3.1波的形成 学科素养提升练（word版含答案）

3.1波的形成 学科素养提升练（解析版）
一、选择题
1．如图所示，因波源S周期性振动产生向右传播的机械波，振幅呈现A、2A交替变化，当t=0时刻恰好传到x=7d位置处，P、Q分别是x=2d和x=4d位置处的两个质点，下列说法正确的是（　　）
A．波源S的起振方向为y正方向
B．机械波的波速在不断变化
C．当机械波刚好传到x=1ld位置处时，P点和Q点经过的路程相等
D．当机械波刚好传到x=8d位置处时，P、Q均在平衡位置且速度方向相同
2．甲、乙两人平行站在一堵墙前面，二人相距，距离墙均为，当甲开了一枪后，乙在时间后听到第一声枪响，则乙听到第二声枪响的时间为（　　）
A．听不到 B．甲开枪后 C．甲开枪后 D．甲开枪后
3．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，震源在地震仪正下方，观察到两振子相差10 s开始振动，则（　　）
A．P先开始振动，震源距地震仪约72 km
B．P先开始振动，震源距地震仪约50 km
C．H先开始振动，震源距地震仪约72 km
D．H先开始振动，震源距地震仪约50 km
4．一列沿着绳子向右传播的横波，在传播方向上有、两点，它们的振动方向相同，是的中点，则点的振动方向（　　）
A．一定跟、两点的振动方向相同
B．一定跟、两点的振动方向相反
C．可能跟、两点的振动方向相同，可能跟、两点的振动方向相反
D．无法确定
5．在日本近海某次地震引发的海啸，造成了重大的人员伤亡。海啸实际上是一种波浪运动，也可称为地震海浪。下列说法中正确的是（　　）
A．波源停止振动时，海啸和地震波的传播立即停止
B．地震波和海啸都是由机械振动引起的机械波
C．地震波和海啸都只有纵波
D．地震波和海啸具有能量，随着传播将愈来愈强
6．如图所示为沿水平方向的介质中的部分质点，每相邻两质点的距离相等，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时开始计时，经过，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中错误的是（　　）
A．介质中所有质点的起振方向都是竖直向下的，且图中质点9起振最晚
B．图中质点8的振动完全重复质点7的振动，只是质点8振动时，通过平衡位置或最大位移的时间总比质点7通过相同位置时落后
C．只要图中所有质点都已振动了，质点1与质点9的振动步调就完全一致
D．只要图中所有质点都已振动了，如果质点1发生的是第100次振动，则质点9发生的就是第99次振动
7．手持软长绳的一端O点，在竖直平面内连续向上、向下抖动软绳（可视为简谐运动），带动绳上的其他质点振动形成沿绳水平传播的简谐波，P、Q为绳上的两点。时O点由平衡位置开始振动，至时刻恰好完成次全振动，绳上间形成如图所示的波形（Q点之后未画出），则（　　）
A．时刻之前Q点始终静止
B．时刻P点刚好完成一次全振动
C．时O点运动方向向上
D．若手上下振动加快，该波的波长将变大
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．把小石块扔到平静的湖水里，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．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
10．如图所示，绳子右端固定，一列波刚传播到B点．据图可判断出质点A开始振动的方向是（　　）
A．向上 B．向下
C．向左 D．向右
11．下列说法正确的是（　　）
A．质点在竖直方向振动的波为横波
B．在水平方向传播的波为横波
C．只有质点振动方向为竖直的，波的传播方向为水平的波为横波
D．只要质点振动方向和波的传播方向垂直的波就是横波
12．一位游客在济南大明湖边欲乘坐游船，当日风浪较大，游船上下浮动。可把游船浮动简化成竖直方向的简谐运动，振幅为，周期为，当船上升到最高点时，甲板刚好与码头地面平齐。地面与甲板的高度差不超过时，游客能舒服地登船，则在一个周期内，游客能舒服登船的时间是（　　）
