2025人教版高中物理选择性必修第一册同步练习题（有解析）--3.1　波的形成

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2025人教版高中物理选择性必修第一册
第三章　机械波
1　波的形成
基础过关练
题组一　机械波的形成与传播
1.(经典题)(2024广东东莞月考)关于振动和波的关系,下列说法正确的是 (　　)
A.物体做机械振动,一定会产生机械波
B.如果波源停止振动,在介质中传播的波动也立即停止
C.介质中有机械波传播,其中质点不一定在做机械振动
D.介质中每一个质点开始振动的方向一定和波源开始振动的方向相同
2.(2023河北廊坊一中月考)在一条软绳上选18个等间距的质点,质点1在外力作用下首先向上振动,其余质点在相互作用力的带动下依次振动,从而形成简谐波。由波的形成及图示可知,下列说法中正确的是 (　　)
A.每个质点均在其平衡位置附近自由振动
B.每个质点开始运动后,均在水平方向做匀速运动,在竖直方向做简谐运动
C.绳上的每一个质点开始振动时,方向都向上,振动周期都相同
D.绳上波的传播过程也是能量的传递过程,每个质点均做等幅振动,故每个质点的机械能守恒
3.(2024江苏徐州期中)如图所示,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),且O、P的平衡位置间距为L。t=0时,O位于最高点,P的位移恰好为零,速度方向竖直向上,下列判断正确的是 (　　)
A.经过一段时间后,O点逐渐移到绳的右端
B.该简谐波传播方向与O点振动方向在同一直线上
C.t=时,P在平衡位置下方
D.t=时,P的速度方向竖直向下
4.(2023北京海淀二十二中期末)如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,t=时质点1到达最上方,质点5开始向上运动,问:
(1)t=时,质点3、7、10的运动状态(是否运动、运动方向)如何
(2)画出t=时绳子上的波形。
题组二　横波与纵波
5.(2024江苏南通期中)有关纵波与横波,下列说法中正确的是 (　　)
A.对于纵波,质点的振动方向与波的传播方向一定相同
B.对于横波,质点振动方向与波的传播方向垂直
C.纵波的质点可以随波迁移,而横波的质点不能
D.地震波是横波,声波是纵波
6.(2024河北石家庄期末)地震以波的形式传播,地震波有纵波和横波之分,若a、b两处与c处分别相距300 km和200 km,c处地下15 km处发生地震,则(已知在地表附近纵波的传播速度大于横波的传播速度) (　　)
A.c处居民会感到先水平摇动,后上下颠簸
B.地震时先产生纵波后产生横波
C.地震波传到a处时,振动方向一定垂直于地面
D.a、b两处剧烈程度可能不同
题组三　“带动法”分析质点振动方向
7.(教材习题改编)如图是以质点P为波源的机械波在绳上传到质点Q时的波形,下列说法正确的是 (　　)
A.绳波传播不需要介质
B.此时质点P在向下振动
C.质点Q的起振方向朝下
D.绳中质点带动右侧相邻的质点振动
8.(2024山东临沂第二中学月考)一列机械波在x轴上传播,某时刻的波形图如图所示,a、b、c为三个质点,a正在向上运动。由此可知 (　　)
A.该波沿x轴负方向传播
B.该时刻,c正在向上运动
C.该时刻以后,b比c先到达平衡位置
D.该时刻,b的速率比c的速率大
9.(经典题)(多选题)一列横波沿绳子向右传播,某时刻绳子形成如图所示的凹凸形状,不考虑能量损耗,对此时绳上A、B、C、D、E、F 6个质点,有 (　　)
A.它们的振幅相同
B.其中D和F的速度方向相同
C.其中A和C的加速度方向相同
D.从此时起,B比C先回到平衡位置
答案与分层梯度式解析
第三章　机械波
1　波的形成
基础过关练
