第三章1波的形成同步检测（word版含答案）

2021人教版选择性必修第一册 第三章　1　波的形成 同步检测
一、多选题
1．一列波沿x轴方向以的速度传播的简谐横波，时刻的波形如图所示，P、Q两质点的横坐标分别为、．已知时质点Q的运动方向沿y轴正方向，则下列说法正确的是（ ）
A．波的传播方向沿x轴负方向
B．质点P振动的周期为
C．内质点Q的路程为
D．时刻起质点P比质点Q先回到平衡位置
E.质点P的振动方程为
2．下列说法正确的是（ ）
A．物体做受迫振动时，其振动频率与故有频率无关
B．多普勒效应说明波源的频率发生变化
C．波源停止振动时，波立即停止传播
D．水面波传播时振动的质点并不随波迁移
E.机械波中相邻的质点要相互做功
3．下列说法中正确的是（　　）
A．当一列声波从空气中传入水中时波长一定会变长
B．在机械横波传播方向上的某个质点的振动速度就是波的传播速度
C．a、b两束光照射同一双缝干涉装置在屏上得到的干涉图样中，a光的相邻亮条纹间距小于b光的相邻亮条纹间距，则可以判断水对a光的折射率比b光大
D．爱因斯坦由狭义相对论预言了引力波的存在
E.电磁波是横波，可以观察到其偏振现象
4．如图所示，一水平长绳上系着一个弹簧和小球组成的振动系统，小球振动的固有频率为2Hz，现在长绳两端分别有一振源P、Q同时开始以相同振幅A上下振动一段时间，某时刻两个振源在绳上形成的波形如图所示，两列波先后间隔一段时间经过弹簧振子所在位置，观察到小球先后出现了两次振动，小球第一次振动时起振方向向上，且振动并不显著，而小球第二次发生了显著的振动，则以下说法正确的是（ ）
A．由P振源产生的波先到达弹簧处
B．由Q振源产生的波先到达弹簧处
C．由Q振源产生的波的波速接近4m/s
D．绳上会出现振动位移大小为2A的点
5．一列简谐橫波沿x轴的负方向传播，波速为10cm/s，某时刻的波形如图所示，K、L、M为介质中的质点。下列说法中正确的是（　　）
A．该简谐横波的频率为2.5Hz
B．质点K、L、M此时刻的速度沿x轴的负方向
C．质点K比质点L、M先回到平衡位置
D．质点M此时的加速度沿y轴的正方向
6．一列简谐横波在t=0时刻的波形图如图甲实线所示，从此刻起，经0.1s波形图如图甲虚线所示，若波传播的速度为10m/s，则（　　）（填入正确选项前的字母）
A．这列波沿x轴负方向传播
B．这列波的周期为0.4s
C．t=0时刻质点a沿y轴正方向运动
D．从t=0时刻开始质点a经0.2s通过的路程为0.4m
E.x=2m处的质点的位移表达式为
7．一列简谐横波在介质中沿x轴传播，波源位于坐标原点O，t=0时刻波源开始振动，t=3 s时波源停止振动，如图为t=3.5 s时的波形图(没有画全).其中质点a的平衡位置离原点O的距离为x=5.0 m.以下说法正确的是_________.
