沪科版高中物理选修3-4 2.1机械振动的传播（练习，含解析）

2.1机械振动的传播
同步测控
1.关于机械波，下列说法正确的是(　　)
A．物体做机械振动，一定产生机械波
B．后振动的质点总是跟着先振动的质点重复振动，只是时间落后一些
C．参与振动的质点都有相同的频率
D．机械波是介质随波迁移，也是振动能量的传递
解析：选BC.机械波的传播需要介质，仅仅有机械振动是不够的，故A错；而机械波向外传播的只是运动的形式和振动的能量，介质并不随波迁移，故D错．本题答案选B、C.
2.下列有关纵波和横波的说法中，正确的是(　　)
A．振源上下振动形成的波是横波
B．振源水平振动形成的波是纵波
C．波沿水平方向传播，质点上下振动，这类波是横波
D．质点沿水平方向振动，波沿水平方向传播，这类波是纵波
解析：选C.根据纵波与横波的概念，质点振动方向与波传播方向垂直者为横波，同一直线者为纵波，并不是上、下振动与水平振动的问题，所以A、B错．对于C，水平传播，上下振动，属相互垂直，是横波．对于D，水平传播，水平振动还不能说明质点振动方向与波的传播方向是在同一直线上，则还不能确定是纵波，则D错．
3.关于振动和波的关系，下列说法中正确的是(　　)
A．振动是单个质点呈现的运动现象，波是彼此相联系的许多质点联合起来呈现的运动现象
B．振动是波动的基本要素，波是振动的传播
C．波的传播速度就是质点振动的速度
D．有机械振动必有波
解析：选AB.一个质点的振动通过相互作用会带动邻近质点的振动，使振动这种运动形式通过介质中质点的依次带动由近及远向外传播出去而形成机械波，故选项A、B正确；波的传播速度不是质点振动的速度，故选项C错误；产生机械波的条件是：(1)要有波源；(2)要有传播振动的介质．即在缺少介质的情况下，波动现象就无法发生，故选项D错误．
4.将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，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
解析：选C.机械波中各质点不随波迁移，仅在各自的平衡位置附近振动，波传播的是振动形式和能量．故正确答案为C.
课时作业
一、选择题
1.关于机械波的以下说法中，正确的是(　　)
A．波动发生需要两个条件：波源和介质
B．波动过程是介质质点由近及远移动的过程
C．波动过程是能量由近及远的传递的过程
D．波源与介质质点的振动都是自由振动
解析：选AC.波源振动时，依靠介质中的相互作用力带动周围各部分质点振动起来，形成机械波．介质质点只在平衡位置附近振动，并不随波迁移，仅把振源的振动和能量传播开来．波源和介质质点之间相互作用力阻碍波源的振动，是一种阻力，所以波源的振动不可能是自由振动；相邻质点间存在相互作用，故介质质点也不是自由振动．
2.关于横波和纵波，下列说法正确的是(　　)
A．对于横波和纵波，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．空气介质只能传播纵波
解析：选D.形成横波的质点振动的方向只能与传播方向垂直，形成纵波的质点的振动方向总与波传播方向平行，有时相同，有时相反，故选项A、B都错误．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，不会随波定向移动，故C错误．因为空气介质只能通过压缩而产生相互作用力，故空气中的机械波只能是纵波，选项D正确．
3.沿绳传播的一列机械波，当波源突然停止振动时(　　)
A．绳上各质点同时停止振动，横波立即消失
B．绳上各质点同时停止振动，纵波立即消失
C．离波源较近的各质点先停止振动，较远的各质点稍后停止振动
D．离波源较远的各质点先停止振动，较近的各质点稍后停止振动
解析：选C.波动把能量从波源由近及远地传播出去，振动的各质点先后获得能量，因此只有C正确．
4.科学探测表明，月球表面无大气层，也没有水，更没有任何生命存在的痕迹，在月球上，两宇航员面对面讲话也无法听到，这是因为(　　)
A．月球太冷，声音传播太慢
B．月球上没有空气，声音无法传播
C．宇航员不适应月球，声音太轻
D．月球上太嘈杂，声音听不清楚
解析：选B.声音的传播方式为声波，而形成波必须满足两个条件：振源和介质．月球上没有空气，即没有介质，无法形成波，所以选项B正确．
5.一列横波正沿水平方向由西向东传播，则下列说法中正确的是(　　)
A．波中各个质点都在由西向东运动
B．波中的各个质点一定没水平方向振动
C．波中的各个质点一定沿竖直方向振动
