人教版(2019)选择性必修一 3.1 波的形成
一、单选题
1.在敲响古刹里的大钟时,有的同学发现,停止对大钟的撞击后,大钟仍“余音未绝”,分析其原因是( )
A.大钟的回声 B.大钟在继续振动
C.人的听觉发生“暂留”的缘故 D.大钟虽停止振动,但空气仍在振动
2.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
3.一个小石子投向平静的湖面中心,会激起一圈圈波纹向外传播,如果此时水面上有一片树叶(如图),下列对树叶运动情况的叙述正确的是( )
A.树叶慢慢向湖心运动
B.树叶慢慢向湖岸漂去
C.在原处上下振动
D.沿着波纹做圆周运动
4.在均匀介质中,一列沿x轴正方向传播的横波,其波源O起振方向如图甲所示,四位同学画出该波在1.5个周期末的波形图如图所示,其中正确的是________
A. B. C. D.
5.在敲响古刹里的大钟时,有的同学发现,停止对大钟的撞击后,大钟仍“余音未绝”,分析其原因是( )
A.大钟的回声
B.大钟在继续振动,空气中继续形成声波
C.人的听觉发生“暂留”的缘故
D.大钟虽停止振动,但空气仍在振动
6.如图所示,沿波的传播方向上有间距均为1m的六个质点A、B、C、D、E、F,均静止在各自的平衡位置。一列横波以1m/s的速度水平向右传播,t=0时到达质点A,质点A开始由平衡位置向上运动,t=1s时质点A第一次到达最高点,则在4s<t<5s这段时间内( )
A.质点A的速度逐渐增大
B.质点F的速度逐渐增大
C.质点C的加速度逐渐增大
D.质点D的加速度逐渐增大
7.某同学在研究机械波的形成与传播规律时,将一根粗细均匀的弹性绳右端固定在墙上。手握着绳子左端S点上下振动,产生向右传播的绳波,某时刻的波形如图所示。下列说法中正确的是( )
A.此时刻质点P向上运动
B.手的起振方向向上
C.手振动的频率逐渐增大
D.波的传播速度不变
8.一列横波沿直线传播,A、B是该直线上相距1.2m的两个质点,从波刚好到达其中某一点时开始计时,已知4s内A点完成8次全振动,B点完成10次全振动,则该波的传播方向及波速v分别为( )
A.v=0.3m/s,方向由A向B B.v=0.3m/s,方向由B向A
C.v=1.5m/s,方向由B向A D.v=1.5m/s,方向由A向B
9.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
10.在平静的湖面上漂着一小木条,现向湖中央扔一石子,圆形波纹一圈圈地向外传播,当波传到小木条处时,小木条将( )
A.随波纹漂向湖岸 B.波纹传到小木条处,小木条仍不动
C.向波源处漂动 D.在原来位置做上下振动
11.如图甲所示,S为振源,P质点距S的距离为r,t=0时刻S由平衡位置开始振动,产生沿直线向右传播的简谐横波,图乙为P质点从t1时刻开始振动的振动图像,则下列说法正确的是( )
A.t=0时刻振源S的振动方向沿y轴正方向
B.t2时刻P质点振动速度最大,方向沿y轴负方向
C.t2时刻振源S处于平衡位置向y轴正方向振动
D.若波源停止振动,则P质点也马上停止振动
12.有关机械振动和机械波的说法正确的是( )
A.机械波的传播速度与介质有关,与波源的频率无关
B.机械波的传播方向总是和质点的振动方向垂直
C.单摆摆动到平衡位置时,回复力和加速度都为零
D.驱动力的频率越大,物体的振幅反而越小
二、填空题
13.一个质点经过平衡位置O,在A、B间做简谐运动,如图(a)所示,它的振动图像如图(b)所示,设向右为正方向,则:
(1)________cm;
(2)第0.2s末质点的速度方向是________,位移大小为________;
(3)第0.7s时,质点位置在________点与________点之间;
(4)质点从O经B运动到A所需时间________s;
(5)质点在0.2s到0.8s内运动的路程为________cm.
