3.1波的形成基础巩固（word版含答案）

3.1波的形成基础巩固2021—2022学年高中物理人教版（2019）选择性必修第一册
一、选择题（共15题）
1．关于机械波的形成和传播，下列说法中正确的是（ ）.
A．振动是波动的成因，波动是振动的传播
B．一旦波源振动起来，介质中的各个质点也就同时开始振动
C．波动过程是介质中质点由近及远移动的过程
D．横波的传播需要介质，纵波的传播不一定需要介质
2．以下对机械波的认识正确的是( )
A．形成机械波一定要有振源和介质
B．振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，处于波峰的质点也向右迁移
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
3．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．
4．下列关于机械波说法正确的是
A．有机械振动必有机械波
B．沿竖直方向振动的波必是横波
C．波的传播过程一定有能量传递
D．质点随波的传播而迁移
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
6．一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．
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．关于简谐波，下面说法中错误的是（　　）
A．波动的产生需要两个条件，即波源和传播波的介质
B．波动过程是质点由近向远传递的过程
C．波动过程是能量传递的过程
D．波动过程中质点本身不随波发生迁移
9．关于机械波，下列说法中正确的是（　　）
A．自然界所刮的风就是一种机械波
B．波不仅能传递能量，而且参与振动的质点也在随波迁移
C．波将波源的振动形式传播出去的同时，也可以传递信息
D．传播机械波的介质一定是可以自由流动的
10．如图所示为一个质点的振动图象，下列说法正确的是（　　）
A．质点振动的振幅为10cm B．质点振动的周期为4s
C．2s时质点的位移为5cm D．4s时质点的速度方向为方向
11．一列沿着绳子向右传播的波，在传播方向上有 A、B 两点，它们的振动方向相同，C 是A、B的中点，则 C 点的振动（ ）
A．与 A、B 两点的振动方向一定相同
B．与 A、B两点的振动方向一定相反
C．与 A 点的振动方向相同，与 B 点的振动方向相反
D．可能与 A、B两点的振动方向相同，也可能与A、B两点的振动方向相反
12．一列简谐横波沿轴负方向传播，如图所示，其中图甲是时的波形图，图乙是该波中某振动质点的位移随时间变化的图像（两图用同时刻作为起点）。
图乙可能是图甲中哪个质点的振动图像（ ）
A．处的质点
B．处的质点
C．处的质点
D．处的质点
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．质点b开始振动后，其振动周期为4s
B．在t＝5s时刻波恰好传到质点d处
C．在t＝5s时刻质点c恰好到达最高点
D．当质点d向下运动时，质点b一定向上运动
14．介质中有一列横波，对此列波下列说法正确的是（　　）
A．波的传播方向与质点的振动方向平行
B．波的传播速度等于振源的振动速度
C．波的频率等于振源的振动频率
D．任一振动质点每经过一个周期沿波的传播方向移动一个波长
15．下列关于机械振动和机械波的说法正确的是（ ）
A．有机械波一定有机械振动，有机械振动一定有机械波
B．横波在介质中的传播速度由介质本身的性质决定
C．在波传播方向上的某个质点的振动速度和波的传播速度是一致的
D．机械波的频率由介质和波源共同决定
二、填空题（共4题）
16．从运动学的角度分析，振动一定是一种________（选填“直线”、“曲线”、“匀速”或“变速”）运动；从能量的角度分析，波动是一种________（选填“产生”、“传递”或“消耗”）能量的过程.
