3.1机械波的产生和传播练习（word版含答案）

粤教版（2019）选择性必修一 3.1 机械波的产生和传播
一、单选题
1．介质中有一列简谐机械波传播，对于其中某个振动质点（　　）
A．它的振动速度等于波的传播速度
B．它的振动方向一定垂直于波的传播方向
C．它在一个周期内走过的路程等于2个振幅
D．它的振动频率等于波源的振动频率
2．区分横波和纵波的依据是（　　）
A．是否沿水平方向传播
B．质点振动的方向和波传播的远近
C．质点振动的方向和波传播的方向是相互垂直还是在同一直线上
D．质点振动的快慢
3．如图所示，1、2、3、4……是一个水平放置松弛状态下的弹簧（可认为是均匀介质）上一系列等间距的质点。某时刻，质点在外力作用下从平衡位置开始沿左右方向做简谐运动，带动2、3、4……各个质点离开平衡位置依次左右振动，形成一列简谐纵波。已知质点1开始振动的方向是向左，经过二分之一周期，质点9开始运动，则针对此时刻，下列说法正确的是（　　）
A．质点3向右运动 B．质点5所受回复力为零
C．质点6的加速度向左 D．质点9的振幅为零
4．关于振动和波的关系，下列说法中正确的是（　　）
A．有振动就一定有波
B．波是质点由近及远的移动过程
C．波是传递波源振动能量的一种方式
D．波源停止振动，则波也立即停止传播
5．如图所示，用手握住较长轻质细绳的一端连续上下抖动，形成一列简谐横波。某一时刻的波形图如图所示，绳上a、b两质点均处于波峰位置。下列说法正确的是（　　）
A．a、b两质点之间的距离为一个波长
B．波从a质点传播到b质点需要半个周期
C．a质点会向右运动到b质点
D．a、b两质点此时速度最大
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．如图，轴上与是两个波源，产生的简谐波分别沿轴向右、向左传播，波速均为，振幅均为，图示为时刻两列波的图象，此时分别传播到点和点，下列说法正确的（　　）
A．时刻质点、都沿y轴负向运动
B．时刻，质点、都运动到点
C．时刻，处的质点为振幅为
D．时刻，质点的位移正向最大
8．如图，手持较长软绳端点O以周期T在竖直方向上做简谐运动，带动绳上的其他质点振动形成简谐波，该波沿水平方向传播。绳上有另一质点P（图中未画出）。t=0时，O位于最高点，P位于最低点，下列判断正确的是（　　）
A．时，P位于平衡位置上方 B．P的起振方向与O的起振方向相反
C．时，P的速度方向水平向右 D．P、O的振动频率相同
9．位于坐标原点处的波源A沿y轴做简谐运动，A完成一次全振动时，在介质中形成简谐横波的波形如图所示。B是沿波传播方向上的一个质点，则（　　）
A．A开始振动时的运动方向沿y轴正方向
B．A、B两质点振动情况相同
C．经半个周期质点B将向右迁移半个波长
D．在一个周期内B点处质点的振动图形和此波的图形相似
10．把闹钟悬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，但如果将罩内空气抽去，就听不到闹钟的铃声，这说明（　　）
A．声波是纵波
B．抽去罩内的空气后，闹钟不再运转了
C．气体、液体和固体都能传播声音
D．声波不能在真空中传播
11．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
12．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
13．t=0时，坐标原点O处的质点由平衡位置沿y轴正方向开始做周期为0.4s的振动，在同一均匀介质中形成沿x轴正、负两方向传播的简谐横波。t=0.6s时的波形图是（　　）