14.把绳的一端固定在墙上,用手握住另一端连续地上下振动,在绳上形成由近及远传播的波,可以看到套在绳上的光滑小圆环___________随波前进。可见,波传递的是___________形式和能量。
15.声波在钢轨中传播的速度远大于在空气中的传播速度,则当声音由空气传到钢轨中时,频率______,波长___(填“变大”、“变小”或“不变”)
16.判断下列说法的正误。
(1)质点的振动位置不断转换即形成波。( )
(2)在绳波的形成和传播中,所有质点的运动是近似的匀速直线运动。( )
(3)在绳波的形成和传播中,所有质点同时运动,同时停止运动。( )
(4)波的形成过程中,前面的质点带动后面的质点振动,后面的质点重复前面质点的振动。( )
(5)质点沿水平方向振动,波沿水平方向传播,这样的波一定是横波。( )
(6)介质中有机械波传播时,介质本身也随波一起传播。( )
17.如图甲所示,一弹性轻绳水平放置,a、b、c是弹性绳上的三个质点。现让质点a从时刻开始在竖直面内做简谐运动,其位移随时间变化的关系如图乙所示,形成的简谐波同时沿该直线向ab和ac方向传播,在时质点b第一次到达正向最大位移处,a、b两质点平衡位置间的距离,a、c两质点平衡位置间的距离。则质点b的振动周期为______s,该波的波长为______m,波速大小为______m/s;0~2s内质点c通过的路程为______m。
三、解答题
18.平衡位置位于原点O的波源发出简谐横波在均匀介质中沿水平x轴传播,P、Q为x轴上的两个点(均位于x轴正向),P与O的距离为35cm,此距离介于一倍波长与二倍波长之间,已知波源自t=0时由平衡位置开始向上振动,周期T=1s,振幅A=5cm.当波传到P点时,波源恰好处于波峰位置;此后再经过5s,平衡位置在Q处的质点第一次处于波峰位置,求:
(ⅰ)P、Q之间的距离;
(ⅱ)从t=0开始到平衡位置在Q处的质点第一次处于波峰位置时,波源在振动过程中通过路程.
19.如图所示,在xOy平面内有一列沿x轴正方向传播的简谐横波,频率为2.5 Hz。在t=0时,xP=2 m的P点位于平衡位置,速度沿-y方向;xQ=6 m的Q点位于平衡位置下方最大位移处。求:
(1)质点P第一次有+y方向最大加速度需经过的时间t;
(2)PQ两点间距离满足关系。
20.一只皮球掉进水塘.请尝试往水塘中投石头,看看水波能否把皮球冲到岸边,解释所看到现象的原因。
21.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.
22.如图所示,是某绳波形成过程的示意图。质点1在外力作用下沿竖直方向做简谐运动,带动2、3、4…各个质点依次上下振动,把振动从绳的左端传到右端。已知t=0时,质点1开始向上运动,t=时,1到达最上方,5开始向上运动.问:
(1)t=时,质点6、10、14的运动状态(是否运动、运动方向)如何;
(2)t=时,质点6、10、14的运动状态如何。
试卷第1页,共3页
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参考答案:
1.B
【解析】
【分析】
【详解】
停止对大钟的撞击后,大钟的振动不会立即停止,振动的能量不会凭空消失,它会再振动一段时间然后因为阻尼而停止,因此还会在空气中形成声波,这就是余音未绝的原因。
故选B。
2.B
【解析】
【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。
3.C
【解析】
【分析】
【详解】
由于波在传播过程中,只传递振动能量和波源所发出的信息,而各质点不随波迁移,只在各自的位置附近做振动。
故选C。
4.C
【解析】
【详解】
由题意可知,波的起振方向向下,波源O经过1.5个周期位于平衡位置且向上振动,根据同侧法可知,只有C项正确,故C正确,ABD错误。
故选C。
5.B
【解析】
【详解】
停止对大钟的撞击后,大钟的振动不会立即停止,振动的能量不会凭空消失,大钟做阻尼振动一段时间,因此还会在空气中形成声波,这就是余音未绝的原因,所以选项ACD错误,B正确。
故选B。
6.C
【解析】
【详解】
由题意可知波的周期为T=4s,则在4s末波传到E点,5s末波传到F点;则在4s<t<5s这段时间内;
A. 质点A正从平衡位置向上振动,则速度逐渐减小,A错误;
B. 在4s<t<5s这段时间内,质点F还未振动,B错误;
C. 质点C正在平衡位置向下振动,其加速度逐渐增大,C正确;
D. 质点D正由最高点向下振动,其加速度逐渐减小,D错误。
故选C。
7.D
【解析】
【详解】
A.波向右传播,则此时刻质点P向下运动,故A错误;
B.此时刻,刚开始运动的质点向下运动,则波源的起振方向向下,故B错误;
