3.1机械波的产生和传播 同步练习（Word版含解析）

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．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两质点振动情况完全相反
B．a、b两点之间的距离为半个波长
C．a点完成全振动的次数比b点少一次
D．a、b两点开始振动的时刻相差一个周期
2．关于机械波的形成，下列说法中正确的是（　　）
A．物体做机械振动，一定产生机械波
B．后振动的质点总是跟着先振动的质点重复振动，只是时间落后一步，各点振动的频率都相同
C．物体振动方向一定垂直于波的传播方向
D．机械波是介质随波迁移，也是振动能量的传递
3．关于机械波，下列说法中不正确的是（　　）
A．各质点都在各自的平衡位置附近振动，其平衡位置可能会随波的传播而迁移
B．前一质点的振动带动相邻的后一质点的振动，后一质点的振动必定落后于前一质点的振动
C．振动是波的成因，波是振动的传播
D．振动是单个质点呈现的运动现象，波是许多质点联合起来呈现的运动现象
4．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点位于最高点，P点位于最低点，则（　　）
A．t=时，P点位于平衡位置上方
B．P点的起振方向与O点的起振方向相反
C．t=时，P点的速度方向水平向右
D．P点的起振方向与O点的起振方向相同
5．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
6．下列属于物理理想模型的是（　　）
A．电场 B．机械波 C．点电荷 D．元电荷
7．关于横波和纵波，下列说法正确的是(　　)
A．对于横波和纵波，质点的振动方向和波的传播方向有时相同，有时相反
B．对于纵波，质点的振动方向与波的传播方向一定相同
C．波沿水平方向传播，质点在竖直方向上下振动，这类波是横波
D．形成纵波的质点，随波一起迁移
8．区分横波和纵波的根据是（　　）
A．是否沿水平方向传播 B．质点振动的方向和波传播的距离
C．质点振动的方向和波传播的方向 D．质点振动的快慢
9．下列关于横波与纵波的说法中，正确的是（　　）
A．振源上下振动形成的波是横波
B．振源振动方向与波的传播方向相互垂直，形成的是横波
C．振源左右振动形成的波是纵波
D．在固体中传播的波一定是横波
10．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、纵波的振动方向与波的传播方向的关系不同，故横波、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．只要存在介质，不管是固体、液体或气体，均可传播横波和纵波
11．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．
12．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
13．关于横波和纵波，下列说法正确的是（　　）
A．对于纵波，质点的振动方向和波的传播方向有时相同，有时相反
B．对于纵波，质点的振动方向与波的传播方向一定相同
C．形成纵波的质点随波一起迁移
D．波源上下振动形成的波是横波
14．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
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
16．一列简谐横波在t=0时的波形图如图甲所示，图乙是介质中质点P的振动图象．则该波沿x轴___________(填“正”或“负”)方向传播；波源的振动频率为___________Hz．
17．波源S产生的机械波沿x轴正方向传播2L距离后，首次出现图示的波形。若位于波峰的质点a的振动周期为T，则该机械波的波速为_________________，质点a已经振动的时间为_________________。
18．一列横波沿负x方向传播，波上有A、B、C三个质点，如图所示是某时刻的波形图，则三个质点中最先回到平衡位置是质点______（选填A、B、C字母），再过3/4周期时质点C的位移是_________m．
三、解答题
19．如图甲所示，x=0处的质点从t=0时刻开始做简谐运动，其振动图象如图乙所示。振动沿x轴正方向传播，位于x=6m处的质点在t=1.5s时开始振动。求:
(1).这列简谐波的波长；
(2).位于x轴正向的某质点P(图中未画出)，从零时刻起，在t=7.75s时恰好出现第二次波谷，试计算P点的坐标值。
20．机械波是怎样产生的？为什么说机械波是传播能量的一种方式？
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．位于坐标原点的波源产生的一列简谐横波在均匀介质中沿x轴正向传播，P、Q为介质中的两质点，如图所示，质点P的平衡位置到原点O的距离x1=0.5m，λ＜x1＜2λ（λ为该波的波长）。已知波源自t＝0时由原点O开始向上振动，周期T=2s，振幅A=8cm；当质点P开始振动时，波源恰好处于波峰位置；此后再经过t＝4s，质点Q第一次处于波谷位置。求：
（1）P、Q两质点的平衡位置之间的距离x2；
（2）从t＝0开始，到质点Q第一次处于波谷位置的这段时间内，波源通过的路程s。
试卷第1页，共3页
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参考答案：
1．D
【解析】
【分析】
【详解】
AB．由图可知，a、b两点之间的距离为一个波长，刚好相差一个周期，所以a、b两质点振动情况完全相同，故AB错误；
C．由题图可知，简谐横波向右传播，振源到b点比到a点多一个波长的距离，故b点完成全振动次数比a点少一次，故C错误；
D．根据简谐横波传播过程中，振动在一个周期内传播一个波长的距离，可知a、b两点振动开始时刻相差一个周期，故D正确。