A．振动周期T=0.5 s
B．被速为4 m/s
C．波源起振方向沿y轴负方向
D．在t=2.0 s，质点a位于波谷
E.从波源起振开始计时，3.0 s内质点a运动的总路程为2.1 m
8．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
二、单选题
9．用手握住较长软绳的一端连续上下抖动，形成一列简谐波。某一时刻的波形如图所示，绳上的a质点处于平衡位置、b质点处于波峰位置，a、b两质点间的水平距离为L。下列说法正确的是
A．该简谐波是纵波
B．该简谐波的波长为2L
C．此时刻a质点的振动方向向上
D．此时刻b质点的加速度方向向下
10．一简谐横波正在沿着x轴的正方向在弹性绳上传播，振源的周期为0.4 s，波的振幅为0.4 m，在t0时刻的波形如图所示：则在t0+0.2 s时
A．质点P正经过平衡位置向上运动
B．质点P正处于波谷
C．质点M正处于波峰
D．质点Q通过的总路程为1.2 m
11．图甲所示为一列沿x轴正方向传播的横渡在t=0时刻的被动图像．乙图可能是P质点、也可能是N质点的振动图像，质点振动方程为y=10sin5πt（cm）．则
A．该波不是简谐波
B．乙图为P质点的振动图像
C．0.l s内，质点P通过的路程为1m
D．该波的波速为10 m/s
12．图甲为一列简谐波在t=0.10s时刻的波形图，P是平衡位置为x=1.0m处的质点，Q是平衡位置为x=4.0m 处的质点，图乙为质点Q的振动图象，则( )
A．在 t = 0.25s 时，质点 P 的速度方向为 y 轴正方向
B．质点Q简谐运动的表达式为 x =10sinπ2t(cm)
C．从t=0.10s到t=0.20s，该波沿x轴正方向传播了4m
D．从t=0.10s到t=0.25s，质点 P 通过的路程为30cm
13．下列说法正确的是（　　）
A．地震发生时，首先感受到纵波，然后才感受到横波
B．产生多普勒效应的原因是波源的频率发生了变化
C．某一频率的声波从空气进入水中时，波长减小，传播速度增大
D．只有缝、孔的宽度跟波长相差不多或比波长更小时，才能发生波的衍射现象
14．一列简谐横波沿轴负方向传播，振幅为A，秒与秒两个时刻波形完全相同，如图所示。图中、两质点在秒时位移均为，下列说法正确的是（　　）
A．该波的波速可能为
B．秒时刻，处的质点位移可能不是零
C．从秒时刻起，处的质点比处的质点先回到平衡位置
D．从秒时刻起，在质点第一次到达平衡位置时，质点恰好到达波谷
15．如图所示为一列沿x轴正方向传播的简谐横波在时刻的波形，P、Q两个质点的平衡位置分别位于和处。时，质点P恰好第二次位于波峰位置。下列说法正确的是（　　）
A．这列波的周期为0.5s
B．这列波的传播速度为6m/s
C．时，质点Q将位于波峰位置
D．质点Q在0~0.9s内的路程为18cm
16．关于机械波的理解，下列说法中正确的是（　　）
A．质点振动的方向总是垂直于波传播的方向
B．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
C．相隔周期整数倍的两时刻，简谐波的图象相同
D．简谐波沿长绳传播，绳上相距半个波长的两质点振动位移总是相同
17．关于机械波，以下说法正确的是
A．声波属于机械波，是横波
B．各种机械波均会发生偏振现象
C．机械波向外传播的是振源的振动形式、信息和能量
D．简谐传播过程中各质点起振方向与振幅起振方向可能不相同
18．一列沿x轴正方向传播的简谐横波，周期为0.50s．某一时刻，离开平衡位置的位移都相等的各质元依次为P1，P2，P3，……．已知P1和P2之间的距离为20cm，P2和P3之间的距离为80cm，则P1的振动传到P2所需的时间为（ ）
A．0.50 s B．0.13 s C．0.10 s D．0.20 s
19．关于机械振动和机械波的以下说法中，正确的是(　　 )
A．单摆运动的回复力就是摆球受到的合力
