卷子答案网-一个不只有答案的网站
2024鲁科版高中物理选择性必修第一册同步
第3章 机械波
第1节 波的形成和描述
基础过关练
题组一 波的形成与传播
1.关于机械波,下列说法中正确的是 ( )
A.各质点都在各自的平衡位置附近振动
B.相邻质点间必有相互作用力
C.前一质点的振动带动相邻的后一质点振动,后一质点的振动必定落后于前一质点的振动
D.各质点随波的传播而迁移
2.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.波的传播速度就是质点振动的速度
D.波源停止振动时,波立即停止传播
3.如图所示为介质中沿水平方向的部分质点,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,波源从平衡位置竖直向下振动,并开始计时,经,质点1开始振动,则下列说法中正确的是 ( )
A.介质中所有质点的起振方向都是竖直向下的,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振动时通过平衡位置或最大位移处的时间总是比质点7通过相同的位置时落后
D.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,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
题组二 横波和纵波
4.有关纵波与横波的说法正确的是 ( )
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.纵波只能在液体、气体中传播
5.如图所示是电视中正在播放的体育频道插播的成都地震前从61秒到45秒倒计时时刻的画面。已知地震发生时主要发出纵波和横波,纵波振动方向与波传播方向一致,而横波振动方向与波传播方向垂直,纵波传播速度约为8 km/s,横波传播速度约为4 km/s,一般来说纵波的振幅比横波小。根据以上信息,下列说法正确的是 ( )
A.一般来说,纵波造成的危害比横波大
B.在震源中心地区的人们先感受到上下震动,过一小会儿再感受到水平晃动
C.根据以上信息可以推断长宁县距离成都市不足200 km
D.该新闻说明人类已经掌握了在地震发生前提前“预测地震”技术了
题组三 波的图像
6.一列简谐横波沿x轴正方向传播,某时刻的图像如图所示,坐标为(3 cm,0)的质点经过周期后的坐标是 ( )
A.(3,2) B.(4,2) C.(4,-2) D.(3,0)
7.一列简谐横波某时刻的波形如图所示,对波上a、b、c、d四个点,有 ( )
A.它们的振幅相同
B.它们的频率不相同
C.a点和c点的速度总相同
D.b点和d点的加速度总相同
8.一列简谐横波沿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.此波沿x轴正方向传播
B.质点C此时向y轴正方向运动
C.质点C将比质点B先回到平衡位置
D.质点E的振幅为零
9.如图,t=0时刻,波源在坐标原点(平衡位置)沿y轴正方向开始振动,振动周期为0.4 s,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 s时波形的是 ( )
题组四 波长、波速和周期(频率)的关系
10.下表给出30 ℃时声波在不同介质中的传播速度。当声波由空气进入纯水中时,下列说法中正确的是 ( )
介质 空气 纯水 盐水 橡胶 软木 铜 铁
波速/(m·s-1) 332 1 490 1 531 30~50 480 3 800 4 900
A.频率增大,波长不变
B.频率不变,波长增大
C.频率和波长都不变
D.频率和波长都变大
11.如图所示,位于介质Ⅰ和Ⅱ分界面上的波源S,产生两列分别沿x轴负方向与正方向传播的机械波。若在这两种介质中波的频率及传播速度分别为f1、f2和v1、v2,则 ( )
A.f1=2f2,v1=v2 B.f1=f2,v1=0.5v2
C.f1=f2,v1=2v2 D.f1=0.5f2,v1=v2
12.一列简谐横波沿x轴正方向传播,传到M点时波形如图所示,再经0.6 s,N点开始振动,则该波的振幅A为 ,频率f为 。
能力提升练
题组一 波的形成与传播
1.(2023北京师大附中期中)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,带动质点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,相邻编号的质点间水平距离为2 cm。已知t=0时,质点1开始向上运动;t=0.2 s时,质点1到达上方最大位移处,质点5开始向上运动。则 ( )