17．质点振动方向与波的传播方向______，这种波叫做横波。在横波中，通常把凸起的部分叫做______，凹下的部分叫做______；质点振动方向跟波的传播方向______，这种波叫做纵波。在纵波中，通常把质点分布较密的部分叫做______，质点分布较稀的部分叫做_______。
18．学校地震测报组消息：1999年9月21日凌晨，台湾省南投地区发生了7.6级大地震，它是由台湾省中部大茅一双冬及车笼铺两块断层受到挤压，造成剧烈上升及平行移位而形成的。已知地震波分三种：纵波（P波），速度；横波（S波），，面波（L波），，面波在浅源地震中破坏力最大。
(1)位于震源上方的南投地区某中学地震测报组有单摆A与竖直摆B（如图甲所示），地震发生时最先剧烈振动的是________摆；
(2)地震测观测台记录到的地震曲线假若如图乙所示，则由图可知a、b、c三种波形与地震波种类的对应关系为__________________；若在曲线图上测得P波与S波的时间差为，则地震台距震源约________。
19．地震震动以波动的形式传播，地震波有纵波和横波之分，且纵波传播速度大于横波传播速度．
（1）如图所示是某一地震波的传播图，其振幅为A，波长为λ，某一时刻质点a的坐标为(λ，0)，经周期该质点的坐标是多少？该波是纵波还是横波（______）
A．，纵波 B．(λ，－A)，横波 C．(λ，A)，纵波 D．，横波
（2）若a、b两处与c处分别相距300km和200km．当c处地下15km处发生地震，则（_______）
A．c处居民会感到先上下颠簸，后水平摇动
B．地震波是横波
C．地震波传到a地时，震动方向垂直于地面
D．a、b两处烈度可能不同
三、综合题（共4题）
20．某同学跟朋友们打篮球时，篮球掉进了球场旁边的湖水里。该同学想向湖中丢一石块激起水波，让篮球随水波漂回岸边。该同学的想法能实现吗？为什么？
21．如图所示，点A和点是绳上的两个质点，质点A在外力作用下形成的振动，经过一段时间后沿绳传播到绳上点，则此时的振动方向是怎样的？质点A起振时的方向是怎样的？
22．有一种沙漠蝎子既没有眼睛，也没有耳朵，它捕食猎物靠的是一种地震仪式的本领，它有八条腿，趴伏时大致对称地放置在躯体四周，如图所示，不远处的小虫一有骚动，就会在沙面上引起一阵地震波，蝎子从哪只腿先感到地震波就能判断小虫所在的方向，并从P波和S波到达的时间差就可以“算出”小虫到它的距离，方位和距离都知道了，它就能扑上去捕获小虫了。已知P波速度为150m/s，S波速度为50m/s，如果两波到达沙漠蝎子的时间差为s，则小虫离它的距离多远？
23．如图所示，细绳的一端在外力作用下从时刻开始做简谐运动，激发出一列简谐横波。在细绳上选取15个等距点，图甲为时刻各点所处的位置，图乙为时刻的波形图（为波的周期）。请画出时刻的波形图。
参考答案
1．A
【详解】
A．振动是的波的成因，波动是振动的传播，故A正确；
B．机械波的形成可表述为离波源近的质点带动离波源远的质点，故离波源近的质点振动的早一些，故B错误；
C．波动过程是介质中质点振动形式由近及远移动，而质点不随波迁移，故C错误；
D．机械横波与纵波的传播，都需要介质，故D错误。
2．A
【详解】
根据机械波的产生条件知产生机械波一定要有振源和介质，A正确，机械波后面的质点重复前面质点的运动，因此各质点在各自平衡位置上做简谐振动，振动情况不一定相同，B错误应，机械波传播过程中各质点并不随波迁移，C错误，机械波向右传播时，应是右方的质点比左方的质点振动滞后些，选项D错．
3．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。
4．C
【详解】
试题分析：有机械振动还必须有传播机械波的介质才能形成机械波，选项A错误；当质点的振动方向和波的传播方向垂直时才是横波，故选项B错误；波的传播过程一定有能量传递，选项C正确；质点只在自己平衡位置附近振动，但不随波迁移，选项D错误；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．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。
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．B
【详解】
A．波动的产生需要两个条件，即一个是要有波源，再一个是要有传播波的介质，A正确，不符合题意；
BD．波动过程是振动形式由近向远传递的过程，质点只在平衡位置附近振动，质点本身不随波向远处迁移，B错误，符合题意，D正确，不符合题意；
C．波动过程是能量传递的过程，C正确，不符合题意。
故选B。
9．C
【详解】
AC．机械波是机械振动在介质中的传播过程，是传递能量和信息的一种方式，A错误，C正确；
BD．参与振动的质点只在其平衡位置上下振动，不随波的迁移而发生移动，BD错误。
故选C。
10．C
【详解】
AB．由振动图像可知，质点振动的振幅为5cm，质点振动的周期为8s，AB错误；
C．由振动图像可知，质点的初始位置为，2s时质点的位置为，则质点的位移为
C正确；
D．由振动图像可知，4s时质点的速度方向为方向，D错误。