B．波动过程是介质质点由近及远移动的过程
C．波动过程是能量由近及远传递的过程
D．当正在鸣笛的火车向着我们疾驶而来时，我们听到汽笛声的音调变高，这是由于声波发生了衍射现象导致的
20．某简谐横波沿x轴正方向传播，在t=0时刻恰好传播到x=2m处的B点，从t=0到t=0.3s时间内，x=0.5m的质点A恰好第二次位于平衡位置，质点P位于x=5m处，下列说法正确的是（　　）
A．该波的波速可能为v=2.5m/s
B．从t=0到t=1.2s时质点P的路程是0.12m
C．与该波发生干涉的另一简谐波的频率是0.25Hz
D．质点P第三次到达波峰的时间是1.5s
21．下列说法中，正确的是（　　）
A．变化的磁场一定产生变化的电场
B．LC振荡回路电容C增加时，振荡频率减小
C．机械波能在空气中传播，但不能在液体和固体中传播
D．在一个周期内，介质中的振动质点通过的路程为一个波长
22．下列说法中正确的是（　　）
A．电磁波在真空中以光速c传播
B．在空气中传播的声波是横波
C．声波只能在空气中传播
D．声波不会发生干涉现象
E.光需要介质才能传播
三、解答题
23．2011年3月11日，日本宫城县发生了里氏9.0级地震并引发海啸，造成重大人员伤亡和财产损失．从这一事件中，你能进一步理解（地震）波本质上传播的是什么吗？
24．取一根轻绳，将绳的右端固定在竖直墙壁上，绳的左端自由，使绳处于水平自然伸直状态．从绳的左端点开始用彩笔每隔0.25 m标记一个点，依次记为A、B、C、D…如图所示．现用振动装置拉着绳的左端点A沿竖直方向做简谐运动，若A点起振方向向上，经0.1 s第一次达到正向最大位移，此时F点恰好开始起振，则：
①绳中形成的波是横波还是纵波？简要说明判断依据，并求波速为多大？
②从A点开始振动，经多长时间J点第一次向下达到最大位移？
25．如图所示，一列沿x轴正方向传播的简谐横波，波源在O点，波速大小为0.6m/s，P点的横坐标为126 cm，从图中状态开始计时，求：
（1）试判断波源的起振方向
（2）经过多少时间，P质点第一次到达波峰？
（3）以P质点第一次到达波峰开始计时，作出P点的振动图像（至少画出1个周期）
26．如图所示，手拿绳的一端，上下振动一次，使绳上形成一个凸起状态，随后形成一个凹落状态，可以看到，这个凸起状态和凹落状态在绳上从一端向另一端移动。如果在绳子上某处做一红色标记，观察这一红色标记的运动。
（1）红色标记有没有随波迁移？
（2）当手停止抖动后，绳上的波会立即停止吗？
试卷第1页，共3页
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参考答案
1．ABD
【详解】
A．已知时质点Q的运动方向沿y轴正方向，可知波的传播方向沿x轴负方向，故A正确；
B．由波形图可知λ=4m，则
故B正确；
C．由于3.4s=4T，因质点Q在t=0时刻不是从最高点（或最低点）、或者平衡位置振动，则在T/4内的路程不等于A=1cm，即0～3.4s内质点Q的路程不等于17A=17cm，故C错误；
D． t＝0时刻质点P向下振动，而质点Q向上振动，则t＝0时刻起质点P比质点Q先回到平衡位置，故D正确；
E．由于，则质点P的振动方程为
故E错误。
故选ABD。
2．ADE
【详解】
A．受迫振动的频率由驱动力的频率决定，与固有频率无关，故A正确；
B．多普勒效应是波共有的特征，是由于观察者与波源的相对运动引起的接收者频率变化而产生的，而波源的频率并没有发生变化，故B错误；
C．在介质中传播的波独立于波源，即已形成的波跟波源无关，在波源停止振动时，波仍将继续向外传播而不会停止，故C错误；
D．波中质点都不随波向前迁移，只在各自的平衡位置附近振动，故D正确；
E．机械波传播过程中，介质中各个质点间存在相互作用力，质点振动的过程中要相互做功；故E正确。
故选ADE。
【点晴】