A.这列波传播的速度大小为0.2 m/s
B.t=1.0 s时,振动刚好传到质点20
C.t=0.6 s时,质点12正在向下运动
D.t=0.6 s时,质点9处于上方最大位移处
2.(2020上海奉贤模拟)水面波平稳地以1.8 m/s的速率向着远处传播,漂浮在水面上的树叶并不向岸边靠近,从第n个波峰到第n+9个波峰通过该树叶所在位置的时间间隔为15 s。据此,可知该水面波 ( )
A.能量没有传递出去 B.各质点随波迁移
C.频率为6 Hz D.波长为3 m
3.(2023福建厦门双十中学期中)一条弹性绳子呈水平状态。M为绳子中点,两端P、Q同时开始上下振动,一小段时间后产生的波形如图所示,则:
(1)初始时刻,绳的两端点P、Q起振的方向 (选填“相同”或“相反”);
(2)两列波的波速之比为 。
题组二 波的图像
4.如图所示为一列沿x轴传播的横波在t=0时的波形,此时质点Q正向上运动,周期为T,则 ( )
A.该波沿x轴正方向传播
B.经过1.5T波传播的距离为12 cm
C.当质点Q到达波谷时,质点P位于平衡位置且向上运动
D.当质点Q到达波谷时,质点P位于平衡位置且向下运动
5.(2022湖北新高考联考协作体期中)一列简谐波沿x轴正方向传播,t=0时刻波恰好传到E点,波形图如图所示,已知P点振动周期为0.2 s,由此可以判断出 ( )
A.P点此时刻振动方向沿y轴负方向
B.该波波速为20 cm/s
C.t=1.25 s时质点Q第一次到达波峰
D.当Q点位于波峰时,E点一定在波谷
6.(2023湖北鄂南高中期中)一列简谐横波以速度v=6 m/s沿x轴正方向传播,t=0时刻的波形图如图所示,介质中平衡位置在坐标原点的质点S在t=0时刻的位移y=10 cm,下列说法正确的是 ( )
A.在t=0时刻,质点S沿y轴负方向运动
B.该波的波长为10 m
C.该波的传播周期为2.5 s
D.0~5 s时间内,质点S通过的路程为1 m
题组三 波的图像和振动图像的综合
7.(2023山东日照开学考试)图甲为一列简谐横波在某一时刻的波形图像,a、b两质点的横坐标分别为xa=2 m和xb=6 m,图乙为质点a从该时刻开始计时的振动图像。下列说法正确的是 ( )
A.该波沿x轴负方向传播,波速为1 m/s
B.质点a在4 s内通过的路程为4 m
C.此时刻质点b的速度沿y轴正方向
D.质点a在t=2 s时速度最大
8.(2023山东青岛开学考试)一列沿x轴正方向传播的简谐横波,t=0时刻波源质点O从平衡位置开始振动,图甲是简谐横波在t=0.6 s 时的部分波形图,图乙是这列波上x=0.7 m 处的质点从t=0.7 s时刻开始振动的图像,下列说法正确的是 ( )
A.波源的起振方向向上
B.t=0.6 s时,x=0.1 m处的质点在波谷处
C.波的频率f=0.5 Hz
D.波源的振动方程为y=-5 sin (5πt) cm
9.(2022福建龙岩期末)一列简谐横波在t= s时的波形图如图甲所示,P、Q是介质中的两个质点。图乙是质点Q的振动图像。则下列说法正确的是 ( )
A.波速为9 cm/s
B.波沿x轴负方向传播
C.质点P的平衡位置坐标为3 cm
D.质点Q再经过 s沿传播方向平移了3 cm
10.(2021河南洛阳第三中学月考)如图所示是一列频率为10 Hz、沿x轴正方向传播的简谐横波在t=0时刻的波形图,此时平衡位置位于x=6.0 m处的质点恰好开始振动,质点P的位移为10 cm。求:
(1)质点P平衡位置的坐标和这列波传播速度的大小。
(2)t=0.15 s时,平衡位置位于x=7.0 m处质点的位置及0~0.15 s内该质点运动的总路程。
答案与分层梯度式解析
第3章 机械波
第1节 波的形成和描述
基础过关练
1.ABC 2.AB 3.ACD 4.B 5.B 6.A
7.A 8.C 9.C 10.B 11.C
1.ABC 波在传播过程中,由于介质中各质点间的相互作用,离波源较近的质点带动离波源较远的质点振动,每一质点都以它的平衡位置为中心振动,波传播的只是振动形式和振动能量,介质中的质点并不随波迁移。D错误,A、B、C正确。
2.AB 机械波的形成条件是波源和介质。由于介质中质点间的相互作用,一个质点振动带动相邻质点振动,由近及远传播而形成波,A、B两项正确;波的传播速度是波形由波源向外伸展的速度,而质点振动的速度和方向都随时间周期性变化,C项错误;波源一旦将振动传给介质,振动就会在介质中向远处传播,当波源停止振动时,介质仍然继续传播波源振动的运动形式,波不会随波源停止振动而立即停止传播,D项错误。