1.D　根据机械波形成与传播的条件,可知有机械振动及传播介质,才能形成机械波,从而可知介质中有机械波传播,其中的质点一定在做机械振动,A、C错误;如果波源停止振动,介质中的机械波不会立即消失,而是继续向前传播,B错误;机械波在介质中传播时,前一质点带动相邻的后一质点振动,后一质点重复前一质点的振动(破题关键),介质中每一个质点开始振动的方向一定和波源开始振动的方向相同,D正确。
2.C　由机械波的形成可知,前一质点带动相邻的后一质点振动是利用绳上质点间的弹力实现的,因此每个质点均做受迫振动,A错误;每个质点开始振动后,只在竖直方向做简谐运动,水平方向上不随波迁移,B错误;由于绳上后一质点总是重复前一质点的振动,故每一个质点的起振方向都相同,振动周期等于波源的振动周期,C正确;波的传播过程也是能量的传递过程,所受合力不为零,虽然每个质点均做等幅振动,但是每个质点的机械能并不守恒,D错误。
3.D　波在传播时,介质中的质点只在平衡位置附近振动,并不随波迁移,A错误;绳波中质点的振动方向沿竖直方向,波沿水平方向传播,两者方向垂直,B错误;因t=0时,P的位移恰好为零,速度方向竖直向上,0~内P由平衡位置振动到位移最大处,~内P由位移最大处回到平衡位置,可知t=时P在平衡位置上方向上振动,t=时P在平衡位置上方向下振动,C错误,D正确。
4.答案　见解析
解析　(1)t=0时,质点1开始向上运动,t=时,质点1到达最上方,质点5开始向上运动,所以在t=时,质点5到达最上方,质点9开始向上运动,各质点在t=时的情况如图所示(图中箭头表示质点振动方向)
则t=时,质点3在平衡位置上方,向下振动;质点7在平衡位置上方,向上振动;质点10未振动。
(2)t=时,质点9到达最上方,质点13开始向上运动,绳上波形如图所示
5.B　对于纵波,质点的振动方向与传播方向在一条直线上,但方向并不一定相同,A错误;质点的振动方向与波的传播方向垂直的波是横波,B正确;无论是横波还是纵波,机械波的质点只能在其平衡位置附近做简谐运动,并不随波迁移,C错误;地震波有横波也有纵波,空气中的声波是纵波,D错误。
6.D　c处地下15 km处发生地震,由于纵波的传播速度大于横波的传播速度,因此纵波比横波先到达c处;由于纵波的振动方向与传播方向平行,而横波的振动方向与传播方向垂直,所以c处居民会感到先上下颠簸,后水平摇动,A错误;地震波有横波、纵波之分,二者同时发生,B错误;由于a不在震源正下方,地震波传到a处时,振动方向不垂直于地面,C错误;一次地震只有一个震级,但地震烈度与震级、震中距、震源深度、地震的传播介质以及表土性质等因素有关,不同地区的地震烈度可能不同,也可能相同,D正确。
7.B　
图形剖析　
绳波是机械波,机械波的传播都需要介质,A错误;P点是波源,此时P点处于平衡位置,带动相邻的质点振动,即相邻的质点重复P点的振动,判断知M点在向下振动,可知P在向下振动(破题关键),B正确;波向左传播,根据带动法可知,质点Q从平衡位置开始振动时,运动方向向上,C错误;绳波向左传播,所以绳中质点带动左侧相邻的质点振动,D错误。
8.C　在题图所示时刻,a正在向上振动,比左侧的波峰振动滞后,可知波沿x轴正方向传播(破题关键),A错误;根据波形和波的传播方向,利用带动法可判断出c正在向下运动,B错误;由于b向上振动、c向下振动,知b比c先到达平衡位置,C正确;在题图所示时刻,b距离平衡位置比c远,则b比c的速率小,D错误。
9.ACD　各质点均做受迫振动,不考虑能量损耗,各质点振幅相同,故A正确;根据“带动法”可知,此时D速度方向向上,F速度方向向下,故B错误;A和C两质点均在平衡位置上方,回复力均向下,加速度方向均向下,故C正确;此时B和C两质点都向上运动,B比C先到达最大位移处,先回到平衡位置,故D正确。
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