A． B． C． D．
13．图甲中O点为振源，t＝0时O点开始振动，图乙为P点的振动图象，下列说法正确的是（　　）
A．波的传播速度为50m/s
B．t＝0.3s时，Q点开始沿y轴负方向运动
C．t＝0.4s时，Q点向右移动5m
D．t＝0.5s时，P点经过的路程为20cm
14．以下对机械波的认识正确的是（　　）
A．形成机械波一定要有波源和介质
B．波源做简谐运动形成的波中，各质点的运动情况完全相同
C．横波向右传播时，处于波峰的质点上下振动
D．机械波向右传播时，右方的质点比左方的质点早一些振动
15．如图所示，一根张紧的水平弹性长绳上的、两点，。一列简谐横波沿此长绳向右传播，某时刻点的位移达到正最大时，点的位移恰为零且向下运动，经过0.5s时点的位移第一次为零，且向下运动，则这简谐波的波速可能等于（　　）
A．6.0m/s B．3.0m/s C．1.2m/s D．0.6m/s
二、解答题
16．如图所示，图中实线是一列正弦波在某一时刻的波形曲线，经过0.5s后，其波形如图中虚线所示，求：
（1）该波的速度是多大？
（2）该波的周期是多大？
17．请判断下面关于机械振动和机械波的说法是否正确，并说明理由。
（1）波的传播过程就是介质中的质点由近及远的移动过程；
（2）波的传播过程就是波源提供的能量由近及远在介质中的传播过程；
（3）质点振动的方向总是垂直于波传播的方向；
（4）波在传播过程中，介质中的质点所做的振动属于自由振动；
（5）有机械振动必有机械波；
（6）由某波源激起机械波，机械波和波源的频率始终相同；
（7）一旦波源停止振动，由它激起的机械波也立即停止波动。
参考答案
1．C
【详解】
A．因恰好传到x=7d位置处的质点起振方向沿y轴负方向，则波源S的起振方向为y负方向，选项A错误；
B．同一介质中波速一定，选项B错误；
C．当机械波向右传过11d后，P点路程是
Q点路程
因振幅比为2：1，P点和Q点的路程相等，选项C正确；
D．当机械波刚好传到x=8d位置处时，P在平衡位置，速度方向竖直向下，Q在平衡位置，速度方向竖直向上，不相同，选项D错误；
故选C。
2．C
【详解】
乙听到的第一声枪响必然是甲放枪的声音直接传到乙的耳中，故
甲、乙二人及墙的位置如图所示
乙听到的第二声枪响必然是墙反射的枪声，由反射定律可知，波线如图中和，由几何关系可得
故第二声枪响传到乙的耳中的时间为
故选C。
3．A
【详解】
纵波的速度快，纵波先到，所以P先开始振动，根据
解得
x=72km
故选A。
4．C
【详解】
波传播时，介质中各质点的振动方向与它们离波源的距离有关。设某时刻绳子形成如答图所示的形状，正在平衡位置的1、2、3点的振动方向相同（向上）。由答图可知：若、为1、2两点，则中点向下振动，与、两点的振动方向相反；若、为1、3两点，则中点向上振动，与、两点的振动方向相同，ABD错误，故选项C正确。
故选C。
5．B
【详解】
AB．地震波和海啸都是由机械振动引起的机械波，当波源停止振动时，海啸和地震波的传播都不会立即停止，A错误B正确；
C．地震波既有横波，也有纵波，C错误；
D．地震波和海啸具有能量，随着传播将越来越弱，D错误。
故选B。
6．D
【详解】
A．介质中所有质点的起振方向均与波源相同，都是竖直向下的，且图中质点9起振最晚，A正确，不符合题意；
B．图中质点8的振动完全重复质点7的振动，只是质点8振动时，通过平衡位置或最大位移的时间总比质点7通过相同位置时落后，B正确，不符合题意；
C．由题意可知，质点1与质点9相距2个波长，只要图中所有质点都已振动了，质点1与质点9的振动步调就完全一致，C正确，不符合题意；
D．质点1与质点9相差2个周期，只要图中所有质点都已振动了，如果质点1发生的是第100次振动，则质点9发生的就是第98次振动，D错误，符合题意。
故选D。
7．B
【详解】
AB．由题意可知该简谐波的周期为
由题图可知质点P的平衡位置到波源平衡位置的距离为四分之三个波长，质点Q的平衡位置到波源平衡位置的距离为四分之五个波长，所以质点P、Q起振的时刻分别为
所以t1时刻前Q点已经开始振动，且t1时刻P点刚好完成一次全振动，故A错误，B正确；
