高中人教版 (2019)第三章机械波1 波的形成课后练习题

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这是一份高中人教版 (2019)第三章机械波1 波的形成课后练习题

波的形成(25分钟·60分)一、选择题(本题共6小题，每题6分，共36分)1．下列现象中属于机械波的是(　　)A．风吹过麦田时形成的滚滚麦浪B．船驶过平静的湖面，湖面上形成的水波C．团体操中演员们此起彼伏形成的人浪D．在船摇晃时，船上的乘客都一起左右摇晃【解析】选B。当物体的某一部分发生振动时，其余各部分由于质点的相互作用也会相继振动起来，物质本身没有相应的大块的移动，所以麦子的运动形成的不是波，故A错误；水波是由于水之间相互带动而传播的，故属于波，故B正确；人浪是由于演员有节奏地起立和下蹲形成的，没有振动形式的传播和带动，故C错误；乘客左右摇晃为机械振动，不是机械波，故D错误。故选B。2．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，就一定会激发机械波B．如果振源停止振动，它所引起的波动也立即停止C．质点振动的方向总是垂直于波传播的方向D．介质中每个质点开始振动的方向一定与振源开始振动的方向相同【解析】选D。形成机械波的条件：一是机械振动；二是有传播振动的介质。没有机械振动，一定没有机械波；有机械振动不一定有机械波，还要有传播振动的介质；但如果没有机械振动则一定没有机械波，故A错误；振源停止振动时，它引起的波在介质中仍继续向前传播，故B错误；机械波有横波和纵波两类，对于横波，质点的振动方向总与波的传播方向垂直。对于纵波，质点振动方向与波的传播方向在同一直线上，故C错误；波在传播中介质中的各点相互带动，所以介质中每个质点开始振动的方向一定与振源开始振动的方向相同，故D正确。3．以下关于波的说法中，不正确的是(　　)A．在波的传播过程中，介质中的质点不随波的传播方向迁移B．波的传播过程是质点振动形式的传递过程C．机械振动在介质中的传播形成机械波D．质点的振动速度就是波速【解析】选D。在波的传播过程中，介质中的质点只在自己平衡位置附近振动，而不随波的传播方向迁移，选项A正确，不符合题意；波的传播过程是质点振动形式的传递过程，选项B正确，不符合题意；机械振动在介质中的传播形成机械波，选项C正确，不符合题意；质点的振动速度与波速是两个不同的概念，两者不相同，选项D错误，符合题意。本题选不正确的，故选D。4．横波和纵波的区别是(　　)A．横波中的质点做的是振动，纵波中的质点是沿波传播的方向运动B．横波的传播速度一定比纵波慢C．横波形成波峰和波谷，纵波形成疏部和密部D．横波中质点的振动方向与波的传播方向在同一条直线上，纵波中质点的振动方向与波的传播方向垂直【解析】选C。物理学中把质点的振动方向与波的传播方向垂直的波称作横波；把质点的振动方向与波的传播方向在同一直线上的波称作纵波，对于纵波质点的运动方向与波的传播方向可能相同，也可能相反，故A、D错误；波速与介质有关，与横波或纵波无关，故B错误；横波形成波峰和波谷，纵波形成疏部和密部，故C正确。5．波在传播过程中，下列正确的说法是(　　)A．介质中的质点随波迁移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随波传递【解析】选B。介质中的质点只在自己平衡位置上下振动，而不随波迁移，选项A错误；波源的振动能量随波传递，选项B正确；振动质点的频率等于波源的振动频率，不随着波的传播而减小，选项C错误；波的振动是传播能量的形式，并不是靠振动质点的迁移来传播，故D错误；故选B。6．将一部手机调在接收信号就发出声响并且振动的状态，然后将这部手机放在密封的玻璃罩内，当我们抽掉玻璃罩内的空气后，再发出信号呼叫该手机，你可以发现(　　)A．手机发出声音同时振动B．手机发出声音但是不振动C．手机没有发出声音也不振动D．手机没有发出声音但是在振动【解析】选D。声音是由物体的振动产生的，声音的传播需要介质，声音在真空中不能传播，所以抽掉玻璃罩内的空气后，声音传播不出来；电磁波传递不需要介质，手机可以收到信号并振动，故能发现手机没有发出声音但是在振动，故D正确，A、B、C错误。