第二章 机械波的产生条件 学案 Word版含答案

机械波的产生条件
一、机械波基础知识复述★☆☆☆☆☆
1．形成条件
(1)有发生机械振动的
(2)有传播
，如空气、水等．
2．传播特点
(1)传播振动形式、传递
、传递信息．
(2)质点不随波迁移．
3．分类
横波：振动方向与传播方向_____________.
纵波：振动方向与传播方向_____________.
二、对机械波的初步认识★★☆☆☆☆
关于振动和波的关系，下列说法中正确的是(　　)
A．振动是波的成因，波是振动的传播
B．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
C．波在传播过程中，介质中的质点随波一起迁移
D．波源停止振动时，波立即停止传播
答案：AB
海底发生地震时，海底地壳急剧地升降变动，引起巨大的水体强烈扰动，形成海啸波（如图所示），危害巨大．对海啸波的理解不正确的是（　　）
A．是一种复杂的机械波
B．是由纵波和横波组成的简谐波
C．波长很短的机械波
D．是一种传递运动形式和能量的横波
【解答】解：
A、D、海啸波中既有纵波，也有横波，是一种复杂的机械波，故A正确，D错误．
B、海啸波比较复杂，不是由纵波和横波组成的简谐波，故B错误．
C、海啸时产生强度较大的次声波，频率很小，波长很长，故C错误．
本题选错误的，故选：BCD．
　
区分横波和纵波的依据是（　　）
A．质点沿水平方向还是沿竖直方向振动
B．波沿水平方向还是沿竖直方向传播
C．质点的振动方向和波的传播方向是相互垂直还是平行
D．波传播距离的远近
【解答】解：如果取一根弹簧竖直放置，下端固定，手持上端上下振动，就可以形成一列纵波向下传播．此时介质质点在竖直方向上振动，横波与纵波在教材中唯一一个分类的标准是看质点振动方向和波传播方向的关系，若互相垂直，为横波，若平行，为纵波，因此只有选项C正确．
故选：C．
　
【过关检测】
2011年3月11日，在日本近海地震引发海啸，造成了重大的人员伤亡，海啸实际上是一种波浪运动，也可称为地震海浪，下列说法中正确的是（　　）
A．波源停止振动时，海啸和地震波的传播立即停止
B．地震波和海啸都是由机械振动引起的机械波
C．地震波和海啸都只有纵波
D．地震波和海啸具有能量，随着传播将愈来愈强
【解答】解：A、在波源停止振动时，介质中的其它质点仍在振动，即机械波仍向前传播，故波源停止振动时海啸和地震波的传播不会立即停止，故A错误．
B、由于震源引起的机械振动带动与其相邻的其它质点的振动，这些质点再带动更远的质点的振动，这样就使震源的振动由近及远向外传播，形成地震波，而地壳的振动由近及远的带动海洋中海水的振动从而形成海啸，故地震波和海啸都是由机械振动引起的机械波．故B正确．
C、海水的振动是横波，但地震波既有横波也有纵波，故C错误．
D、地震波和海啸具有能量，但由于质点由静止到运动需要增加动能，质点在运动的过程中要克服摩擦力做功，所以会有机械能转化为内能，故随着波的传播其能量将愈来愈弱，故D错误．
故选B．
　
关于振动和波的关系，下列说法正确的是（　　）
A．有机械波必有机械振动
B．有机械振动必有机械波
C．离波源远的质点振动得慢
D．波源停振时，介质中的波动立即停止
【解答】解：A、机械波是机械振动在介质中传播过程，所以有机械波必有机械振动．故A正确．
B、有机械振动不一定有机械波，还要有传播振动的介质，如真空中不能传播声波．故B错误．
C、介质中各质点振动的频率等于波源的振动频率，各点振动快慢相同．故C错误．
D、波源停振时，由于惯性，介质中各质点还要振动一会儿，不会立即停止．故D错误．
故选A
　
下列关于机械波的说法正确的是（　　）
A．有机械振动就有机械波
B．机械波向右传播时右方的质点先振动