故选D。
2．B
【解析】
【详解】
A．机械波是机械振动在介质中传播的过程，有机械振动不一定有机械波，还必须有传播振动的介质，A错误；
B．机械波中各振动质点都在重复波源的振动，振动频率都等于波源的频率，只是离波源越远，振动步调越落后，B正确；
C．在纵波中质点的振动方向和波的传播方向在一条直线上，并不垂直，C错误；
D．机械波向外传播的只是运动的形式和振动的能量，介质并不随波迁移，故D错误。
故选B。
3．A
【解析】
【分析】
【详解】
A．各质点在平衡位置附近做往复运动，但平衡位置不会随波迁移，故A错误，符合题意；
B．靠近波源的质点先振动，通过相互作用力带动相邻的质点振动，B正确，不符合题意；
C．单个质点的振动在介质中传播形成波。C正确，不符合题意；
D．单个质点在平衡位置附近振动，不能形成波，多个质点“集中表现”才能形成波，D正确，不符合题意。
故选A。
4．D
【解析】
【详解】
A．t=时，P点从最低点经历个周期后回到平衡位置，故A错误；
BD．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，D正确；
C．t=时，P点的速度方向向上，向平衡位置移动，故C错误。
故选D。
5．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
6．C
【解析】
【详解】
A．电场是客观存在的物质，不是理想物理模型，故A错误；
B．现实生活中，机械波是真实存在的，所以不是理想物理模型，故B错误；
C．点电荷是忽略了带电体的大小和形状，抽象成的带电的点，是理想物理模型，故C正确；
D．元电荷是最小的电量的单位，不是理想物理模型，故D错误。
故选C。
7．C
【解析】
【详解】
ABC.横波质点的振动方向与波的传播方向相互垂直，纵波质点的振动方向与传播方向有时相同有时相反，故选项AB错误C正确；
D.介质中的质点都是在平衡位置附近做往复运动，不会随波迁移，故选项D错误。
故选C。
8．C
【解析】
【分析】
【详解】
物理学中把质点的振动方向与波的传播方向垂直的波称做横波；把质点的振动方向与波的传播方向在同一直线的波称作纵波，故C正确，ABD错误。
故选C。
9．B
【解析】
【详解】
ABC．物理学中把质点的振动方向与波的传播方向垂直的波叫做横波，把质点的振动方向与波的传播方向在同一直线的波叫做纵波，对于纵波质点的运动方向与波的传播方向可能相同，也可能相反，AC错误，B正确；
D．固体中不仅仅能传播纵波，横波也可以传播，D错误。
故选B。
10．A
【解析】
【详解】
A．同一波源产生的机械波中可同时具有横波和纵波，如地震波，A正确。
B．虽然横波与纵波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，B错误。
C．在同一介质中，横波和纵波的传播速度一般不同，如地震波中纵波比横波传播得快，C错误。
D．机械波中横波可以在固体内传播，不可以在液体和气体中传播，纵波可在固体、液体和气体中传播，D错误。
故选A。
11．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。
12．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。
13．A
【解析】
【分析】
【详解】
ABD．横波中质点的振动方向与波的传播方向相互垂直，纵波中质点的振动方向与波的传播方向在同一条直线上，有时相同，有时相反，选项A正确，B、D错误；
C．无论是横波还是纵波，质点都是在平衡位置附近做往复运动，不会随波迁移，选项C错误。
故选A。
14．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。
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． 负 0.5
【解析】
【详解】
由振动图像可知t=0时刻质点P向上振动，由波形图可知，波沿x轴负向传播；由振动图像可知：T=2s，则波源的频率为f=1/T=0.5Hz.
17． T
【解析】
【详解】
[1]．由图可知，该波的波长为
波的周期为T，则波速
[2]．由波形图可知，波传到某点时起振方向向上，可知质点a已经振动的时间为T。
18． A； 0
【解析】
【详解】
波向左传播，则质点AB的振动方向均向下，而C质点将要向上振动，则A质点先回到平衡位置；再过3/4周期时质点C回到平衡位置，位移是0．
19．(1).；(2).xP=11m
【解析】
【详解】
(1).波速
波长
(2).经分析，P点第一次出现波谷的时间是t=3.75s时刻，说明在此前1s，振动首次传递到P点，（因振动传到某点时质点起振的方向向下），也就是经过 t=2.75s波从坐标原点传递到P点，因此
xP=v△t=4×2.75m=11m
故P点坐标为xP=11m.
20．见解析
【解析】
【详解】
机械振动在介质中的传播称为机械波，持续振动的物体叫波源，传播振动的物体称为介质，波源振动带动邻近质点依次振动从而把波源的振动形式和能量传播出去；
机械波传播的是波源的振动形式，介质中原本静止的质点随着波的传来而振动说明获得了能量，同时还带动其相邻的质点运动，故将能量传输给与其相邻的介质。
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）0.5m；（2）104cm
【解析】
【详解】
（1）根据λ＜x1＜2λ及当质点P开始振动时，波源恰好处于波峰位置，可知
所以
波的传播速度为
该波从P点传播到Q点的时间为
P、Q两质点的平衡位置之间的距离为
x2=v t1=0.5m
（2）从t＝0开始，到质点Q第一次处于波谷位置的时间为
波源通过的路程
s=13A=104cm
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