故选C。
11．D
【详解】
波传播时，介质中各质点的振动方向与它们离开波源的距离有关；设某时刻绳子形成如图所示的形状，正在平衡位置的1、2、3、…等点的振动方向相同(向上)如图。
由图可知：若、为1、2两点时，其中点向下运动，与、两点的振动方向相反；若、为1、3两点时，其中点向上运动，与、两点的振动方向相同；
A. 与分析不符，故A错误；
B. 与分析不符，故B错误；
C.与分析不符，故C错误；
D.与分析相符，故D正确。
12．A
【详解】
由图乙可知，该波的振动周期是4s，所以结合甲图可知，t=0时，该波的波形如图中红色线
图乙上，t=0s时刻，只有x=0m处质点位于最大位移处。故乙图是x=0处的质点的振动图像。
故选A。
13．A
【详解】
由于质点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，可知振动周期为T=4s，则质点b开始振动后，其振动周期也为4s，选项A正确； ad间距离为x=12m，波在同一介质中匀速传播，则波从a传到d的时间为，即在t=6s时刻波恰好传到质点d处．故B错误．波从a传到c的时间为，则在t=5s时刻质点c已振动了2s，而c起振方向向下，故在t=5s时刻质点c恰好经过平衡位置向上．故C错误．该波的波长：λ=vT=2×4=8m，而bd之间的距离：x′=4+6=10m=5λ/4，所以当质点d向下运动时，质点b不一定向上运动．故D错误．
14．C
【详解】
A．在横波中，波的传播方向与质点的振动方向垂直，故A错误；
B．波的传播速度与振源的振动速度不同，波的传播速度是振动状态在介质中传播的速度，在同一均匀介质中波是匀速传播的，而振源的速度是周期性变化的，两者无关，故B错误；
C．波在传播过程中，各个质点的振动频率等于振源的振动频率，所以波的频率等于振源的振动频率，故C正确；
D．任一振动质点只在自己平衡位置附近振动，不沿波的传播方向移动，故D错误。
故选C。
15．B
【详解】
产生机械波两个必备条件，一个是有机械振动，另外还有传播这种振动的介质，若没有介质，有机械振动，而不会产生机械波，A错误；横波在介质中的传播速度由介质本身的性质决定，与频率及振幅无关，B正确；质点振动时做简谐振动，而波匀速传播，振动速度与波速完全不同，C错误；机械波的频率由波源决定，与介质无关，D错误．
16．变速 传递
【详解】
[1]振动的质点速度在发生变化，故属于变速运动；
[2]波可以将波源的能量传递出去，故波是一种能量传递的过程。
17．垂直 波峰 波谷 在同一直线上 密部 疏部
【详解】
[1][2][3] 质点振动方向与波的传播方向垂直，这种波叫做横波。在横波中，通常把凸起的部分叫做波峰，凹下的部分叫做波谷；
[4][5][6] 质点振动方向跟波的传播方向在同一直线上，这种波叫做纵波。在纵波中，通常把质点分布较密的部分叫做密部，质点分布较稀的部分叫做疏部。
18．B P，S，L
【详解】
（1）[1] 纵波的速度最快，所以纵波最先到达，在甲图中地震发生时最先剧烈振动的是B摆。
（2）[2] 由图可知，纵波的速度最快，横波次之，面波速度最小，最先到达的是纵波，最后到达的是面波，a为P波，b为S波，C为L波
[3] 根据
可以求出地震台距震源的距离
19．B AD
【分析】
机械波在介质中传播的过程中，质点只是在各自的平衡位置附近振动，介质本身并不迁移，质点的振动方向与波传播方向垂直的波为横波；由于地震波有横波、纵波之分，二者同时发生.
【详解】
（1）[1]由题图知，该地震波为横波，即传播方向与振动方向垂直，经周期，a点到达负的最大位移处，即位移大小等于振幅，坐标为(λ，－A)，B正确，ACD错误。
故选B；
（2）[2] A．当c处地下20km处发生地震，而纵波速度比横波速度大，因此纵波比横波先到达c处，且纵波与传播方向平行，而横波与传播方向垂直的，因此c处居民会感到先上下颠簸，后水平摇动，A正确；
BCD．地震波有横波、纵波之分，二者同时发生，传播速度因波而异，传到a、b两处，由于距离不同剧烈程度也当然不同， BC错误，D正确。
故选AD。
20．见解析
【详解】
根据波的传播特点，各质点只能在各自的平衡位置附近做往复运动，并不随波迁移，所以石头激起的水波虽向四周传播，水本身并未向四周运动，因此浮在水面上的排球也只能随水波上下起伏，不能到达河岸。
21．A正向下振动，正向上振动，质点A的起振方向向上
【详解】
要判断某质点的振动方向，应根据“带动看齐”的思路，找出与该质点相关联的其他质点的振动方向．要判断波源的起振方向，应看波刚传到的那个质点的振动方向．据此分析可知，此时A正向下振动，正向上振动，质点A的起振方向向上。
22．26cm
【详解】
从P波和S波到达沙漠蝎子的时间差及其波速即可确定小虫与沙漠蝎子间的距离x，根据x=vt，结合题意，S波速度v1=50m/s，P波速度v2=150m/s，有
－=Δt
即
－=3.510-3s
解得小虫离它的距离
x=0.26m=26cm
答：小虫离它的距离为26cm。
23．
【详解】
根据机械波的形成特点可知，在时刻1号点运动到波峰，且此时振动传到10号点，7号点在波谷，如答图所示。