C．机械波是传递能量的一种方式
D．介质中的质点不随波迁移，只在平衡位置附近垂直于传播方向振动
【解答】解：
A、有机械振动不一定有机械波，还需要传播振动的介质．故A错误．
B、机械波向右传播时，靠近振源的质点先振动．故B错误．
C、机械波是向前传播时，传播了振动这种运动形式的同时，也传递了能量．所以机械波是传递能量的一种方式．故C正确．
D、机械波传播过程中，并不随波迁移，介质中各质点只在各自的平衡位置附近做振动，而不是一定垂直振动．故D错误；
故选：C．
　
2008年在四川省发生了里氏8.0级大地震，造成了重大的人员伤亡和财产损失．地震产生的巨大能量以波的形式向远处传播，称为地震波，下列说法中不正确的是（　　）
A．地震波是由机械振动引起的机械波
B．只要波源停止振动，地震波的传播就会立即停止
C．地震波既有横波，也有纵波
D．地震波具有的能量，随着波的传播将愈来愈强
【解答】解：A、地震波是机械波，是由机械振动引起的，故A正确；
B、波源停止振动后，波要继续向前传播，不会立即停止，故B错误；
C、地震波有横波成分，也有纵波成分，故C正确；
D、地震波具有能量，随着传播将愈来愈弱，故D错误．
本题选择错误的，故选：BD．
　
三、描述机械波的物理量★★☆☆☆☆
1．波长λ：在波动中振动相位总是
的两个相邻质点间的距离．用“λ”表示．
2．频率f：在波动中，介质中各质点的振动频率都是相同的，都等于
的振动频率．
3．波速v、波长λ和频率f、周期T的关系
公式：v＝＝λf
机械波的速度大小由
决定，与机械波的频率无关．
关于机械振动与机械波说法正确的是
（　　）
A．机械波的频率等于振源的振动频率
B．机械波的传播速度与振源的振动速度相等
C．质点振动的方向总是垂直于波传播的方向
D．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
E．机械波在介质中传播的速度由介质本身决定
【解答】解：A、机械波的频率是振源的振动频率；故A正确；
B、机械波的传播速度与振源的振动速度无关；故B错误；
C、波分横波与纵波，纵波的质点振动方向与波的传播方在同一条直线上；故C错误；
D、由v=可知，沿波的传播方向，振动在介质中传播一个波长的距离；故D正确；
E、机械波在介质中传播的速度由介质本身决定；故E正确；
故选：ADE
　
下列说法正确的是（　　）
A．机械波的振幅与波源无关
B．机械波的传播速度由介质本身的性质决定
C．物体受到的静摩擦力方向与其运动方向相反
D．动摩擦因数的数值跟相互接触的两个物体的材料无关
【解答】解：A、据机械波在介质的传播特点是波源的振动带动相邻质点做受迫振动，所以机械波的振幅等于波源的振幅，故A错误；
B、机械波的传播速度有介质决定，与波源的无关，故B正确；
C、由于静摩擦力的方向与物体相对运动趋势的方向相反，并不是与运动的方向相反，故C错误；
D、动摩擦因数取决于相互接触的两个物体的材料，还取决于接触面的粗糙程度，而与接触面积、运动速度，故D错误．
故选：B．
　
一简谐横波在某一时刻的波形图如图所示，图中位于a、b两处的质元经过四分之一周期后分别运动到、处。某人据此做出如下判断：①可知波的周期，②可知波的传播速度，③可知的波的传播方向，④可知波的波长。其中正确的是（
）
A．①和④
B．②和④
C．③和④
D．②和③
答案：C
一列沿x轴正方向传播的简谐横波，t=0时刻的波形如图中实线所示，t=0.2s时刻的波形如图中的虚线所示，则
A．质点P的运动方向向右
B．波的周期可能为0.27s
C．波的频率可能为1.25Hz
D．波的传播速度可能为20m/s
答案：C
如图，一简谐横波在x轴上传播，轴上a、b两点相距12m．t=0时a点为波峰，b点为波谷；t=0.5s时a点为波谷，b点为波峰．则下列判断中正确的是（　　）