机械波传播过程中，介质中各个质点间存在相互作用力，要相互做功；机械波传播时质点不随波向前移动；质点的起振方向与波源的起振方向是相同的；各质点振动频率等于波的频率。
3．ACE
【详解】
A．机械波从空气中进入水中，传播速度增大，频率不变，由
可知波长增大，A正确；
B．质点的振动速度和波的传播速度是两个运动形式的速度，二者之间不存在联系，B错误；
C．由双缝干涉的条纹间距公式
知a光的波长小，由
得a光的频率大，频率大的光折射率也大，因此水对a光的折射率大，C正确；
D．爱因斯坦由广义相对论预言了引力波的存在，D错误；
E．电磁波具有偏振现象，说明电磁波是横波，E正确。
故选ACE。
【点睛】
机械波的波长随着波速变化而变化；质点的振动速度与波的传播速度没直接联系；当波长越长时，干涉条纹间距越宽，从而确定频率的高低，进而得出折射率的大小关系；波的折射与干涉，条纹间距与波长的关系，是解题的关键，同时注意电磁波是横波。
4．ACD
【详解】
AB．由题图可知P、Q的起振方向分别为向上和向下，小于小球第一次振动时起振方向向上，所以由P振源产生的波先到达弹簧处，故A正确，B错误；
C．由题意可知由Q振源产生的波的频率最接近2Hz，所以其波速接近于
故C正确；
D．虽然两列波的频率不同，不会发生稳定的干涉现象，但当两波的波峰相遇或波谷相遇时，根据波的叠加原理可知绳上会出现振动位移大小为2A的点，故D正确。
故选ACD。
5．AC
【详解】
A. 该简谐横波的波长为4cm，则频率为
选项A正确；
BC. 根据同侧法可知，此时刻质点K的速度沿y轴的负方向、L速度为零、M 的速度沿y轴的正方向，则质点K比质点L、M先回到平衡位置，选项B错误，C正确；
D. 质点M此时的加速度指向平衡位置，即沿y轴的负方向，选项D错误。
故选AC。
6．ABD
【详解】
A．若波沿x轴的负方向传播时，其波速的可能值为
可见当n=0时，v=10m/s，选项A正确；
B．周期为
选项B正确；
C．t=0时刻质点a沿y轴负方向运动，选项C错误；
D．质点a经0.2s通过的路程为两个振幅为0.4m，选项D正确；
E．质点的振动方程为
由图像知
A=0.2m
又
质点a在t=0时刻向下振动，所以有a的位移表达式为
选项E错误。
故选ABD。
考点：本题考查了有关波动图象的规律
7．BCE
【详解】
AB．波传播速度
波长,则
选项A错误，B正确；
C．由波形图可知波源起振方向沿y轴负方向，选项C正确；
D．波传到a点用时间
则t=2s时，a点已经振动0.75s=T，可知a点在波峰，选项D错误；
E．从波源起振开始计时，3.0 s内质点a振动1.75s=，运动的总路程为7A=2.1 m，选项E正确；
故选BCE.
点睛：此题考查机械波的传播问题；注意振源停止振动，机械波照样传播；本题容易产生的错误是认为：3s内形成两个完整的波形，得到周期为1.5s．
8．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
9．D
【解析】
【详解】
A、由图可知，传播方向与振动方向垂直，是横波，故A错误；
B、a、b之间的距离等于，故该简谐波的波长为，故B错误；
C、简谐波向右传播，根据波动与振动的关系，前一个质点带动后一个质点振动可知，此时刻a质点的振动方向向下，故C错误；
D、质点b此时位于波峰，位移为正，根据可知，加速度方向向下，故D正确。
10．A
【分析】
质点P不随波迁移，在平衡位置两侧振动；质点的起振方向与波源的起振方向相同；质点在一个周期内振动的路程为4倍的振幅．
【详解】
当，经过二分之一个周期质点P处于平衡位置，根据波的传播方向可知，质点P的振动方向向上运动，故A正确，B错误；波速为，波传播到M点所需的时间：，则在t0+0.2s时波刚传播到质点M处，故C错误；波传播到Q点所需的时间：，则在t0+0.2s时质点Q经过平衡位置向下运动，走过的路程s=A=0.4cm，故D错误．所以A正确，BCD错误．
【点睛】
本题考查考生波的平移法作图和质点的振动规律的掌握．
