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
1．一根粗细均匀的绳子，右端固定，S点上下振动，产生向右传播的机械波，某时刻的波形如图所示。下列说法中正确的是（　　）
A．波源振动的频率逐渐增大
B．波的传播速度逐渐减小
C．各处的波长相等
D．此时刻质点P的速度方向向上
2．取一根较长的轻质软绳，用手握住一端O，在竖直平面内连续上下抖动，形成如图所示的简谐波，手抖动的周期为T，t=0时，O位于最高点，P恰好在平衡位置且向上振动，O、P的平衡位置间距为L，下列判断正确的是（　　）
A．该波是纵波
B．该波的波速为
C．t=T时，P的振动方向竖直向下
D．若手上下抖动加快，该简谐波的波长将变大
3．关于机械波的概念，下列说法正确的是（　　）
A．横波中质点的振动方向为竖直方向，纵波中质点的振动方向为水平方向
B．简谐横波在长绳中传播，绳上相距半个波长的两振动质点位移大小始终相等
C．任一质点每经过一个周期沿波的传播方向移动一个波长
D．如果振源停止振动，在介质中传播的波也就立即停止
4．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
5．如图所示为某绳波形成过程的示意图，1、2、3、4…为绳上的一系列等间距的质点，绳处于水平方向．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．t＝0时，质点1开始竖直向上运动，经过四分之一周期，质点5开始运动．下列判断正确的是（　　）
A．t＝时质点5的运动方向向下
B．t＝时质点7的速度方向向上
C．t＝时质点11的运动方向向下
D．t＝T时质点17开始向下运动
6．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．
7．一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．
8．下面关于横波、纵波的说法中正确的是（　　）
A．同一波源在同一介质中形成的机械波中可同时具有横波和纵波
B．由于横波、纵波中质点的振动方向与波的传播方向的关系不同，因此横波、纵波不可能沿同一方向传播
C．横波、纵波在同一介质中的传播速度一定相等
D．在固体中传播的波一定是横波
9．一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
10．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
11．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
12．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
13．一学生看见平静的湖面上漂浮着一小块泡沫，想把它拾起来扔到垃圾桶，于是向湖中投入一石块，在湖面上激起水波，关于泡沫的运动情况，下列说法正确的是（　　）
A．泡沫不能被波浪推动，最多只能在湖面上做上下振动
B．投入的石块质量越大，波浪越容易将泡沫推至岸边
C．不知泡沫离波源的远近如何，无法确定泡沫的运动情况
D．因“随波逐流”，波浪会将泡沫推至岸边
14．关于波动下列说法正确的是(　　)
A．介质中的质点随波的传播而迁移
B．质点振动的方向总是垂直于波的传播方向
C．波不但传递能量，还能传递信息
D．波传播的速度和质点振动速度相同
15．科学探测表明，月球表面无大气层，也没有任何生命存在的痕迹，在月球上，两宇航员面对面讲话也无法听到，这是因为（　　）
A．月球太冷，声音传播太慢
B．月球上没有空气，声音无法传播
C．宇航员不适应月球，声音太轻
D．月球上太嘈杂，声音听不清楚
二、填空题
16．机械波
（1）机械波的形成条件
①有发生机械振动的____。
②有传播______，如空气、水等。
（2）传播特点
①机械波传播的只是振动的______和______，参与简谐波的质点只在各自的平衡位置附近做简谐运动，并不随波_______。
②波传到任意一点，该点的起振方向都和_____的起振方向相同。
③介质中每个质点都做_____振动，因此，任一质点的振动频率和周期都和_____的振动频率和周期相同。
17．图示为一沿x轴正方向传播的简谐横波在t＝0时刻的波形，其中质点P、Q平衡位置的坐标分别为2 m、9 m．已知t＝0．6 s时质点P第一次经过平衡位置沿y轴正方向运动，则该波的波速为_________m／s，0～0．4 s内质点Q经过的路程为_____________cm．