【加固训练】下列关于机械波的说法中，错误的是(　　)A．机械波的传播方向就是波中质点迁移的方向B．机械波的传播方向就是振动能量传递的方向C．机械波传播的是振动这种运动形式，质点并不随波迁移D．波不但能传递能量，也能传递信息【解析】选A。在机械波形成的过程中，介质中各质点只在各自的平衡位置附近做振动，传播方向与振动方向可以垂直(横波)，也可以平行(纵波)，故A错误；机械波在传播振动形式的过程中，同时将能量由近及远传递，传播方向就是振动的能量传递的方向，故B正确；机械波传播的是振动这种运动形式，质点并不随波迁移，故C正确；机械波不但能传递能量，而且能传递信息，如声波，故D正确；本题选错误的，故选A。二、非选择题(24分。要有必要的文字说明和解题步骤，有数值计算的要标明单位)7．(12分)如图所示是一列向右传播的横波，请说出这列波中a、b、c、d…h等质点这一时刻的速度方向。【解析】由波的形成特点可知，介质中先振动的质点将带动它后面的质点振动，后面质点的振动是前面质点振动的重复，比较沿波传播方向上相邻的两质点，可知后面质点的振动状态总是滞后于前面的质点。此题中质点c和g此时在最大位移处，速度为零，无速度方向可言，若以此时最大位移处的c点为参考点，由波的传播方向和传播的特点可知d点相对于c点为后一质点，d点的振动滞后于c，要追随移动到负的最大位移处，所以速度方向向下，e、f依次跟上，速度都向下；b的振动超前，已从负的最大位移回振，所以速度向上；a超前b，已回到平衡位置，速度最大也向上；同理以g为参考点，可知h点速度向上。答案：a、b、h向上，c、g速度为零，d、e、f向下【总结提升】绳波理解三个关键点(1)结合绳波特点，记住绳波是横波。(2)结合绳波形成过程，理解好各质点“依次、带动、重复”的含义。(3)结合绳波的传播特点，理解所有波的传播实质，即传播振动形式和传递波源的能量。8．(12分)如图所示是某绳波形成过程的示意图，质点1在外力作用下垂直直线方向做简谐运动，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＝ eq \f(T,4) 时，1质点到达最上方，5质点开始向上运动，问：(1)t＝ eq \f(T,2) 时，质点8、12、16的运动状态(是否运动、运动方向)如何？(2)t＝ eq \f(3T,4) 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】各质点在各时刻的情况，如图所示。(1)由乙图可知，t＝ eq \f(T,2) 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＝ eq \f(3T,4) 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。由于质点间的相互作用，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。答案：见解析 (15分钟·40分)9．(6分)在日本近海地震引发的海啸，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【解析】选B。在波源停止振动时，介质中的其他质点仍在振动，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；由于震源引起的机械振动带动与其相邻的其他质点的振动，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地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；海水的波动既有横波也有纵波，地震波既有横波也有纵波，故C错误；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。10．(6分)图中展示了一张骨牌倒下时引起的相邻骨牌依次倒下的照片，以及一阵风吹过麦地形成的麦浪滚滚的景象。关于骨牌和麦浪的运动，下列说法正确的是(　　)A. 