11．D
【详解】
试题分析：由质点的振动方程可知，此波是简谐波，选项A错误；由波形图可知t=0时刻，质点P向下振动，质点N向上振动，故乙图为N质点的振动图像，选项B错误；波的周期为，故0．l s内，质点P振动1/4周期，通过的路程为1A=10cm，选项C错误；该波的波速为，选项D正确；故选D．
考点：振动图线和波动图线
【名师点睛】此题是对振动图线和波动图线的考查；关键是知道判断波动图线中质点的振动方向的方法及振动图线中质点振动方向的判断方法；知道质点从平衡位置或者最高（低）点开始振动时，每经过T/4通过的路程是A．
12．A
【详解】
由振动图象知，t=0.10s时，Q处于平衡位置向下振动，根据上下坡法知，波沿x轴负方向传播，当t=0.25s时，即在t=0.10s开始经过3T/4，质点P在平衡位置以下向上振动，即速度方向沿y轴正方向，故A正确．，则质点Q简谐运动的表达式为y=10sin10πt（cm），故B错误．根据图象可以看出波在向左传播，故C错误．由于P点不是在波峰或波谷，或平衡位置，经过0.15s，即经过3/4个周期，质点经历的路程不等于3A，即30cm，故D错误．故选A．
13．A
【详解】
A．纵波传播速度大于横波，地震发生时，首先感受到纵波，然后才感受到横波，故A正确；
B．产生多普勒效应的原因是振源与观察者之间距离变化，使观察者接收到频率发生了变化，但波源频率并不改变，故B错误；
C．波速由介质决定，频率由波源决定，当声波从空气进入水中时，频率不变，波速变大，则波长变大，故C错误；
D．衍射是波特有的现象，发生明显衍射的条件是缝、孔的宽度跟波长相差不多或比波长更小，故D错误。
故选A。
14．D
【详解】
A．根据两个时刻波形完全相同可得
(n=1,2,3)
由题图可得波长，故波速为
(n=1,2,3)
故波速不可能为，A错误；
B．由A解析可知，是半周期的整数倍，在题图所示时刻，处的质点位移为零，那么，经过半周期的整数倍，该质点的位移仍为零，B错误；
C．由于此波沿轴负向传播，由题图可知在时刻处的质点位移为负，沿轴负向运动，处的质点位移为负，沿轴正向运动，故从秒时刻起，处的质点比的质点晚回到平衡位置，C错误；
D．题图所示时刻质点沿轴正向运动，质点沿轴负向运动，因为两质点在秒时位移均为，且两质点在半个波长内，所以质点到达波峰时，质点到达平衡位置，故再经过，质点第一次到达平衡位置，质点恰好到达波谷，D正确。
故选D。
15．D
【详解】
A．质点P从当前位置至第二次位于波峰位置，用时
解得
故A错误；
B．由图可知波长，所以波速
故B错误；
C．时刻，质点Q正在向下振动；时，Q回到了平衡位置，且正在向上振动，故C错误；
D．质点Q在0~0.9s内，完成了两个全振动，又从平衡位置振动到了波谷处，所以其路程
故D正确。
故选D。
16．C
【详解】
A．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，A错误；
B．任何一个振动的质点都不随波向前移动，B错误；
C．根据波的周期性可知，相隔一个周期的两时刻，介质中各质点位置相同，则简谐波的图像相同，C正确；
D．简谐波沿长绳传播，绳上相距半个波长的两质点振动情况总是相反，位移的大小总是相等，方向相反，D错误。
故选C。
17．C
【详解】
声波振动产生的属于机械波，有疏部和密部之分是纵波，故A错误；横波才会发生偏振现象，故B错误；机械波不但能传递能量，而且能传递信息，故C正确；简谐波传播过程中各质点起振方向与振源起振方向相同，故D错误．所以C正确，ABD错误．
18．C
【详解】
设P1的振动传到P2的所需时间为t1，P2的振动传到P3所需时间为t2．由于波在同一均匀介质中匀速传播，则
P1P2=vt1
P2P3=vt2
得到
t1：t2=P1P2：P2P3=20：80=1：4
又t1+t2=T=0.50s，得：
t1=T=×0.5s=0.10s
故选C.