A． B．
C． D．
14．对于机械振动和机械波，下列说法正确的是（　　）
A．有波一定有振动
B．有振动一定有波
C．波使振动在介质中传播
D．一旦波源停止振动，机械波立即消失
15．一列横波沿x轴正方向传播，某时刻的波形如图所示，质点a、b均处于平衡位置．则下列说法正确的是（　　）
A．该时刻质点a正向下运动
B．该时刻质点b正向上运动
C．该时刻质点a、b的速度相同
D．质点a、b的振动周期相同
二、填空题
16．波源S位于介质Ⅰ和Ⅱ的分界面上，产生两列分别沿x轴负方向与正方向传播的机械波，某时刻波的图像如图所示。两列波波长不同的原因是两列波的______，从该时刻起经时间t质点a振动了6次，则质点b振动了____次。
17．如图甲所示为一简谐横波，图乙为波上质点P的振动图象，P点开始振动时记为0时刻，则：
①振源初始状态的振动方向为_______（选填“向上”或“向下”）
②若波向右传播，质点P的加速度将______（选填“增大”或“减小”）
③若P点振动的振幅为A，则从t=0时刻开始，经过周期，质点P经过的路程为_______A
18．横波中质点的振动方向与波传播方向__________，某横波的波长为2m，波速为，则其频率为_______．
三、解答题
19．如图所示是一列沿x轴正方向传播的简谐横波在t=0时刻的波形图，已知波的传播速度v=2m/s，试回答下列问题：
（1）画出x=2.0m处质点的振动图像；
（2）求出x=2.5m处质点在0～4.5s内通过的路程及t=4.5s时的位移；
（3）此时A点的纵坐标为2cm，试求从图示时刻开始经过多少时间A点第一次出现波峰？
20．资料记载，海啸波浪海啸波是重力长波，波长可达100公里以上；它的传播速度等于重力加速度g与海水深度乘积的平方根，使得在开阔的深海区低于几米的一次单个波浪，到达浅海区波长减小，振幅增大，掀起10~40米高的拍岸巨浪，有时最先到达的海岸的海啸可能是波谷，水位下落，暴露出浅滩海底；几分钟后波峰到来，一退一进，造成毁灭性的破坏。
（i）在深海区有一海啸波（忽略海深度变化引起的波形变化）如图甲，实线是某时刻的波形图，虚线是t =900s后首次出现的波形图。已知波沿x轴正方向传播，波源到浅海区的水平距离s1=1.08万公里，求海啸波到浅海区的时间t1；
（ii）在浅海区有一海啸波（忽略海深度变化引起的波形变化）如图乙，波从进入浅海区到达海岸的水平距离为s2，写出该海啸波的表达式和波谷最先到达海岸的关系式。
21．水面上水波的速度跟水深度有关，其关系式为，式中h为水的深度，g为重力加速度。如图甲所示是某水域的剖面图，A、B两部分深度不同，图乙是从上往下俯视，O点处于两部分水面分界线上，M和N分别处在A和B两区域水面上的两点。t=0时刻O点从平衡位置向上振动，形成以O点为波源向左和向右传播的水波（可看作是简谐横波）。t=2.5s时O点第二次到达波峰，此时M点第一次到达波峰。已知B区域水波振幅为A=5cm，水深为m，OM间距离为4.0m，ON间距离为3.0m，g=10m/s2。求：
(1)A区域的水深hA；
(2)N点在t=3s时的振动方向及它在t=0至t=3s时间内的位移；
(3)t=10s时，处在B水域水面上的Q点（图中未标出）处于波峰，且OQ间只有一个波峰，则Q点在t=0至t=10s时间内振动的路程是多少？
22．如图所示，某地区地震波中的横波和纵波传播速率分别约为4km/s和9km/s.一种简易地震仪由竖直弹簧振子H和水平弹簧振子P组成.在一次地震中，震源刚好处于地震仪下方，观察到两振子相差5s开始振动，问：
（1）H与P哪个先开始振动.
