3.1 波的形成（word版含答案）

选择性必修一 3.1 波的形成
一、单选题
1．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
2．下列关于横波和纵波的说法，正确的是（　　）
A．横波中，质点的振动方向一定与波的传播方向垂直
B．横波中，质点的振动方向也可能与波的传播方向平行
C．纵波中，波水平向右传播，各个质点一定上下振动
D．能形成波峰、波谷的波是横波
3．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
4．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．
5．如图所示为沿水平方向的介质中的部分质点，每相邻两质点的距离相等，其中O为波源。设波源的振动周期为T，自波源通过平衡位置竖直向下振动时开始计时，经过，质点1开始振动，则下列关于各质点的振动和介质中的波的说法中错误的是（　　）
A．介质中所有质点的起振方向都是竖直向下的，且图中质点9起振最晚
B．图中质点8的振动完全重复质点7的振动，只是质点8振动时，通过平衡位置或最大位移的时间总比质点7通过相同位置时落后
C．只要图中所有质点都已振动了，质点1与质点9的振动步调就完全一致
D．只要图中所有质点都已振动了，如果质点1发生的是第100次振动，则质点9发生的就是第99次振动
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．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
8．一列横波沿x轴正方向传播，某时刻的波形如图所示，质点a、b均处于平衡位置．则下列说法正确的是（　　）
A．该时刻质点a正向下运动
B．该时刻质点b正向上运动
C．该时刻质点a、b的速度相同
D．质点a、b的振动周期相同
9．甲、乙两人平行站在一堵墙前面，二人相距，距离墙均为，当甲开了一枪后，乙在时间后听到第一声枪响，则乙听到第二声枪响的时间为（　　）
A．听不到 B．甲开枪后 C．甲开枪后 D．甲开枪后
10．如图甲所示，沿波的传播方向上有六个质点a、b、c、d、e、f，相邻两质点之间的距离均为2m，各质点均静止在各自的平衡位置。t = 0时刻振源a开始做简谐运动，取竖直向上为振动位移的正方向，其振动图象如图乙所示，形成的简谐横波以2m/s的速度水平向右传播。则下列说法中正确的是（ ）
A．波传播到质点c时，质点c开始振动的方向沿y轴负方向
B．0 ~ 4s内质点b运动的路程为12cm
C．4 ~ 5s内质点d的加速度正在逐渐减小
D．6s时质点e第一次回到平衡位置
11．一列横波沿直线传播，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
12．位于坐标原点处的波源A沿y轴做简谐运动，A完成一次全振动时，在介质中形成简谐横波的波形如图所示。B是沿波传播方向上的一个质点，则（　　）
A．A开始振动时的运动方向沿y轴正方向
B．A、B两质点振动情况相同
C．经半个周期质点B将向右迁移半个波长
D．在一个周期内B点处质点的振动图形和此波的图形相似
二、填空题
13．机械波产生的条件是要有____________和___________．
14．一根粗细均匀的绳子，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"）
15．一列沿x轴正方向传播的简谐横波，某时刻的波形如图所示，P为介质中的—个质点，从该时刻开始的一段极短时间内，P的速度v和加速度a的大小变化情况是v变________，a变________。
16．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。
17．学校地震测报组消息：1999年9月21日凌晨，台湾省南投地区发生了7.6级大地震，它是由台湾省中部大茅一双冬及车笼铺两块断层受到挤压，造成剧烈上升及平行移位而形成的。已知地震波分三种：纵波（P波），速度；横波（S波），，面波（L波），，面波在浅源地震中破坏力最大。
(1)位于震源上方的南投地区某中学地震测报组有单摆A与竖直摆B（如图甲所示），地震发生时最先剧烈振动的是________摆；
(2)地震测观测台记录到的地震曲线假若如图乙所示，则由图可知a、b、c三种波形与地震波种类的对应关系为__________________；若在曲线图上测得P波与S波的时间差为，则地震台距震源约________。
三、解答题
18．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？
19．如图所示，是某绳波形成过程的示意图，质点1在外力作用下垂直直线方向做简谐运动，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质点到达最上方，5质点开始向上运动，问：
(1)t＝时，质点8、12、16的运动状态(是否运动、运动方向)如何？
(2)t＝时，质点8、12、16的运动状态如何？
(3)t＝T时，质点8、12、16的运动状态如何？
20．如图甲所示是一列沿x轴正方向传播的简谐横波在t＝0时刻的波形图，已知波速v＝2.0 m/s，质点P平衡位置的坐标为(0.4，0)、质点Q平衡位置的坐标为(3.6，0)。
(ⅰ)求出从t＝0时刻到Q点第二次振动到波谷的这段时间内质点P通过的路程；
(ⅱ)在图乙中画出质点Q的振动图象(至少画出一个周期)。
21．如图所示，一列简谐横波由M向P方向传播，M、P、Q为波上的三个质点，若质点M是振源，当它由平衡位置开始向上振动时，经后第一次到达波峰。当波传到P时，质点M在波谷，再经过，质点Q第一次达到波谷。已知质点M与P之间的距离为，且，从质点M开始振动到质点Q第一次在波谷的过程中，质点M通过的路程是。求：
①质点P与Q平衡位置间的距离；
②这列简谐横波的振幅。
22．如图所示是一列简谐横波在某时刻的波形图，若每隔，波沿轴正方向推进，试画出此后时的波形图。
