受迫振动，所以机械波的振幅等于波源的振幅，与波源有关，故A错误；机械波的传播速度由介质本身的性质决定，与波源无关，故B正确；声波是一种纵波，故C错误；形成纵波的质点，不随波一起迁移，故D错误．所以B正确，ACD错误．
4．A
【详解】
A．机械波是机械振动在介质中传播形成的，A项正确；
B．丢石头激起的水波所产生的效果是使漂浮物在原平衡位置做上下振动，故B项错误；
C．若只有波源而无介质，不能产生机械波，C项错误；
D．横波和纵波的质点振动方向不同，但可沿同一方向传播，例如地震波包含横波和纵波，且两种波的传播方向相同，所以D项错误。
故选A
5．A
【详解】
A．各质点在平衡位置附近做往复运动，但平衡位置不会随波迁移，故A错误，符合题意；
B．靠近波源的质点先振动，通过相互作用力带动相邻的质点振动，B正确，不符合题意；
C．单个质点的振动在介质中传播形成波。C正确，不符合题意；
D．单个质点在平衡位置附近振动，不能形成波，多个质点“集中表现”才能形成波，D正确，不符合题意。
故选A。
6．D
【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；波动过程是振动形式和振动能量的传递过程，介质中质点并不随波迁移。在横波中质点的振动方向与传播方向垂直，纵波中质点的振动方向与传播方向共线，A错误；
B．在波的传播中各质点只是在各自的平衡位置做简谐运动，并不会随波逐流，B错误；
C．波源的在振动停止，波还会继续传播下去，C错误；
D．波传播的是能量，是一种振动形式，在振动中加载着信息，D正确。
故选D。
考点：机械波的传播
点评：形成机械波的条件是：一是机械振动；二是有传播振动的介质。介质中各质点振动的频率等于波源的振动频率，各点振动快慢相同。波源停振时，介质中的波动不会立即停止。
7．C
【详解】
此时F的振动方向向下，根据走坡法可得此波沿x轴负方向传播，A错误，此时质点C在波峰，准备向下振动，B错误，此时B点正向y轴正方向运动，C点的振动先于B的振动，所以质点C将比质点B先回到平衡位置，C正确，质点E在平衡位置，准备向下振动，但质点的振幅和其他质点一样，D错误．
8．B
【详解】
声音的传播方式为声波，而形成波必须满足两个条件：振源和介质。月球上没有空气，即没有介质，无法形成波。
故选B。
9．D
【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，故ABC错误，D正确。
故选D。
10．C
【解析】
【详解】
A．波的形成条件包括机械振动和介质，只有机械振动如果没有介质，则不会产生机械波，故A错误；
B．做简谐振动的物体受到的回复力要满足F=-kx，即物体受到的回复力F跟偏离平衡位置的位移x大小成正比，并且总指向平衡位置的力的作用；做简谐振动的物体不仅需要存在回复力，还需要符合回复力的特征，故B错误；
C．平衡位置，是指在简谐运动中，回复力为0的位置，所以振动物体运动到平衡位置时刻，回复力为零，故C正确；
D．当一个弹簧振子做简谐振动时，振子受到的回复力一定和弹簧的形变成正比，故D错误。
故选C。
11．B
【详解】
A．当振动传播到质点13时，质点1恰好完成一次全振动；故1～13点间波形为一个完整的正弦波形，此时质点10处于正向最大位移处，故A错误；
BD．此时质点10处于正向最大位移处，合力提供回复力，指向平衡位置，根据牛顿第二定律，加速度方向也指向平衡位置，故一定是竖直向下；由于此时质点10处于正向最大位移处，根据
可知，加速度最大；故B正确，D错误；
C．此时质点10处于正向最大位移处，速度为零，故C错误。
故选B。
12．B
【详解】
A．由振动图象可知，振动周期为T = 2s，波长为
λ = vT = 4m
质点a开始起振的方向为y轴正方向，故波传播到质点c时，质点c开始振动的方向也沿y轴正方向，A错误；