18．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。
三、解答题
19．一个质点在平衡位置O点的附近做简谐运动，某时刻过O点后经时间第一次经过M点，再经第二次经过M点.该质点再经多长时间第三次经过M点？若该质点由O点出发后在内经过的路程是，则质点振动的振幅为多少？
20．如图所示，一根柔软的弹性绳子右端固定，左端自由，A、B、C、D……为绳上等间隔的点，点间间隔为50cm，现用手拉着绳子的端点A使其上下振动，若A点开始向上，经0.1 s第一次达到最大位移，C点恰好开始振动，则:
（1）绳子形成的向右传播的横波速度为多大？
（2）从A开始振动，经多长时间J点第一次向下达到最大位移？
21．某介质中有一质点P从其中心位置开始向上做振幅为A=0.1m的简谐振动，M、N是质点P在振动过程中经过的关于P对称的两个位置，如图所示，已知该质点两次经过M点的最短时间t1=0.05s、从M到N的最短时间为t2=0.2s，质点P在介质中激起的简谐波沿与MN垂直的方向传播，Q是该简谐波向右传播过程介质中的一个质点，t时刻质点P正在上方最大位移处，而此时的Q正通过平衡位置向下运动，已知PQ之间的距离x=0.6m，则：
(1)质点的振动周期是多少
(2)质点P激起的简谐波最大传播速度是多少
(3)自质点P开始振动至t时刻的过程中，质点P的路程至少是多少
22．一质点A做简谐运动，某时刻开始计时，其位移和时间关系如图甲所示。由于A质点振动形成的简谐横波沿x正方向传播，在波的传播方向所在的直线上有一质点B，它距A的距离为0.3m，如图乙所示。在波动过程中，开始计时时B质点正经过平衡位置向下运动，求
(1)从开始计时，t=0.25×10－2s时质点A的位移；
(2)在t=0到t=8.5×10－2s时间内，质点A的路程、位移；
(3)该简谐横波在介质传播的速度。
试卷第1页，共3页
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参考答案：
1．A
【解析】
【详解】
ABC．波向右传播，由波形图可知，由振源振动形成的机械波的波长逐渐减小，由于同一种介质中的波速不变，根据
可知波源振动的频率变大，选项A正确，BC错误；
D．波向右传播，由波形图可知，此时刻质点P的速度方向向下，选项D错误。
故选A。
2．C
【解析】
【分析】
【详解】
A．该波振动方向与波的传播方向垂直，则该波是横波，A错误；
B．因OP=L=，该波的波速为
B错误；
C．t=T时，质点P由最高点向平衡位置振动，则P的振动方向竖直向下，C正确；
D．若手上下抖动加快，则频率变大，周期减小，波速不变，则根据可知，该简谐波的波长将变小，D错误。
故选C。
3．B
【解析】
【详解】
A．横波中质点的振动方向为与运动方向相互垂直，纵波中质点的振动方向为沿波的传播方向，故A错误；
B．波在传播中质点不会随波前进，都仍在其平衡位置附近上下振动，故位移大小始终相等，故B正确；
C．质点不会随着波的传播而移动，故C错误；
D．振源停止振动，但介质中的波仍继续传播，故D错误。
故选B。
4．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。
5．B
【解析】
【分析】
【详解】
根据质点起振动方向与波源起振方向相同，确定质点的振动方向。
A．经过四分之一周期，质点5开始运动，起振方向与质点1相同，为竖直向上，选项A错误；
B．t=T时，传播到9质点，7质点位于平衡位置上方，正竖直向上运动，振动的速度方向竖直向上，选项B正确；
C．时，质点13开始振动，质点11位于平衡位置上方，正在向上运动，选项C错误；
D．t=T时，质点17开始运动，起振方向与质点1相同，为竖直向上，选项D错误．
故选B。
6．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。
7．C
【解析】
【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。
8．A
【解析】
【分析】
【详解】
同一波源产生的波中可同时具有横波波、纵波，如地震波，虽然这两种波中质点的振动方向与波传播方向的关系不同，但并不妨碍两者沿同一方向传播，在同一介质中，横波和纵波传播速度一般不同，如地震波中纵波比横波传播得快，在固体中传播的波可能是横波，也可能是纵波。