D．以上说法都错误
解析：选D.机械波传播的是振动的形式和能量，而介质中各质点仅在平衡位置附近振动，质点不会随波迁移，而且横波中各质点的振动方向与其传播方向垂直，波在水平方向由西向东传播，质点振动方向与其垂直，不一定沿水平方向，也不一定沿竖直方向．故A、B、C都错，D正确．
6.下列关于纵波的说法中，正确的是(　　)
A．在纵波中，波的传播方向就是波中质点的移动方向
B．纵波中质点的振动方向一定与波的传播方向在一条直线上
C．纵波中质点的振动方向一定与波的传播方向垂直
D．纵波也有波峰和波谷
解析：选B.纵波中质点的振动方向与波的传播方向虽然在一条直线上，但质点的振动方向与波的传播方向可能相同，也可能相反．故选项B正确．
7.如图所示为波沿着一条一端固定的绳子传播到B点时的波形图，由图可判断出A点刚开始的振动方向是(　　)
A．向左　　　　　　　　　
B．向右
C．向上
D．向下
解析：选C.介质中各质点的开始振动方向都与波源开始振动的方向相同，此时波刚传到B点，由波的传播特点知，B点此时向上运动，所以波源A点刚开始振动的方向也是向上的．
8.波在传播过程中，正确的说法是(　　)
A．介质中的质点随波的传播而迁移
B．波源的振动能量随波传递
C．振动质点的频率随着波的传播而减小
D．波源的能量靠振动质点的迁移来传播
解析：选B.在波的传播过程中，质点是不会发生迁移的；波源的振动能量通过对相邻质点做功而由近及远地传播(不是靠质点的迁移)；质点的频率只与波源有关(振动质点实际上是在做受迫振动)．
9.如图所示，沿水平方向的介质中的部分质点，每相邻质点间的距离相等，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开始计时，经过T/4，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正确的是(　　)
A．介质中所有的质点的起振方向都竖直向下，但图中质点9起振最晚
B．图中所画出的质点起振时间都是相同的，起振的位置和起振的方向是不同的
C．图中质点8的振动完全重复质点7的振动，只是质点8起振时，通过平衡位置或最大位移处的时间总是比质点7通过相同位置时落后T/4
D．只要图中所有的质点都已振动了，质点1与质点9的振动步调就完全一致，但如果质点1发生的是第100次振动，则质点9发生的是第98次振动
解析：选ACD.从题图中可知，质点9是图中距波源最远的点，尽管与振源起振方向相同，但起振时刻最晚，故A正确、B错误；质点7与质点8相比较，质点7是质点8的前质点，7、8质点间的振动步调相差T/4，故C正确；质点9与质点1相距2个波长，质点9比质点1晚2T开始起振，一旦质点9起振后，1、9振动步调就完全一致，故D正确．
关于振动和波动的关系，下列说法中正确的是(　　)
A．振动是形成波动的原因，波动是振动的传播
B．振动是单个质点呈现的运动现象，波动是许多质点联合起来呈现的运动现象
C．波的传播速度就是质点振动的速度
D．对于均匀介质中的机械波，各质点在做变速运动，而波的传播速度是不变的
解析：选ABD.机械波的产生条件是：有波源和介质，介质中的质点依次振动由近及远传播而形成波，所以A、B正确；波的传播速度是波形由波源向外伸展的速度，在均匀介质中其速度不变，而质点振动的速度大小和方向都随时间周期性地发生变化，故C错误，D正确．正确选项为A、B、D.
二、非选择题
(原创题)2012年3月菲律宾发生了里氏6.5级地震，已知地震中的纵波和横波在地表附近的传播速度分别是9.1
km/s
和3.7
km/s，在某地的观测站中，记录了地震的纵波和横波到达该地的时间差为5.4
s.
(1)求这个观测站距离地震点的距离．
(2)观测站首先观察到的是上下振动还是左右摇晃？
解析：根据纵、横波传到观测站的时间差－＝5.4
s，求出s＝33.67
km，先传到的是纵波，所以是左右晃动．
答案：(1)33.67
km　(2)先传到的是纵波，所以是左右晃动
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到达最上方，5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？
解析：由于质点间的相互作用，由“带动看齐”法知，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．
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．
答案：见解析