CD.由图可知,波长逐渐增大,而波速由介质决定是不变的,根据
则周期逐渐增大,则频率逐渐减小,故C错误,D正确。
故选D。
8.C
【解析】
【分析】
【详解】
据题意,4s内A完成8次全振动,B完成10次全振动,必定是从波到达B点开始计时,波传播的方向是从B到A,周期为
波从B传到A的时间为
则波速为
C正确, ABD错误,故选C。
9.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。
10.D
【解析】
【分析】
【详解】
向湖中央扔一石子,圆形水波一圈圈地向外传播,当波传到小木条处时,小木条在原来位置附近上下振动,则不随波纹漂向湖岸,也不向波源处漂动,故选项D正确。
故选D。
11.A
【解析】
【分析】
【详解】
A.P点的起振方向与O点起振方向相同,由乙图读出t1时刻,P点的振动方向沿y轴正方向,即P点的起振方向沿y轴正方向,则t=0时刻,振源O振动的方向沿y轴正方向,A正确;
B.由图乙知,t2时刻P点位于平衡位置,振动速度最大,方向沿y轴正方向,B错误;
C.根据图乙无法确定t2时刻振源S的位置,C错误;
D.若波源停止振动,则P点不会马上停止振动,当波源停止前的振动形式传播到P后P才停止振动,D错误。
故选A。
12.A
【解析】
【分析】
【详解】
A.机械波的传播速度与介质有关,与波源的频率无关。故A正确;
B.纵波的传播方向总是和质点的振动方向共线,故B错误;
C.单摆摆动到平衡位置时,回复力为零,但合力不为零,即加速度不为零。故C错误;
D.驱动力的频率越接近物体的固有频率,物体的振幅越大。故D错误。
故选A。
13. 5 向左 0 O B 0.6 15
【解析】
【分析】
由题中“在A、B间做简谐运动”可知,本题考查简谐振动振子的运动规律,根据简谐振动图像和运动规律可分析本题.
【详解】
(1)[1]OB间距离等于振幅,由图可知OB=A=5cm;
(2)[2]位移图像切线的斜率等于速度,根据数学知识可知,第0.2s末,质点的速度方向沿负方向,即向左;
[3]位移的大小为零;
(3)[4][5] 第0.7s时,质点位置在O与B两点之间;
(4)[6] 质点从O经B运动到A所需时间为
(5)[7]质点在0.2s到0.8s内运动的路程为
14. 没有(不) 振动(运动)
【解析】
【详解】
[1]质点只振动,不会随着机械波移动。把绳的一端固定在墙上,用手握住另一端连续地上下振动,在绳上形成由近及远传播的波,可以看到套在绳上的光滑小圆环没有(不)随波前进;
[2]波传递是振动(运动)形式和能量;
15. 不变 变大
【解析】
【详解】
[1][2]声波在钢轨中传播的速度远大于在空气中的传播速度,则波长也是比空气中大,但频率却不变.
16. 错误 错误 错误 正确 错误 错误
【解析】
【分析】
【详解】
略
17. 0.4 0.3 0.75 1.2
【解析】
【详解】
[1]由图乙可知周期
[3]设波长为λ,波速为v,从a传播到b的时间为
解得
[2]该波的波长为
[4]波传播到c点所用时间为
c点振动时间为
质点c通过的路程为
18.(1)133cm;(2)125cm
【解析】
【详解】
(1)由题意,O、P两点的距离与波长满足:
波速与波长的关系为:
在t=5s时间间隔内波传播的路程为vt,由题意有:
综上解得:PQ=133cm
(2)Q处的质点第一次处于波峰位置时,波源运动时间为:
波源由平衡位置开始运动,每经过T/4,波源运动的路程为A,由题意可知:
故t1时间内,波源运动的路程为s=25A=125cm
19.(1)0.1s;(2)xPQ=(n+)λ(n=0,1,2,…)
【解析】
【分析】
【详解】
(1)P质点再经过,达到负向最大位移,此刻有+y方向最大加速度
波的周期
所以
(2)PQ两点间距离满足
xPQ=(n+)λ(n=0,1,2,…)
20.水波不能把皮球冲到岸边。因在机械波传播过程中,各质点均在其平衡位置附近做机械振动,并不随着波的传播而迁移。
【解析】
【分析】
【详解】
水波不能把皮球冲到岸边。因在机械波传播过程中,各质点均在其平衡位置附近做机械振动,并不随着波的传播而迁移。
21.(1) (2)
【解析】
【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.
22.见解析
【解析】
【分析】
【详解】
各质点在各时刻的情况,如图所示:
(1)由甲图可知,t=时,质点6未达到波峰,正在向上运动,质点10、14未运动;
(2)由乙图可知,t=时,质点6正在向下运动,质点10向上运动,质点14未运动。
答案第1页,共2页
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