3.1机械波的产生和传播（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，右侧固定，使左侧的S点上下振动，产生一列向右传播的机械波，某时刻的波形如图所示。下列说法中正确的是（　　）
A．左侧的质点重复右侧的质点的振动过程
B．波的传播速度逐渐减小
C．S点振动的频率逐渐增大
D．波的传播方向与质点的振动方向相同
2．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
3．关于机械振动和机械波的关系，以下说法正确的是（　　）
A．波的周期与波源的振动周期无关
B．波的频率等于介质中质点的振动频率
C．波传播的速度正比于质点的振动速度
D．有机械振动一定有机械波
4．关于机械波的概念，下列说法中正确的是（　　）
A．质点振动的方向总是垂直于波的传播方向
B．简谐波沿长绳传播，绳上平衡位置相距半个波长的两质点振动位移相等
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．相隔一个周期的两时刻，简谐波的图象相同
5．关于机械振动与机械波说法正确的是（　　）
A．机械波的传播速度与振源的振动速度相等
B．质点振动的方向总是垂直于波传播的方向
C．在一个周期内，沿着波的传播方向，振动在介质中传播一个波长的距离
D．机械波在介质中传播的速度由波源本身决定
6．水平放置的弹性长绳上有一系列均匀分布的质点1、2、3、……．使质点1沿竖直方向做简谐运动，振动将沿绳向右传播，从质点1经过平衡位置向上运动时开始计时，当振动传播到质点13时，质点1恰好完成一次全振动．则此时关于质点10的运动，下列说法正确的是（　　）
A．位移为零 B．加速度为最大值
C．正向下运动 D．加速度为零
7．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．
8．如图所示，图中有一为上下振动的波源S，频率为100Hz，所激起的波向左右传播，波速为8.0m/s。其振动先后传到A、B两个质点，当S通过平衡位置向上振动时，A、B质点的位置是（　　）
A．A在波谷，B在波峰 B．A、B都在波峰
C．A在波峰，B在波谷 D．A、B都在波谷
9．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
10．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
11．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
12．科学家通过对大量不同材料进行实验证实：声波速度随传播介质内原子质量的增加而下降。并由此推测声波在固态氢内传播速度最快，计算得出声波在固态氢内接近理论极限值的传播速度为。下列说法正确的是（　　）
A．声波可以在真空中传播
B．声波在固态铜中的速度比在固态铝中的速度大
C．声波由固态铜传播到固态铝中，波长变长
D．声波在固态氢内传播时，氢原子运动速度可达
13．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
14．关于机械波不正确的说法有（　　）
A．波产生需要两个条件，即波源和介质
B．在传播方向上两个振动情况完全相同的质点之间的距离是一个波长
C．波动过程是能量由近及远传播的过程
D．波源振动一个周期，波就沿传播方向前移一个波长
15．在一平静的湖面上漂浮着一轻木块，向湖中投入一石块，在湖面上激起水波，关于木块的运动情况，以下正确的是（　　）
A．因为“随波逐流”木块将被推至远处
B．因不知道木块离波源的远近如何，所以无法确定木块的运动情况
C．木块被推动的距离与木块的质量大小和所受水的阻力的大小等情况有关
D．无论木块离波源的远近如何，它都不能被波推动，最多只能在湖面上做上下振动
二、填空题
16．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。
17．如图所示，P、Q、M是均匀媒介中x轴上的三个质点，PQ、QM的距离分别为3m和2m，一列简谐横波沿x轴向右传播。在t=0时刻，波传播到质点P处并且P开始向下振动，经t=3s，波刚好传到质点Q，而此时质点P恰好第一次到达最高点且离平衡位置10cm处。该简谐波的波速为___________m/s；该波的波长为___________m；t=5s时，质点Q的速度方向___________。
18．如下图，弹簧振子在竖直平面内上下振动激起水波．当振子振动加快时，水波传播的速度将_______(填“减小、增大、不变”)；当振子突然停止振动，水波将________(填：“立刻消失”或“继续向前传播”).
三、解答题
19．波源处于坐标原点的一列简谐波同时向左右两侧传播，在时刻波形如图甲所示。坐标处的P点的振动图像如图乙所示。求：
(1)画出简谐波传到时的完整波形图；
(2)简谐波的波速，并写出P点的振动方程；
(3)处于的M点到达波谷的可能时间，及此时间内波源振动的路程。
20．如图甲所示，M、N是一根长的细绳的两个端点，P为绳上一点，。时刻，M点和N点同时开始振动，它们做简谐运动的图象分别如图乙和图丙所示，时，P点开始振动取竖直向上为正方向。求：
（ⅰ）此绳波的波速v和波长；
（ⅱ）时P点的位移。
21．如图所示为一列沿x轴正方向传播的简谐横波在t=0时刻的波形图，已知该波的传播速度为10m/s，求：
（i）这列波的周期；
（ii）从图示时刻开始，在x=4cm处的质点在0~4.9s时间内运动的路程。
22．影剧院的内墙壁是不是很光滑？请实地观察后谈谈影剧院为什么这样处理墙壁。
试卷第1页，共3页
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参考答案：
1．C
【解析】
【分析】
【详解】
A．由机械波产生的机理可知，右侧的质点重复左侧的质点的振动过程，选项A错误；
B．波的传播速度由介质决定，则波速不变，选项B错误；
C．S点振动产生的机械波的波长减小，则根据
可知，振动的频率逐渐增大，选项C正确；
D．由图可知，波的传播方向与质点的振动方向垂直，选项D错误。
故选C。
2．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。
3．B
【解析】
【分析】
【详解】
A．机械波传播时，各个质点在振源的作用下做受迫振动，则机械波传播方向上各质点的振动周期与波源的振动周期相同，故A错误；
B．波传播的过程中，各个质点的频率相同，都等于波的频率，故B正确。
C．波在同一介质中匀速传播，而质点做振动，速度时刻在变化，波传播的速度与介质中各质点的振动速度是两回事，故C错误；
D．机械振动在介质中的传播称为机械波，所以有机械波必有机械振动，而有机械振动若没介质不会形成机械波，故D错误。
故选B。
4．D
【解析】
【分析】
【详解】
A．横波传播时质点振动的方向总是垂直于波的传播方向，而纵波传播时，质点振动的方向与波的传播方向在同一直线上，故A错误。
B．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。故B错误。
C．任一振动质点都不随波向前移动。故C错误。
D．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，则简谐波的图象相同。故D正确。
故选D。
5．C
【解析】
【分析】
【详解】
A．机械波的传播速度与振源的振动速度无关，故A错误；
B．波分横波和纵波，纵波的质点振动方向与波的传播方向在同一条直线上，故B错误；
C．由v＝ 可知，在一个周期内，沿着波的传播方向，振动在介质中传播一个波长的距离，故C正确；
D．机械波在介质中传播的速度由介质本身决定，故D错误。
故选C。
6．B
【解析】
【分析】
【详解】
A．当振动传播到质点13时，质点1恰好完成一次全振动；故1～13点间波形为一个完整的正弦波形，此时质点10处于正向最大位移处，故A错误；
BD．此时质点10处于正向最大位移处，合力提供回复力，指向平衡位置，根据牛顿第二定律，加速度方向也指向平衡位置，故一定是竖直向下；由于此时质点10处于正向最大位移处，根据
可知，加速度最大；故B正确，D错误；
C．此时质点10处于正向最大位移处，速度为零，故C错误。
故选B。
7．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。
8．C
【解析】
【详解】
由可知，波长为
当质点恰通过平衡位置向上运动，结合波形可知，此时刻A质点在波峰，B质点在波谷，故C正确，ABD错误。
故选C。
9．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。
10．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。
11．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。
12．C
【解析】
【分析】
【详解】
A．机械波不能在真空中传播。A错误；
B．铜的原子质量较大，所以声波在固态铜中的速度比在固态铝中的速度小。B错误；
C．声波由固态铜传播到固态铝中，速度变大，根据 可得，波长变长。C正确；
D．声波在固态氢内传播时，氢原子并不会随着声波传播。D错误。
故选C。
13．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。
14．B
【解析】
【分析】
【详解】
A．波产生需要两个条件，即波源和介质，选项A正确，不符合题意；
B．在传播方向上两个振动情况完全相同的质点之间的距离是波长的整数倍，选项B错误，符合题意；
C．波动过程是能量由近及远传播的过程，选项C正确，不符合题意；
D．波源振动一个周期，波就沿传播方向前移一个波长，选项D正确，不符合题意。
故选B。
15．D
【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运动，不随波向前移动，故ABC错误，D正确。
故选D。
16． 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
17． 1 4 竖直向上
【解析】
【详解】
[1]在时刻，波传播到质点，经，波刚好传到质点，根据速度公式可得简谐波的波速为
[2]在时刻，质点开始向下振动，经，质点恰好第一次到达最高点，则有
解得
根据公式可得该波的波长为
[3]当时，质点已经振动了2s，运动到了平衡位置，速度竖直向上。
18． 不变 继续向前传播
【解析】
【详解】
[1][2]波的传播速度由介质决定，介质不变，则速度不变；振子停止振动时，波可以继续向前传播。
19．(1)；
(2)；；(3)；
【解析】
【详解】
(1)波形图如下：
(2)由甲、乙两个图像可知，P点振动到达平衡位置过程，波向前传播了
设波传播速度v、波传播的周期T，由