故选A。
9．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。
10．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。
11．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。
12．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。
13．A
【解析】
【详解】
波传播的是振动这种形式，各质点在各自平衡位置附近做简谐运动，并不随波迁移，BCD错误，A正确。
故选A。
14．C
【解析】
【详解】
A．波在传播时，介质中的质点不随波迁移，而是在其平衡位置附近做往复运动，故A错误；
B．对于纵波，介质中质点的振动方向与波的传播方向在一条直线上，故B错误；
C．波传播的是振动的形式，实际上传递了能量才使质点振动，波还能传递信息，故C正确；
D．对于横波，波的传播方向垂直质点的振动方向，两方向永远不会相同，故D错误。
故选C。
15．B
【解析】
【分析】
【详解】
声音的传播方式为声波，而形成波必须满足两个条件：振源和介质。月球上没有空气，即没有介质，无法形成波。
故选B。
16． 波源 介质 形式 能量 迁移 波源 受迫 波源
【解析】
【分析】
【详解】
(1)①[1]有发生机械振动的波源。
②[2]有传播介质，机械波的传播需要介质。
(2)①[3][4][5]机械波传播的只是振动的形式和能量，参与简谐波的质点只在各自的平衡位置附近做简谐运动，并不随波迁移。
②[6]波传到任意一点，该点的起振方向都和波源的起振方向相同。
③[7][8]介质中每个质点都做受迫振动，因此，任一质点的振动频率和周期都和波源的振动频率和周期相同。
17． 10 4
【解析】
【分析】
由图得到波长，根据质点P的振动求得周期，即可得到波速；根据周期，由质点Q的运动时间和周期的关系，根据振幅求得路程．
【详解】
由图可得：波长λ＝8m；根据t＝0时质点P在波峰位置，t＝0.6s时质点P第一次经过平衡位置沿y轴正方向运动可得：，故周期T＝0.8s；所以，波速；根据周期T＝0.8s可得：0～0.4s内质点Q经过的路程s＝2A＝4cm；
【点睛】
机械振动问题中，一般根据振动图或质点振动得到周期、质点振动方向；再根据波形图得到波长和波的传播方向，从而得到波速及质点振动，进而根据周期得到路程．
18． 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。
19．或 或
【解析】
【详解】
(1)据题若质点离开O向M点运动，画出它完成一次全振动的过程示意图如图1，则质点振动的周期为：
，
振子第三次通过M点需要经过的时间为：
；
据题若质点离开O背离M点运动，画出它完成一次全振动的过程示意图如图2，则质点振动的周期为：
，
振子第三次通过M点需要经过的时间为：
；
(2)若质点离开O向M点运动,该质点由O出发在
内走过20cm的路程，等于5个振幅，即有
，
则
；
质点离开O背离M运动，则在
，
内经过的路程是20cm的路程，等于15个振幅,即有：
，
则：
；
20．（1）；（2）0.75s
【解析】
【详解】
(1)传播速度
v==10 m/s.
(2)波由波源传到J所需时间
t1==0.45 s
波刚传到J点时，J向上运动，到负的最大位移还需时
t2=T=0.3 s
所以总时间为
t=t1＋t2=0.75 s
21．(1)0.5s；(2)1.6m/s；(3)0.5m
【解析】
【详解】
(1)根据简谐振动的对称性可以确定质点的振动周期为
(2)由和的振动情况可以确定，之间的距离至少是
当时，波速最大，可得
=1.6m/s
(3)因为开始振动的方向也是向上的，所以时刻质点至少振动了半个周期，而至少振动了，质点P的最小路程是
22．(1)；(2)34cm，2cm；(3)（n=0，1，2……）
【解析】
【详解】
(1)由题图可知波的振幅
质点振动的周期
所以质点的振动方程为
当时，可得
(2)从至时间内为个周期，质点的路程为
位移为2 cm
(3)由甲图知时刻，质点位于波谷，而质点正经过平衡位置向下运动，简谐横波沿轴正方向传播，结合波形可得：
，0，1，2，3，…
可得
，0，1，2，3，…
所以波速为
，0，1，2，3，…
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