A．波一定沿x轴正方向传播
B．波长可能是8m
C．周期可能是0.5s
D．波速一定是24m/s
【解答】解：A、由题可知波的传播方向是不确定的，故A错误；
B、从波动图象可知若a点为波峰，b点为波谷则二者相距至少半个波长，或者n个波长另加半个波长，故有：（n=0、1、2、3…），故λ的可能值有24m、8m、4.8m等，故B正确；
C、同理对应的周期可能有：（n=0、1、2、3…），则T的可能值有1s、s、s等，故C错误；
D、由于波长和周期都存在着不确定性，即多解性，故波速也是不确定性的，故D错误；
故选B．
【过关检测】
介质中有一列简谐机械波传播，对于其中某个振动质点(　　)
A．它的振动速度等于波的传播速度
B．它的振动方向一定垂直于波的传播方向
C．它在一个周期内走过的路程等于一个波长
D．它的振动频率等于波源的振动频率
答案：D
关于机械波的概念，下列说法正确的是（　　）
A．横波中质点的振动方向为竖直方向，纵波中质点的振动方向为水平方向
B．简谐横波在长绳中传播，绳上相距半个波长的两振动质点位移大小始终相等
C．任一质点每经过一个周期沿波的传播方向移动一个波长
D．如果振源停止振动，在介质中传播的波也就立即停止
【解答】解：A、横波中质点的振动方向为与运动方向相互垂直，纵波中质点的振动方向为沿波的传播方向；故A错误；
B、简谐横波在长绳中传播，绳上相距半个波长的两振动质点位移大小始终相等；故B正确；
C、质点不会随着波的传播而沿波振动；故C错误；
D、振源停止振动，但介质中的波仍继续传播；故D错误；
故选：B．
　　
关于简谐运动与机械波的下列说法中，正确的是（　　）
A．同一单摆，在月球表面简谐振动的周期大于在地球表面简谐振动的周期
B．受迫振动的振幅与驱动力的频率无关
C．在同一种介质中，不同频率的声波的传播速度不同
D．在横波的传播过程中，质点的振动方向总是与波的传播方向垂直
E．当机械波从一种介质传人另一种介质时，它的频率一定不变
【解答】解：A、同一单摆在月球和地球上时，月球表面上的重力加速度比地球表面的重力加速度小，据单摆的周期公式可知，在月球表面简谐振动的周期大于在地面表面简谐振动的周期，故A正确；
B、当驱动力的频率等于固有频率时，受迫振动会共振，振幅最大，所以受迫振动的振幅与它振动的频率有关，故B错误；
C、波的传播速度由介质决定，所以在同种介质中，不同频率的波的传播速度相同，故C错误；
D、波分为横波和纵波，横波中质点的振动方向总是与波的传播方向垂直；故D正确；
E、机械能的频率由振源决定，故机械波由一种介质传入另一种介质时，它的频率不变；故E正确；
故选：ADE．
　
如图所示，一列在x轴上传播的横波t0时刻的图线用实线表示，经Δt＝0.2s时，其图线用虚线表示。已知此波的波长为2m，则以下说法正确的是：（
）
A．若波向右传播，则最大周期为2s
B．若波向左传播，则最大周期为2s
C．若波向左传播，则最小波速是9m/s
D．若波速是19m/s，则波的传播方向向左
答案：AC
一列简谐横波沿x轴传播，波长为1.2m，振幅为A．当坐标为x=0处质元的位移为且向y轴负方向运动时．坐标为x=0.4m处质元的位移为．当坐标为x=0.2m处的质元位于平衡位置且向y轴正方向运动时，x=0.4m处质元的位移和运动方向分别为（　　）
A．、沿y轴正方向
B．，沿y轴负方向
C．、沿y轴正方向
D．、沿y轴负方向
【解答】解：坐标为x=0处质元与坐标为x=0.4m处质元间距为0.4m小于半个波长，坐标为x=0.2m处的质元与他们一定在同一波沿上处在平衡位置向y轴负方向运动，坐标为x=0.4m处质元也向y轴负方向运动．