点睛：本题利用波的基本特性：波在同一均匀介质中是匀速传播的．波传播的是振动这种运动形式；知道P1和P3之间的距离为一个波长.
19．C
【详解】
A. 单摆运动的回复力由指向平衡位置的合力提供，并不是摆球受到的合力故A错；
B、波动过程是介质质点在各自的平衡位置来回振动，并不随波移动，故B错误
C. 波动过程是能量由近及远传递的过程，故C正确；
D、当正在鸣笛的火车向着我们疾驶而来时，我们听到汽笛声的音调变高，这是由于声波发生了多普勒效应导致的故D错；
故选C
20．B
【详解】
AC．根据t=0.3s时质点A恰好第二次位于平衡位置知，，得T=0.4s，则该波的波速为，频率，根据发生干涉的条件知，与该波发生干涉的另一简谐波的频率一定是2.5Hz，故A C错误；
B．经过
质点P开始振动，因此t=1.2s时质点P振动了0.6s即1.5T，其路程为
s=1.5×4A=12cm=0.12m
故B正确；
D．质点P第一次到达波峰的时间是
则第3次到达波峰的时间是1.7s，故D错误；
故选B。
21．B
【详解】
A．均匀变化的磁场产生稳定的电场，故A错误；
B．根据可知，LC振荡回路电容C增加时，振荡频率减小，故B正确；
C．机械波能在空气中传播，也能在液体和固体中传播，故C错误；
D．介质中的质点只能在自己平衡位置附近振动，而不随波迁移，在一个周期内，机械波在介质中传播的距离为一个波长，故D错误。
故选B。
22．A
【详解】
A．电磁波在真空中以光速c传播，故A正确；
B．在空气中传播的声波是纵波，故B错误；
C．声波在气体、液体和固体均可以传播，故C错误；
D．声波可以发生干涉现象，故D错误；
E．光在真空和透明介质中均可以传播，故E错误。
故选A。
23．地震波本质上传播的是能量
【详解】
由于海底发生强烈的地震时会产生巨大的能量，这些能量传递给海水，引发海啸，因此海啸具有很大的机械能，所以有很大的破坏性，从而导致房屋倒塌，所以地震波本质上传播的是能量。
24．(1)横波。因为质点振动方向与波的传播方向垂直，12.5m/s；(2)0.48s
【详解】
①绳子形成的波是横波。因为质点振动方向与波的传播方向垂直。
由题意知，波的周期T＝0.4 s，又有，则波长为λ=5m，
所以波速，
②从A开始振动，设经过时间t1，J点开始起振方向向上．
振动从A传到J所用时间为
设J点向上起振后经t2时间第一次达到负向最大位移，则
故所求时间t＝t1+t2＝0.48 s
25．（1）沿y轴负方向 （2）3.0 s （3）
【详解】
(1) 开始计时时，这列波的最前端的质点坐标是24 cm，根据波的传播方向，可知这一点沿y轴负方向运动，因此在波前进方向的每一个质点开始振动的方向都是沿y轴负方向运动，
故P点开始振动时的方向是沿y轴负方向，P质点开始振动的时间是
；
(2) 波形移动法：质点P第一次到达波峰，即初始时刻这列波的波峰传到P点，因此所用的时间是
；
(3) 由波形图知，振幅A=10 cm，，则P点自最大位移开始的振动图象有：
26．（1）没有；（2）不会
【详解】
（1）没有，红色标记只在竖直方向上下振动；
（2）不会，当手停止抖动后，波仍向右传播；
答案第1页，共2页
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