（2）震源距地震仪约为几km
试卷第1页，共3页
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参考答案：
1．D
【解析】
【分析】
【详解】
A．在同种均匀介质中波的传播速度为定值，而质点在平衡位置两侧做简谐运动，其速度大小是变化的，A错误；
B．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，B错误；
C．质点在一个周期内走过的路程等于4个振幅的长度，C错误；
D．每个质点都在重复波源的振动，因此质点的振动频率和波源的振动频率是相同的，D正确。
故选D
2．C
【解析】
【分析】
【详解】
区分横波和纵波的依据是质点振动的方向和波传播的方向是相互垂直还是在同一直线上；若质点振动的方向和波传播的方向相互垂直，则为横波；若质点振动的方向和波传播的方向在同一直线上，则为纵波。
故选C。
3．A
【解析】
【详解】
A.经过时，质点1从平衡位置再次运动到平衡位置，质点3振动了，即质点3在从波谷向平衡位置的运动过程中(向右运动)，故A正确；
B.经过时，质点5从平衡位置运动到波谷，根据
可知加速度方向向右，质点5所受回复力向右，故B错误；
C.经过时，质点6振动了，根据
可知，质点6的加速度方向向右，故C错误；
D.在波传播过程中，后一个质点重复前一个质点的振动，可知每一个质点开始振动的时候都和波源起振的情况相同，其振幅一样大，所以质点9的振幅不为零，故D错误。
故选A。
4．C
【解析】
【分析】
【详解】
A．有机械振动，不一定能形成机械波，还要有传播振动的介质，A错误；
B．波是振动形式由近及远的移动过程，而质点并不随波迁移，B错误；
C．机械波传播的是波的形式和能量，故波是传递波源振动能量的一种方式，C正确；
D．波源停止振动时，由于后面的各质点已经开始振动，并不会立即停止振动，所以在介质中传播的波动并不立即停止，D错误。
故选C。
5．A
【解析】
【详解】
A．由波形图可知，a、b两质点之间的距离为一个波长，选项A正确；
B．波从a质点传播到b质点需要一个周期，选项B错误；
C．质点只在自己平衡位置附近振动，而不随波迁移，选项C错误；
D．a、b两质点此时均在波峰位置，速度为零，选项D错误。
故选A。
6．A
【解析】
【分析】
【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．C
【解析】
【分析】
【详解】
A．两列波的周期均为
在t=0.1s时刻P质点向下振动，Q质点向下振动，在t=0.6s时刻，正好经过，所以P、Q质点均向上运动，沿y轴的正方向运动，所以A错误；
B．波的传播过程中，质点只在平衡位置振动，所以B错误；
C．时刻，两列波恰好传播到M点，两列波在M点为振动情况相同，M点为振动加强点，所以时刻，处的质点为振幅为，则C正确；
D．时刻，两列波均已经通过了P点，所以质点的位移为零，所以D错误；
故选C。
8．D
【解析】
【详解】
A．时，P从最低点经历个周期后回到平衡位置，故A错误；
B．每一个质点的起振方向都跟波源的起振方向相同，故B错误；
C．时，P点的速度方向向上，向平衡位置移动，故C错误；
D．该简谐波上的点的振动频率都相同，故D正确。
故选D。
9．D
【解析】
【分析】
【详解】
A．根据“上下坡法则”可判断A点开始振动时的运动方向沿y轴负方向，A错误；
B．A、B两质点振动情况刚好相反，所以B错误；
C．质点只能在各自的平衡位置沿y轴方向上下振动，不会随波迁移，C错误；
D．A完成一次全振动时，B也完成一次全振动，B刚开始向上振动，一个周期内的振动图像的形状波的图像相似，D正确；
故选D。
10．D
【解析】
【分析】
【详解】
A．题干中不能说明声波是纵波，故A错误；
B．闹钟的运转不需要空气，抽去空气后仍能正常工作，故B错误；
C．玻璃罩内有空气时能听到闹钟的铃声，抽去罩内空气，就听不到闹钟的铃声，这说明声音要靠介质——空气传播，玻璃罩是固体，玻璃罩外仍可听到铃声，说明固体也能传播声音，文中没有提及液体传播声音，故C错误；