C．由题图及上面分析可知P点的起振方向为向下，由于绳子上所有质点的起振方向都和波源的起振方向相同，所以t=0时O点运动方向向下，故C错误；
D．手上下振动加快后，简谐波的频率增大，但波速不变，所以波长变小，故D错误。
故选B。
8．A
【详解】
A．有机械波存在就一定具备了两个必要条件:波源和介质，所以A项正确；
C．若只有波源而无介质，也不能产生机械波，所以C项错误；
B．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，漂浮物只可能在原平衡位置附近做上下振动，丢石块最好击中漂浮物或与漂浮物相隔很近，靠石块对漂浮物的水平冲击力使漂浮物远去，故B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，所以D项错误。
故选A。
9．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。
10．B
【详解】
由图像可知比B点的起振方向向下，而在波的传播过程中各点的起振方向都相同，所以A点的起振方向向下，选项B正确。
故选B。
11．D
【详解】
判定一列波是否是横波的依据是，质点的振动方向和波的传播方向是否垂直。
故选D。
12．C
【详解】
把游船浮动简化成竖直方向的简谐运动，从船上升到最高点时计时，其振动方程为
代入得
当y=7.5cm时，可解得
故在一个周期内，游客能舒服登船的时间是
故选C。
13．AD
【详解】
分析图乙可知，0.1s内，波传播5m，则波速为：v50m/s，故A正确．t＝0.3s时，Q点开始振动，P点的起振方向为沿y轴向上，则Q点开始沿y轴正方向振动，故B错误．质点Q不随波迁移，故C错误．t＝0.5s时，P点振动了一个周期，经过路程为4A＝20cm，故D正确．
14．AC
【详解】
A．机械波是机械振动在介质中传播过程，要形成机械波，必须具备两个条件：有振源和介质， A正确；
B．振源做简谐运动形成的波中，各质点的振动情况不完全相同，但均做简谐运动，B错误；
C．波动过程是传播的振动这种形式，质点不随波逐流，横波向右传播时，处于波峰的质点均做简谐运动，C正确；
D．机械波向右正在传播时，左方的质点比右方的质点早一些振动，D错误。
故选AC。
15．AC
【详解】
ABCD．根据波形图可知
解得
简谐波的周期
所以波速
代入验证，可知，AC正确，BD错误。
故选AC。
16．（1）见解析；（2）见解析
【详解】
由图可知λ=24m，又已知t=0.5s
（1）若波沿着x正方向传播：波传播的距离
（n=0、1、2、3……）
波传播的速度
可得
v=（48n+36）m/s（n=0、1、2、3……）．
若波沿着x负方向传播：波传播的距离
（n=0、1、2、3……）
波传播的速度
可得
v=（48n+12）m/s（n=0、1、2、3……）
（2）若波沿着x正方向传播：波传播的时间
t=nT（n=0、1、2、3……）
可得周期为
s（n=0、1、2、3……）
若波沿着x负方向传播：波传播的时间
t=nTT（n=0、1、2、3……）
可得周期为
s（n=0、1、2、3……）
17．（1）错误，理由见解析；（2）正确，理由见解析；（3）错误，理由见解析；（4）错误，理由见解析；（5）错误，理由见解析；（6）正确，理由见解析；（7）错误，理由见解析
【详解】
（1）波的传播过程是介质中的质点的振动形式的传播和能量的传播，介质中的质点不随波迁移，故错误；
（2）波的传播过程就是波源提供的能量由近及远在介质中的传播过程，故正确；
（3）质点的振动方向可以和波的传播方向垂直，也可以一致，前者形成横波，后者形成纵波，故错误；
（4）波在传播过程中，介质中的质点所做的振动属于受迫振动，故错误；
（5）机械波形成的条件：一是有机械振动，就是波源，二是有传播机械振动的介质，两者缺一不可，所以仅有机械振动不一定有机械波，故错误；
（6）由某波源激起的机械波，机械波和波源的频率始终相同，故正确；
（7）波源停止振动，由它激起的机械波不会立即停止波动，形成的机械波仍会向远处传播，故错误。