得

由
P点的振动方程
时时，
得
则P点的振动方程
(3)M点第一次到达波谷的时间，由
根据波传播的周期性可知，M到达波谷的时间可能为
在此时间内波源振动的路程为

得
20．（ⅰ）5m/s；2m；（ⅱ）
【解析】
【分析】
【详解】
（1）由图可知，时M点的振动形式先到达P点，
代入数据得
，
（2）因为
所以t时刻，波源M传递到P点的振动位移为
因为
所以t时刻，波源N传递到P点的振动位移为0，由波的叠加原理可得，时P点的位移为。
21．(ⅰ)1.2s；(ⅱ)0.66m
【解析】
【详解】
(ⅰ)由题图可知波长λ=12m则周期
(ⅱ)依据可知该质点在4.9s时间内振动了4个完整的周期后又向上振动了周期，如图可知质点振动的振幅为A=4cm，总运动路程为
22．影剧院的内墙壁不是很光滑，是凸凹不平的，为了保证不产生回音，增加观众良好的听觉效果。
【解析】
【分析】
【详解】
影剧院的内墙壁不是光滑的，是凸凹不平的，因为影剧院喇叭里发出的声波是向四面八方传播的，如果天花板及内墙壁是光滑的，声波碰到光滑的平面上会产生直反射，直反射声音的能量集中，直反射回来形成回声，声音如果在影剧院经过多次反射并且混杂到一起，就会形成强烈的噪音，观众就听不清演员或者喇叭里发出的声音。影剧院的内墙壁是凸凹不平、像蜂窝似的，当声音传到这些墙面后，被反射到了不同的方向或被多次反射而吸收掉，声音在反射时能量会相互抵消（声音被吸收），减弱声波的反射，也可以说是防止声音的反射干扰。
所以影剧院的内墙壁不是很光滑，是凸凹不平的，为了保证不产生回音，增加观众良好的听觉效果。
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