3.1波的形成 同步练习（Word版含解析）

人教版（2019）选择性必修一 3.1 波的形成
一、单选题
1．下列关于机械波的说法正确的是（　　）
A．机械波是机械振动在介质中传播形成的
B．把小石头扔到平静的湖水里，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
2．下图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，带动质点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，相邻编号的质点间距离为2cm。已知时，质点1开始向上运动；时，质点1到达上方最大位移处，质点5开始向上运动。则（　　）
A．这列波传播的速度为
B．时，振动传到质点15
C．时，质点12正在向下运动
D．时，质点9处于上方最大位移处
3．一列横波沿x轴负方向传播，某时刻的波形如图所示，则（　　）
A．质点F此时向x轴负方向运动
B．质点C此时向y轴正方向运动
C．质点C将比质点B先回到平衡位置
D．质点E的振幅为零
4．关于振动和波，下列说法中正确的是（　　）
A．物体发生振动，一定会产生波 B．存在机械波，一定存在波源
C．波源振动越快，机械波传播速度越大 D．机械波可以在真空中传播
5．关于波的传播和波上质点的运动，下列说法中正确的是（　　）
A．质点做简谐振动，波传播速度按正弦规律变化
B．质点做匀速运动，波也匀速传播
C．质点做简谐振动，波传播的速度恒定
D．质点做简谐振动时速度变化和波传播速度变化一致
6．一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
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．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
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．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
11．一根粗细均匀的绳子，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
12．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
二、填空题
13．从运动学的角度分析，振动一定是一种________（选填“直线”、“曲线”、“匀速”或“变速”）运动；从能量的角度分析，波动是一种________（选填“产生”、“传递”或“消耗”）能量的过程.
14．声音除了可以在空气中传播，还可以在_____和______中传播.
15．上下抖动绳子出现的机械波为_____波；左右抖动弹簧出现的机械波为_____波。
16．一根粗细均匀的绳子，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，则该波在传播过程中波速________，波的频率________．（选填“逐渐增大”、“逐渐减小”或“保持不变"）
17．机械波的产生条件是需要波源和______。机械波传递的是振动形式和______。
三、解答题
18．举出一个生活中的例子，说明机械波是“质点振动”这种运动形式在介质中的传播，质点并没迁移。
19．某同学跟朋友们打篮球时，篮球掉进了球场旁边的湖水里。该同学想向湖中丢一石块激起水波，让篮球随水波漂回岸边。该同学的想法能实现吗？为什么？
20．如图所示，图中实线是一列正弦波在某一时刻的波形曲线，经过0.5s后，其波形如图中虚线所示，求：
（1）该波的速度是多大？
（2）该波的周期是多大？
21．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？
22．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。
试卷第1页，共3页
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参考答案：
1．A
【详解】
A．机械波是机械振动在介质中传播形成的，A项正确；
B．丢石头激起的水波所产生的效果是使漂浮物在原平衡位置做上下振动，故B项错误；
C．若只有波源而无介质，不能产生机械波，C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，例如地震波包含横波和纵波，且两种波的传播方向相同，所以D项错误。
故选A
2．D
【详解】
AB．时，质点1到达上方最大位移处，质点5开始向上运动，则振动周期
相邻编号的质点间距离为2cm，则波长
这列波传播的速度为
则时，波的传播距离
则振动传到质点13，故AB错误；
CD．时动传到质点13，则质点12正在向上运动，质点9处于上方最大位移处，故C错误D正确。
故选D。
3．C
【详解】
A．因为机械波在传播过程中，靠近波源的质点的振动带动相邻的后面质点的振动，而后面质点要“模仿”前面质点的振动，所以质点F向y轴负方向运动，A错误；
B．质点C此时刚到达最大位移处，速度为0，此后向y轴负方向运动，B错误；
C．质点B要先向y轴正方向运动到达波峰位置再回到平衡位置，而质点C直接从波峰位置回到平衡位置，C正确；
D．振幅指的是质点离开平衡位置的最大距离，虽然此时质点E的位移为零，但其振幅不为零，D错误。
故选C。
4．B
【详解】
A．物体发生振动，还必须有传播波的介质才会产生波，A错误；
B．存在机械波，必然有振源和介质，B正确；
C．波源振动的快慢与机械波的传播速度无关，机械波传播速度由介质决定，C错误；
D．机械波不可以在真空中传播，D错误。
故选B。
5．C
【详解】
波的运动是匀速直线运动，而质点的运动为振动，因此它们的速度是不同的，故C正确ABD错误。
故选C。
6．C
【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。
7．C
【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
【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。
9．C
【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．D
【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。
11．A
【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。
12．C
【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。
13． 变速 传递
【详解】
[1]振动的质点速度在发生变化，故属于变速运动；
[2]波可以将波源的能量传递出去，故波是一种能量传递的过程。
14． 液体 固体
【详解】
[1][2]声音是由物体的振动产生，声音的传播需要介质，真空中不能传播声音。声音不仅可以在空气中传播，还可以在液体和固体中传播。
15． 横 纵
【详解】
[1][2]上下抖动绳子的一端，在绳上形成的波的传播方向和振动方向是相互垂直的；故是横波；而左右抖动弹簧时，波的传播方向和各点的振动方向相互平行，故为纵波。
16． 保持不变 逐渐增大
【详解】
[1]．波速是由介质的性质决定的，与波长无关，故该波的波速保持不变；
[2]．由图看出，该波的波长逐渐减小，而波速一定，由波速v=λf分析得知频率逐渐增大．
17． 介质 能量
【详解】
[1][2] 机械波的产生条件是需要波源和介质。机械波传递的是振动形式和能量。
18．见解析
【详解】
漂浮在水面上的树叶，随着水波在平衡位置附近振动，并不随着水波飘向远方。
19．见解析
【详解】
根据波的传播特点，各质点只能在各自的平衡位置附近做往复运动，并不随波迁移，所以石头激起的水波虽向四周传播，水本身并未向四周运动，因此浮在水面上的排球也只能随水波上下起伏，不能到达河岸。
20．（1）见解析；（2）见解析
【详解】
由图可知λ=24m，又已知t=0.5s
（1）若波沿着x正方向传播：波传播的距离
（n=0、1、2、3……）
波传播的速度
可得
v=（48n+36）m/s（n=0、1、2、3……）．
若波沿着x负方向传播：波传播的距离
（n=0、1、2、3……）
波传播的速度
可得
v=（48n+12）m/s（n=0、1、2、3……）
（2）若波沿着x正方向传播：波传播的时间
t=nT（n=0、1、2、3……）
可得周期为
s（n=0、1、2、3……）
若波沿着x负方向传播：波传播的时间
t=nTT（n=0、1、2、3……）
可得周期为
s（n=0、1、2、3……）
21．（1）；（2）0.75s
【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
22．（i）；(i）（s）
【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）
答案第1页，共2页
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