骨牌的运动形成了波，麦子的运动形成的不是波B．麦子的运动形成了波，骨牌的运动形成的不是波C．麦浪和骨牌的运动都形成了波D．麦浪和骨牌的运动都没有形成波【解析】选A。当物体的某一部分发生振动时，其余各部分由于质点的相互作用也会相继振动起来，物质本身没有相应的大块的移动，所以骨牌的运动形成了波，麦子的运动是由于风力，形成的不是波。所以A正确，B、C、D错误。11.(6分)(2021·南通高二检测)“蜻蜓点水”是常见的自然现象，蜻蜓点水后在水面上会激起波纹。某同学在研究蜻蜓运动的过程中获得一张蜻蜓点水的俯视照片，该照片记录了蜻蜓连续三次点水过程中激起的波纹，其形状如图所示。由图分析可知(　　)A．蜻蜓第一次点水处为A点B．蜻蜓第一次点水处为B点C．蜻蜓飞行的速度大于水波传播的速度D．蜻蜓飞行的速度小于水波传播的速度【解析】选C。在同一时刻观察时，越先激起的波纹扩散开来的半径越大，因C的半径大于A的半径，说明蜻蜓第一次点水处为C点，故A、B错误；若蜻蜓飞行速度与水波速度相同，那么蜻蜓点水会在上一个水波边线上，而水波以相同速度运动，所以每个圆都应内切。由题图可知，后击水产生的波纹超过先击水产生波纹，说明蜻蜓飞行速度大于水波传播速度，C正确，D错误。【加固训练】一次小张去公园游玩，他向一处平静的水面丢进一颗石子，激起一圈圈水波，小张观察到，石子落点平静后，远处的水波依然在向更远扩散，下列说法错误的是(　　)A．石子落点处的水振动后，引起相邻的水依次振动形成了水波B．石子落点处的水迁移到了远处，所以远处的水波可以继续传播C．波源停止振动后，水波仍旧可以传播D．波源停止振动后，远处的水由于获得了能量，所以还可以振动【解析】选B。石子落点处的水振动后，由于质点间相互作用，所以引起相邻的水依次振动形成了水波，故A正确；质点只在平衡位置附近振动，不随波迁移，故B错误；机械波传播的是机械振动的形式、能量，所以波源停止振动后，水波仍旧可以传播，随波传到的地方，质点还可以振动，故C、D正确。12．(22分)资料记载，海啸波是重力长波，波长可达100千米以上，它的传播速度等于重力加速度g与海水深度乘积的平方根，使得在开阔的深海区低于几米的一次单个波浪，到达浅海区波长减小，振幅增大，掀起10～40米高的拍岸巨浪，有时最先到达海岸的海啸可能是波谷，水位下落，暴露出浅滩海底；几分钟后波峰到来，一退一进，造成毁灭性的破坏。(1)在深海区有一海啸波(忽略海深度变化引起的波形变化)如图甲，实线是某时刻的波形图，虚线是t＝900 s后首次出现的波形图。已知波沿x轴正方向传播，波源到浅海区的水平距离s1＝1.08万千米，求海啸波到浅海区的时间t1；(2)在浅海区有一海啸波(忽略海深度变化引起的波形变化)如图乙，波从进入浅海区到到达海岸的水平距离为s2，写出该海啸波的表达式和波谷最先到达海岸的关系式。【解析】(1)由图甲得：λ1＝240 km，依题意有：t＝ eq \f(3,4) T，v1＝ eq \f(λ1,T) ，s1＝v1t1，解得：t1＝15 h(2)由图像乙得波的振幅A＝20 m，波长λ2＝40 km由t＝ eq \f(3,4) T得波的周期：T＝1 200 s又ω＝ eq \f(2π,T) ，且y＝A sin ωt，解得波的表达式：y＝20sin eq \f(π,600) t (m)，海啸波在浅海区的传播速度：v2＝ eq \f(λ2,T) ＝ eq \f(100,3) m/s，波谷最先到达海岸的关系式：s2＋ eq \f(1,4) λ2＝v2t′，解得波谷最先到达海岸的时间：t′＝ eq \f(3s2,100) ＋300(s)答案：(1)15 h(2)y＝20sin eq \f(π,600) t (m)　t′＝ eq \f(3s2,100) ＋300(s)【加固训练】如图为一列简谐波在某时刻的波形图，a、b、c、d为介质中的四个质点。a在波峰，d在波谷，c在平衡位置，b的位移大小等于振幅的一半，四个质点的加速度大小分别为aa、ab、ac、ad，它们的速度大小分别为va、vb、vc、vd，四个质点的振幅大小为Aa、Ab、Ac、Ad，则(　　)A．acab>aa＝ad＝0C．va＝vd>vb>vcD．va＝vd