3.ACD 由题图可知,质点9是图中距波源最远的点,尽管与波源起振方向相同,但起振时刻最晚,故A项正确,B项错误;质点7与质点8比较,质点7在质点8的前面会先振动,两质点的振动步调相差,故C项正确;质点9比质点1落后2T,质点9起振后与质点1的振动步调完全一致,故D项正确。
4.B 纵波中质点振动方向与波的传播方向在一条直线上,但不一定相同,故A项错误;横波中质点振动方向与波的传播方向垂直,B项正确;机械波传播过程中,质点只是在其平衡位置附近做简谐运动,并不随波迁移,故C项错误;纵波可在固体、液体和气体中传播,故D项错误。
5.B 地震波分为纵波和横波,纵波传播速度快,破坏性弱,横波传播速度慢,破坏性强,A错误;地震波从深处传到地表,纵波的传播速度比横波的快,在震源中心地区的人们先感受到上下晃动,过一小会儿再感受到水平晃动,故B正确;根据题目信息可推断长宁县与成都市之间的距离约为s=vt=4 km/s×61 s=244 km,故C错误;监测到地震时地震已经发生,说明不可预测,故D错误。
6.A 简谐波沿x轴正方向传播,该时刻坐标为(3,0)的质点振动方向沿y轴正方向,经过周期后该质点到达波峰,坐标为(3,2),A项正确。
7.A 波上的各个质点振动情况相同,故振幅相同,频率相同,故A正确,B错误;a点和c点的平衡位置相距半个波长,根据波动规律可知,这两点的振动情况完全相反,故a点和c点的速度方向总相反,故C错误;同理,b点和d点的平衡位置相距半个波长,故b点和d点的加速度方向总相反,故D错误。
8.C 因为机械波在传播过程中,靠近波源的质点的振动带动相邻的后面质点振动,而后面质点要“模仿”前面质点的振动,所以本题中,已知质点F的运动方向沿y轴负方向,即F质点正在“模仿”其右边质点的振动,这说明波源在右边,波从右向左传播,即此波沿x轴负方向传播,A项错误;质点C此时刚到达正向最大位移处,速度为0,此后向y轴负方向运动,B项错误;质点B要先向y轴正方向运动到达波峰位置再回到平衡位置,而质点C直接从波峰位置回到平衡位置,C项正确;振幅指的是质点离开平衡位置的最大距离,虽然此时质点E的位移为零,但其振幅不为零,D项错误。
9.C 根据波的传播的周期性,t=0.6 s时的波形是波源振动个周期形成的,此时波源在平衡位置且向y轴负方向振动,由波的传播方向与质点的振动方向的关系知选项C正确。
10.B 波在传播过程中频率不变,一列声波从空气进入水中时,频率f不变,波速v增大,则由公式v=λf知波长增大,B项正确。
11.C 因两列波的波源都是S,所以它们的周期和频率都相同,即T1=T2,f1=f2,由公式v=,v2=,则v1=2v2,C项正确。
12.答案 0.5 m 2.5 Hz
解析 由题图可知振幅A=0.5 m。波从M传到N的过程,波速v= m/s=10 m/s。由题图可知λ=4 m,所以T==0.4 s,f==2.5 Hz。
能力提升练
1.D 2.D 4.C 5.BCD 6.A 7.B
8.BD 9.BC
1.D 由题意得,该绳波的波长和周期分别为λ=0.32 m,T=0.8 s,波速为v==0.4 m/s,A错误;t=1.0 s时,传播距离为x=vt=0.4 m=40 cm,相邻编号的质点间距离为2 cm,则振动刚好传到质点21,B错误;振动传播到质点12的时间为t12= s=0.55 s,t=0.6 s时,质点12振动了0.05 s,0.05 s<,则质点12正在向上运动,C错误;振动传播到质点9的时间为t9= s=0.4 s,t=0.6 s时,质点9振动了0.2 s,0.2 s=,则t=0.6 s时质点9处于上方最大位移处,D正确。
2.D 波传播的是振动形式、信息和能量,故能量传递出去了,故A错误;参与振动的质点只是在自己的平衡位置附近做往复运动,并不会随波迁移,故B错误;第n个波峰到第n+9个波峰通过树叶所在位置的时间间隔为15 s,可得振动的周期T= s,频率f==0.6 Hz,故C错误;由公式λ=vT可知,λ=1.8× m=3 m,故D正确。
3.答案 (1)相同 (2)1∶1
解析 (1)根据波的传播特点可知,各质点的起振方向与波源的起振方向相同,由图可知,左边的波向右传播,而右边的波向左传播,根据“上下坡”法知它们起振方向相同,所以绳子的两端点P、Q开始振动的方向相同。
(2)这两列波的波速由介质决定,波在同种介质传播,所以波速相同,波速之比为1∶1。
4.C 由“同侧法”可知,该波沿x轴负方向传播,故A错误;由图可知,波长为4 cm,经过1.5T波传播的距离为1.5倍波长,即6 cm,故B错误;质点Q经过T(n=1,2,3,4…)到达波谷,质点P经过T(n=1,2,3,4…)位于平衡位置且向上运动,故C正确,D错误。