试卷第1页，共3页
试卷第1页，共3页
参考答案：
1．A
【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。
2．A
【详解】
ABC．横波的传播方向与质点的振动方向垂直，纵波的传播方向与质点的振动方向平行，A正确，BC错误；
D．有波峰和波谷，但波的传播方向不一定与质点的振动方向垂直，D错误。
故选A。
3．C
【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。
4．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。
5．D
【详解】
A．介质中所有质点的起振方向均与波源相同，都是竖直向下的，且图中质点9起振最晚，A正确，不符合题意；
B．图中质点8的振动完全重复质点7的振动，只是质点8振动时，通过平衡位置或最大位移的时间总比质点7通过相同位置时落后，B正确，不符合题意；
C．由题意可知，质点1与质点9相距2个波长，只要图中所有质点都已振动了，质点1与质点9的振动步调就完全一致，C正确，不符合题意；
D．质点1与质点9相差2个周期，只要图中所有质点都已振动了，如果质点1发生的是第100次振动，则质点9发生的就是第98次振动，D错误，符合题意。
故选D。
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．A
【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。
8．D
【详解】
AB．由“带动法”知质点a正向上运动，此时质点b向下运动，AB错误；
C．此时a、b都处于平衡位置，振动速率最大，速度大小相等但方向相反，C错误；
D．a、b两点的振动周期都等于波源的振动周期，因此振动周期相等，D正确；
故选D。
9．C
【详解】
乙听到的第一声枪响必然是甲放枪的声音直接传到乙的耳中，故
甲、乙二人及墙的位置如图所示
乙听到的第二声枪响必然是墙反射的枪声，由反射定律可知，波线如图中和，由几何关系可得
故第二声枪响传到乙的耳中的时间为
故选C。
10．B
【详解】
A．由振动图象可知，振动周期为T = 2s，波长为
λ = vT = 4m
质点a开始起振的方向为y轴正方向，故波传播到质点c时，质点c开始振动的方向也沿y轴正方向，A错误；
B．振动传到b点需要的时间为1s，故在剩下的3s内，质点b通过的路程为
s = 6A = 12cm
B正确；
C．4s时振动传到e点，此时d点在平衡位置向下振动，故4 ~ 5s内质点d的加速度先逐渐增大后逐渐减小，选项C错误；
D．振动传到e点需时间4s，故6s时质点e正好振动一个周期第二次回到平衡位置，D错误。
故选B。
11．C
【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。
12．D
【详解】
A．根据“上下坡法则”可判断A点开始振动时的运动方向沿y轴负方向，A错误；
B．A、B两质点振动情况刚好相反，所以B错误；
C．质点只能在各自的平衡位置沿y轴方向上下振动，不会随波迁移，C错误；
D．A完成一次全振动时，B也完成一次全振动，B刚开始向上振动，一个周期内的振动图像的形状波的图像相似，D正确；
故选D。
13． 振源 介质
【详解】
[1][2]根据机械波产生与传播的条件可知，有振源还要有传播介质，才可能形成机械波．
14． 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．
15． 大 小
【详解】
[1]由题图知波传播方向沿x轴正方向，根据质点振动方向与波的传播方向的关系可知质点P的速度方向在该时刻开始的一段极短时间内沿y轴正方向，即向该质点的平衡位置运动，因此P质点速度增大；
[2]质点P做简谐运动，向平衡位置运动，相对于平衡位置的位移减小，所受回复力减小，因此加速度a减小，即v变大，a减小
16． 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。
17． B P，S，L
【详解】
（1）[1] 纵波的速度最快，所以纵波最先到达，在甲图中地震发生时最先剧烈振动的是B摆。
（2）[2] 由图可知，纵波的速度最快，横波次之，面波速度最小，最先到达的是纵波，最后到达的是面波，a为P波，b为S波，C为L波
[3] 根据
可以求出地震台距震源的距离
18．（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……）
19．见解析
【详解】
各质点在各时刻的情况．如图所示．
(1)由乙图可知，t＝时，质点8未达到波峰，正在向上振动，质点12、16未振动．
(2)由丙图可知，t＝时，质点8正在向下振动，质点12向上振动，质点16未振动．
(3)由丁图可知，t＝T时，质点8、12正在向下振动，质点16向上振动．
由于质点间的相互作用，前面的质点带动后面的质点振动，所以后面的质点总是滞后于前面的质点．
20．(ⅰ) 0.22 m；(ⅱ)质点Q的振动图象如图所示，
【详解】
(ⅰ)波的周期
从t＝0到质点Q第二次到达波谷所需时间
在这2.2 s内质点P经历
因而通过的路程为
(ⅱ)质点Q的振动图象如图所示
21．①；②
【详解】
①设波的周期为T，，波长为，质点M与P平衡位置间的距离为，且，波从M传到P的时间为，由于质点M与P平衡位置间的距离大于一倍波长小于二倍波长，且当波传到P时质点M在波谷，所以
所以
设质点P与Q平衡位置间的距离为x，波从P传到Q的时间为，当波传到Q点后，质点Q经过时间第一次在波谷，且这过程总时间为，则
解得
所以
解得
②设波的振幅为A，从质点O开始振动到质点Q第一次在波谷经过的时间为，质点O通过的路程为L，且，则
解得
即
所以
解得
22．
【详解】
由题意知，波速
波长，则周期
17s内的周期数
根据波的时间与空间的周期性，将波向轴正方向平移即可，如图中虚线所示
答案第1页，共2页
答案第1页，共2页