D．由本题中的现象可知，声波在真空中是不能传播的，日常我们听到的声音是靠空气传播的，实际上液体和固体也能传声，故D正确。
故选D。
11．A
【解析】
【分析】
【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。
12．B
【解析】
【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。
13．C
【解析】
【详解】
波源在坐标原点，所以向左传播的波和向右传播的波关于y轴对称
t=0.6s=1.5T
根据机械波的周期性可知，在t=0.6s时，波源正处在平衡位置向下振动，而后一质点重复前一质点的运动。
故选C。
14．A
【解析】
【分析】
【详解】
AB．有机械波一定有机械振动，有机械振动不一定有机械波，还需要传播振动的介质，故A正确，B错误；
C．振动使波在介质中传播，故Ｃ错误；
D．波源停止振动，但机械波不会立即消失，而是继续向前传播，直到能量消耗为止，故D错误。
故选A。
15．D
【解析】
【分析】
【详解】
AB．由“带动法”知质点a正向上运动，此时质点b向下运动，AB错误；
C．此时a、b都处于平衡位置，振动速率最大，速度大小相等但方向相反，C错误；
D．a、b两点的振动周期都等于波源的振动周期，因此振动周期相等，D正确；
故选D。
16． 频率相同而波速不同 6
【解析】
【详解】
[1]．根据λ=vT=v/f，两列波波长不同的原因是两列波的频率相同而波速不同；
[2]．因相同时间内两侧质点振动的次数相同，则波从该时刻起经时间t质点a振动了6次，则质点b也同样振动了6次。
17． 向上 增大 10
【解析】
【详解】
①[1]．由题可知，P点的起始振动方向为向上，故而振源的起始振动方向为向上；
②[2]．若波向右传播，则P点的振动向上，远离平衡位置，回复力将增大，故而加速度也将增大；
③[3]．从t=0时刻开始，经过2. 5周期内，质点P走过的路程为2×4A+2A=10A。
18． 垂直
【解析】
【详解】
[1][2]横波的质点的振动方向是与传播方向垂直的；根据：
可知：
19．（1）；（2）72cm，-4cm；（3）0.83s
【解析】
【分析】
【详解】
（1）由波动图象读出振幅
A=4cm
波长
λ=2m
则周期为
t=0时刻，x=2.0m处质点经过平衡位置向下振动，其振动图象如图：
（2）当
t=4.5s=4.5T
x=2.5m处质点在0～4.5s内通过的路程为
s=4.5×4A=18×4cm=72cm
t=4.5s时x=2.5m处质点到波谷，则t=4.5s时的位移为
y=-4cm
（3）该波的方程为
y=Asinx（cm）=4sinπx（cm）
当y=2cm时，x=cm，A左侧最近的波峰状态离A点的距离为
Δx=1.5cm+cm=cm
从图示时刻开始A点第一次出现波峰的时间为
20．（i）；(i）（s）
【解析】
【详解】
（i）由图甲得
依题意有
，，
解得
（ii）由图像得波的振幅A=20m，波长由②式得波的周期
又，且
解得波的表达式
（m）
海啸波在浅海区的传播速度
波谷最先到达海岸的关系式
解得波谷最先到达海岸的时间
（s）
21．(1)0.40m；(2)在平衡位置向上振动，0m；(3)0.65m
【解析】
【详解】
(1)对O点的振动分析，知
解得
对M点的振动分析，知A区域水波波长为
则有
由，代入数据求得
(2)由，代入数据求得
又由，得
波传到N点的时间
所以t=3s时，N点刚好完成一个全振动，可知其在平衡位置向上振动，位移为0m。
(3)t=10s时，O点在平衡位置向上振动，可画出B区域水波的波动图像如图所示，
由图可知OQ=10.5m，则Q点振动的时间为
所以Q点振动的路程为
22．（1）H（2）36km
【解析】
【详解】
（1）纵波的速度快，纵波先到，所以H先开始振动；
（2）根据
解得
x=36km．
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