当坐标为x=0.2m处的质元位于平衡位置且向y轴正方向运动时经历时间是半个周期的奇数倍．在这段时间坐标为x=0.4m处质元运动到对称点即位移为，运动方向与原来相反，C正确．
故选C．
一振动周期为T、振幅为A、位于x=0点的波源从平衡位置沿y轴正向开始做简谐运动．该波源产生的一维简谐横波沿x轴正向传播，波速为v，传播过程中无能量损失．一段时间后，该振动传播至某质点P，关于质点P振动的说法正确的是
（　　）
A．振幅一定为A
B．周期一定为T
C．速度的最大值一定为v
D．开始振动的方向沿y轴向上或向下取决于它离波源的距离
E．若P点与波源距离s=vT，则质点P的位移与波源的相同
【解答】解：A、B、D波传播过程中，各振动质点的振动周期、振幅、起振方向都和波源质点相同，A、B正确，D错误；
C、质点的振动速度大小跟波速无关，C错误；
E、s=vT，则s等于一个波长，即P点与波源质点相位相同，振动情况总相同，位移总相同，E正确．
故选ABE
四、机械波的图象的理解★★★☆☆☆
1．图象：在平面直角坐标系中，用横坐标表示介质中各质点的
，用纵坐标表示某一时刻各质点偏离平衡位置的
，连接各位移矢量的末端，得出的曲线即为波的图象，简谐波的图象是正弦(或余弦)曲线．
2．物理意义：某一时刻介质中各质点相对
的位移．
如图所示是一列简谐波在t＝0时刻的波形图，介质中的质点P沿y轴方向做简谐运动的表达式为y＝10sin
5πt
cm.关于这列简谐波，下列说法中正确的是(　　)
A．这列简谐波的振幅为20
cm
B．这列简谐波的周期为5.0
s
C．这列简谐波在该介质中的传播速度为25
cm/s
D．这列简谐波沿x轴正向传播
答案：D
一列沿x正方向传播的简谐波t=0时刻的波形如图所示，t=0.2s时C点开始振动，则（　　）
A．t=0.15s时，质点B的加速度方向沿y轴负方向
B．t=0.3s时，质点B将到达质点C的位置
C．t=0到t=0.6s时间内，B质点的平均速度大小为10m/s
D．t=0.15s时，质点A的速度方向沿y轴正方向
【解答】解：A、由图可知，波长为4m，波速v==m/s=10m/s，故周期T==s=0.4s；
t=0.15s时，波平移x=vt=10×0.15=1.5m，经过T，质点B的位移为正，根据加速度a=﹣，则知此时质点B的加速度方向沿y轴负方向，故A正确；
B、简谐波沿x正方向传播，质点B只在自己的平衡位置附近上下振动，不可能到达质点C的位置，故B错误．
C、t=0到t=0.6s时间内，经过1.5T，质点位移为2m，故平均速度等于位移除以时间，为==m/s=m/s，故C错误；
D、t=0时刻质点A向上运动，t=0.15s时，经过T时间，质点A正向下运动，速度方向沿y轴负方向，故D错误；
故选：A．
一列简谐横波沿x轴方向传播，某时刻的波形如图所示，a、b、c为三个质点，a
正向上运动．由此可知（　　）
A．该波沿x轴正方向传播
B．c正向下运动
C．该时刻以后，b比c先到达平衡位置
D．该时刻以后，b比c先到达离平衡位置最远处
【解答】解：A、a
正向上运动，振动比左侧波峰迟，波向右传播．故A正确．
　　B、根据波形的平移规律，c点正向下运动．故B正确．
C、此时b向上运动，比c先到平衡位置．故C正确．
D、由图及运动方向判断，c比b先到达离平衡位置最远处．故D错误．
故选ABC
一列简谐横波，t=0时刻的波形如图中实线所示，t=0.2s（小于一个周期）时刻的波形如图中的虚线所示，则（　　）
A．波一定向右传播
B．波的周期T=0.05s
C．波的传播速度可能为90m/s
D．0～0.2s内质点P通过的路程为一个振幅
【解答】解：A、该波可能向左传播，也可能向右传播．故A错误．
B、若波向左传播，t=，T=t，波速v==90m/s，若波向右传播，t=，则周期为T=0.8s，故B错误，C正确．