B．振动传到b点需要的时间为1s，故在剩下的3s内，质点b通过的路程为
s = 6A = 12cm
B正确；
C．4s时振动传到e点，此时d点在平衡位置向下振动，故4 ~ 5s内质点d的加速度先逐渐增大后逐渐减小，选项C错误；
D．振动传到e点需时间4s，故6s时质点e正好振动一个周期第二次回到平衡位置，D错误。
故选B。
13．ACD
【解析】
由题意可知，波的周期为T=4s；则波长λ=vT=8m，选项A正确；机械波从a点传到c点需要，开始起振的方向向下，则到达最高点还需3s，可知在t=6s时刻质点c恰好到达最高点，在4s点睛：本题关键要抓住波在同一介质中是匀速传播的，由t=x/v可求出波传播的时间．要抓住各个质点的起振方向都与波源的起振方向相同，通过分析波的形成过程进行分析．
14．ACE
【详解】
AC．由时质点a开始由平衡位置向下运动， 时，质点a第一次到达最低点，可知
振动周期为
波长
所以a、c质点相距波长的整数倍，c与a振动同步；b、d相距波长的整数倍，d与b振动同步
而
，
在
这段时间内，即在a起振
这段时间内a、c、e处于正向最大位移向平衡位置靠近过程中，所以质点a的速度逐渐增大，质点c的加速度逐渐减小，故AC正确；
BD．波传到b点用时
因此，在 这段时间内，b点振动
这段时间内b、d处于负向最大位移向平衡位置靠近过程中，所以质点b的位移逐渐减小，故BD错误；
E．波传到e点用时
因此，在 这段时间内，e点还没有振动，所以这段时间内质点e保持静止，故E正确。
故选ACE。
15．BCD
【分析】
根据波形图得到波长，从而求解波速；根据v=x/v求解波从O传到P点的时间；各个质点起振的方向与波源起振方向相同；波传播一个波长过程中质点振动一个周期，路程为4A.
【详解】
波的频率为20Hz，周期为T=0.05s；OP=6m=1.5λ，则波长λ=4m，则波速，选项A错误；振动从O传到Q的时间：，选项B正确；由波形图可知，P点开始起振的方向沿-y方向，则波源刚开始振动时的运动方向沿－y方向，选项C正确；因PQ=22m=5λ，则Q点刚开始振动时，P点恰位于平衡位置，选项D正确；Q点刚开始振动之前，P点要振动5T，则经过的路程为5.5×4A=22A=22×0.5m=11m，选项E错误；故选BCD.
16．（n=1、2、3……）或（n=1、2、3……）
【详解】
[1]MN两点到波源O的距离分别为vt1和vt2；因M、N点振动方向总是相反，则两距离之差等于半波长的奇数倍，即
或者
解得
或
（n=1、2、3……）
17．0.32 5
【详解】
由题意可知振动形式传到10点，所需时间为，由于起振方向向上，所以出现图乙图形，还需要振动，周期，所以第一次出现如图乙所示的图形历时2T=0.32s，该简谐波的传播速度是
故答案为0.32 ，5
18．（1） （2）
【详解】
①由图甲得波长λ＝4 m，由图乙得周期T＝1 s，所以波速v＝＝4 m/s.
②由图乙可知1.0 s时质点P向－y方向振动，所以图甲中的波沿x轴向左传播，传播距离Δx＝vΔt＝4×3.5 m＝14 m＝(3＋)λ，所以只需将波形沿x轴负向平移λ＝2 m即可，如图所示．
【点睛】
运用波形平移法或特殊点法画波形是常用的方法，两种方法都要学会运用．特别是波形平移法对任意时刻的波形都可以作出．
19．或 或
【详解】
(1)据题若质点离开O向M点运动，画出它完成一次全振动的过程示意图如图1，则质点振动的周期为：
，
振子第三次通过M点需要经过的时间为：
；
据题若质点离开O背离M点运动，画出它完成一次全振动的过程示意图如图2，则质点振动的周期为：
，
振子第三次通过M点需要经过的时间为：
；
(2)若质点离开O向M点运动,该质点由O出发在
内走过20cm的路程，等于5个振幅，即有
，
则
；
质点离开O背离M运动，则在
，
内经过的路程是20cm的路程，等于15个振幅,即有：
，
则：
；
答案第1页，共2页
答案第1页，共2页