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)下列关于机械振动和机械波的说法中正确的是 ( )
A.有机械振动就一定有机械波
B.机械波在传播过程中,介质中的质点随波迁移
C.机械波传播的是“机械振动”这种振动形式,同时也将波源的能量传递出去
D.做机械振动的物体在振动过程中经过平衡位置时合力为零
2.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.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.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.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.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.(经典题)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,下列说法错误的是 ( )
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
9.一列简谐横波沿x轴传播,某时刻的波形如图所示,已知此时质点F的运动方向沿y轴负方向,则 ( )
A.此波向x轴正方向传播
B.质点C将比质点B先回到平衡位置
C.质点B与质点D此时的速度相同
D.质点E的振幅为零
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.C 有机械振动还需要介质才能形成机械波,选项A错误;介质中的质点在平衡位置附近振动,不会随波迁移,选项B错误;机械波传播的是振动形式、能量和信号,选项C正确;做机械振动的物体在平衡位置时回复力为零,合力不一定为零,例如单摆,选项D错误。
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.B 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。故选B。
9.B 根据同侧法,可判断此波向x轴负方向传播,选项A错误;质点C处于正向最大位移处,将向平衡位置运动,质点B先向正向最大位移处运动然后再向平衡位置运动,所以质点C先回到平衡位置,选项B正确;由图可知质点B与质点D此时的速度大小相等,方向相反,选项C错误;图示时刻质点E的位移为零,但振幅不为零,选项D错误。
7(共9张PPT)
必备知识 清单破
1 波的形成
知识点 1
波的形成
1.绳波模型
如图所示,手拿较长软绳的一端,上下摆动一次,使绳上形成一个凸起部分,随后形成一个凹下
部分,可以看到,这个凸起部分和凹下部分在绳上从一端向另一端移动。手持续上下摆动,在
绳上就形成了波。
2.介质:绳、弹簧、水、空气等是波借以传播的物质,叫作介质。
3.波的产生
(1)动力学观点:介质中的相邻质点间存在相互作用力,前面的质点带动后面的质点振动,将波
源的振动形式向外传播。
(2)能量观点:介质中前后质点间存在相互作用力,因而相互做功,从而将波源的能量向外传
播。
1.横波:质点的振动方向与波的传播方向相互垂直的波,叫作横波。
(1)波峰:在横波中,凸起的最高处叫作波峰。
(2)波谷:在横波中,凹下的最低处叫作波谷。
2.纵波:质点的振动方向与波的传播方向在同一直线上的波,叫作纵波。
知识点 2
横波和纵波
(1)密部:在纵波中,质点分布最密的位置叫作密部。
(2)疏部:在纵波中,质点分布最疏的位置叫作疏部。
注意 (1)地震波既有横波又有纵波;
(2)水波既不是横波,也不是纵波,是一种比较复杂的机械波。
1.定义:机械振动在介质中传播,形成了机械波。
2.产生机械波的条件:同时存在介质和波源。
3.机械波传播的只是振动这种运动形式,质点并不随波迁移。
4.机械波不但传递能量,而且可以传递信息。
知识点 3
机械波
知识辨析
1.在月球上宇航员们能面对面用语言交流吗
2.大型团体操表演中,表演者按照口令,轮流起立、蹲下形成的“人浪”是机械波吗
3.若塑料球掉入池塘里,可以往池塘中扔石块,借助石块激起的水波把球冲到岸边吗
一语破的
1.不能。因为月球表面没有传播声音的介质。
2.不是。团体操表演的“人浪”是表演者有节奏地起立、下蹲形成的,没有振动形式的传播
和带动,形成的不是机械波。
3.不可以。向池塘中投入石块,水面受到石块的撞击开始振动,形成的水波向四周传播,但传
出去的只是振动这种运动形式,水面质点只是上下振动,并不随波迁移,所以塑料球仅能上下
振动而不能借助水波向岸边运动。
1.机械波传播的特点
(1)时间上:各质点做受迫振动,振动的周期、频率与波源的相同。
(2)空间上:质点只在自己的平衡位置附近振动,不会随波迁移。
(3)质点间具有带动性
①质点的起振方向均与波源的起振方向相同;
②介质中各质点不是同时起振的,而是离波源近的质点先起振(步调不一致),前面质点带动后
面质点运动,后面质点重复前面质点的运动。
2.利用“带动法”分析质点振动方向
在波的传播方向上一质点P做受迫振动,判断其振动方向时,可在质点P靠近波源一方附近的
关键能力 定点破
定点
机械波的特点
图像上另找一点P',若P'在P上方,则P向上运动,若P'在P下方,则P向下运动,如图所示。