方法技巧 对波的图像的三点说明
(1)在某一时刻各质点的位移不同,但各质点的振幅是相同的。
(2)各质点的振动规律相同,只是后一质点比前一质点振动得晚。
(3)某时刻波的图像与经过一段时间后波的图像十分相似,只是波的图像沿波的传播方向延伸了一段距离而已。
5.BCD 波沿x轴正方向传播,根据“同侧法”可知,P点此时刻振动方向沿y轴正方向,A错误;由图可知,波长为4 cm,P质点振动周期(0.2 s)也是该列波的周期,故波速为v==20 cm/s,B正确;最近的波峰(在x=0处)离Q距离为25 cm,传播到Q所需时间为t= s=1.25 s,即t=1.25 s时质点Q第一次到达波峰,C正确;t=1.25 s,相当于6T,E点经过6个周期后回到平衡位置,振动方向向下,再经过T,到达波谷,D正确。
6.A 根据“上坡法”可得出,t=0时刻,质点S沿y轴负方向运动,A正确;根据波的图像可写出波动方程为y=20 sin (cm),代入点(0,10 cm)和(5 m,0),可得λ=12 m,φ=,B错误;根据波速与周期公式有T==2 s,C错误;由于5 s=2T+,根据题意可写出质点S的振动方程为y=20 cos (πt+φ')(cm),代入点(0,10 cm),有φ'=,则可知质点S需经过到达y=-10 cm处,则0~5 s时间内质点S运动的路程为s=2×4A+A=1.8 m,D错误。故选A。
7.B 由图乙可知,该时刻质点a位于平衡位置且向y轴正方向运动,由图甲结合“同侧法”可知,该波沿x轴正方向传播,由图甲可知,波长为8 m,由图乙可知,周期为8 s,则波速为v==1 m/s,故A错误;质点a振动4 s,经过了半个周期,质点运动的路程为振幅的2倍,即4 m,故B正确;由图甲结合“同侧法”可知,此时刻质点b的速度沿y轴负方向,故C错误;在t=2 s时,质点a在正的最大位移处,此时a的速度为零,故D错误。故选B。
方法技巧 两类图像问题的处理技巧
(1)波的图像与振动图像外形上很相似,辨别它们最直观的方法是看横坐标是位移x还是时间t。
(2)在利用“带动法”确定质点振动方向时,参考点与被判断点一定要在同一“坡”上。
(3)在利用“微平移法”的时候,重在“微”字,Δt一定要短,Δx一定要小。
(4)求解两种图像结合问题的技巧:从一种图像中找到某一质点的振动信息,再根据该质点的振动信息、题设条件和相应的物理规律推知另一种图像及相关情况。
8.BD 质点起振方向与波源起振方向相同,由图乙可知,x=0.7 m处质点的起振方向向下,则波源起振方向向下,故A错误;由图甲可知,该波的波长为0.4 m,根据图中信息,可知t=0.6 s时,x=0.1 m处的质点位于波谷,故B正确;由题意可知该波的波速为v==1 m/s,可得波的周期T==0.4 s,频率f==2.5 Hz,故C错误;由图可知,波的振幅A=5 cm,根据上述分析可得,波源的振动方程为y=-A sin cm,代入数据可得y=-5 sin (5πt) cm,故D正确。故选B、D。
9.BC 由题图可知波的周期为2 s,波长为36 cm,则波速v==18 cm/s,故A错误;由图乙可知t= s时质点Q向下振动,根据同侧法可知,波沿x轴负方向传播,故B正确;设质点P平衡位置的x坐标为xP。由题图甲知,x=0处y=-=A sin (-30°),因此xP=λ=3 cm,故C正确;再经过t= s,波形沿x轴负方向传播3 m,但质点Q向下振动而不会随波迁移,故D错误。故选B、C。
10.答案 (1) m 40 m/s (2)波峰处 100 cm
解析 (1)根据数学知识可知,P点的横坐标为
xP= m
由题意知波的频率f=10 Hz,波长λ=4.0 m,根据波长、波速和频率的关系可求得波速为v=λf=40 m/s。
(2)波沿x轴正方向传播,根据波的传播特点可判断出x=6.0 m处的质点此时正在平衡位置向y轴正方向运动,故可知波源开始振动的情况为在平衡位置向y轴正方向运动。t=0时,平衡位置在x=6.0 m处的质点刚开始振动,波传播到平衡位置在x=7.0 m处的质点的时间t1==0.025 s
由题知波的周期T==0.1 s
可知x=7.0 m处质点在t=0.15 s时运动的时间为
t2=t-t1=0.125 s=T
故平衡位置位于x=7.0 m处的质点在t=0.15 s时位于波峰处
在0~0.15 s内运动的总路程s=5A=100 cm。
精品试卷·第 2 页 （共 2 页）
()
转载请注明出处卷子答案网-一个不只有答案的网站 » 2024鲁科版高中物理选择性必修第一册同步练习--第1节 波的形成和描述