D、若波向右传播，周期为0.8s，所以0～0.2
s内质点P完成，但通过的路程却不等于一个振幅．它不是从平衡位置或波峰，波谷运动的；若波向左传播，周期为s，则更不可能，故D错误
故选：C
　
【过关检测】
一列简谐横波在t=0时的波形图如图所示．介质中x=2m处的质点P沿y轴方向做简谐运动的表达式为y=10sin（5πt）cm．关于这列简谐波，下列说法正确的是（　　）
A．周期为4.0s
B．振幅为20cm
C．传播方向沿x轴正向
D．传播速度为10m/s
【解答】解：A、质点P的振动方程y=10sin（5πt）cm，则ω=5πrad/s，周期为：T==0.4s；故A错误．
B、D由波的图象得：振幅A=10cm，波长λ=4m，故波速为v==10m/s．故B错误，D正确．
C、根据振动方程y=10sin（5πt）cm，t=0时刻位移为零，此后先变为正，说明t=0时刻P点在平衡位置且向+y方向运动；再结合波形微微平移方法得到波向正x方向传播．故C正确．
故选：CD．
　　　
一列沿x轴正方向传播的简谐横波在t=0时刻的波形如图所示，质点P的x坐标为3m．已知任意振动质点连续2次经过平衡位置的时间间隔为0.4s．下列说法正确的是（　　）
A．波速为4m/s
B．波的频率为1.25Hz
C．x坐标为15m的质点在t=0.6s时恰好位于波谷
D．x坐标为22m的质点在t=0.2s时恰好位于波峰
E．当质点P位于波峰时，x坐标为17m的质点恰好位于波谷
【解答】解：A、由题，任意振动质点连续2次经过平衡位置的时间间隔为0.4s，则周期为0.8s，由图可知，该波的波长是4m，所以波速：=m/s．故A错误；
B、该波的周期是0.8s，则频率：f=Hz．故B正确；
C、x坐标为15m的质点到P点的距离为：△x1=15m﹣3m=12m=3λ，所以x坐标为15m的质点与P点的振动始终相同．
P质点经过t=0.6s=时间恰好经过平衡位置，所以x坐标为15m的质点在t=0.6s时恰好位于平衡位置．故C错误；
D、x坐标为22m的质点到x=2质点的距离为：△x2=22m﹣2m=20m=5λ，所以x坐标为15m的质点与x=2的点的振动始终相同．t=0时刻x=2的质点向上振动，经过t=0.2s=T时间恰好到达波峰，所以x坐标为22m的质点在t=0.2s时恰好位于波峰位置．故D正确；
E、x坐标为17m的质点到P点的距离为：，所以x坐标为17m的质点与P点的振动始终相反，当质点P位于波峰时，x坐标为17m的质点恰好位于波谷．故E正确．
故选：BDE
　
如图是一列简谐横波在某时刻的波形图，已知图中b位置的质点起振比a位置的质点晚0.5s，b和c之间的距离是5m，则此列波的波长和频率应分别为（　　）
A．5
m，1
Hz
B．10
m，2
Hz
C．5
m，2
Hz
D．10
m，1
Hz
【解答】解：由图知，b和c之间的距离等于波长，则λ=5m．由题可知：0.5s=（n+）T，n=0，1，2…，T=s，频率f=，当n=0时，f=1Hz，但f不可能为2Hz
故选A
　
如图，t=0时刻，波源在坐标原点从平衡位置沿y轴正方向开始振动，振动周期为0.4s，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．下图中能够正确表示t=0.6时波形的图是（　　）
A．
B．
C．
D．
【解答】解：由题，该波的周期为T=0.4s，则时间t=0.6s=1.5T，向左和向右分别形成1.5个波长的波形．由于波源在坐标原点从平衡位置沿y轴正方向开始振动，则t=0.6时的振动方向沿y轴负方向，故C正确．
故选：C．
　
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