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    3.1 波的形成-2023-2024学年高二物理上学期同步学案+典例+练习(人教版选择性必修第一册)
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    高中物理人教版 (2019)选择性必修 第一册1 波的形成优秀课后作业题

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    这是一份高中物理人教版 (2019)选择性必修 第一册1 波的形成优秀课后作业题,文件包含31波的形成解析版docx、31波的形成原卷版docx等2份试卷配套教学资源,其中试卷共24页, 欢迎下载使用。

    3.1 波的形成
    基础知识梳理

    一、波的形成和传播
    1.波:振动的传播称为 ,简称波.
    2.波的形成和传播(以绳波为例)
    (1)一条绳子可以分成一个个小段,一个个小段可以看做一个个相连的 ,这些质点之间存在着相互作用.
    (2)当手握绳端上下振动时, 带动相邻质点,使它也上下振动。这个质点又带动更远一些的质点……绳上的质点都跟着 起来,只是后面的质点总比前面的质点 一些开始振动.
    二、横波和纵波

    定义
    标志性物理量
    实物波形
    横波
    质点的振动方向与波的传播方向相互 的波
    (1)波峰:凸起的最高处
    (2)波谷:凹下的最低处

    纵波
    质点的振动方向与波的传播方向在 上的波
    (1)密部:质点分布 的位置
    (2)疏部:质点分布 的位置


    三、机械波
    1.介质
    (1)定义:波借以传播的物质.
    (2)特点:组成介质的质点之间有相互作用,一个质点的振动会引起相邻 的振动.
    2.机械波:机械振动在介质中传播,形成了 .
    3.机械波的特点
    (1)介质中有机械波传播时,介质本身并不随波一起传播,它传播的只是 这种运动形式.
    (2)波是传递 的一种方式.
    (3)波可以传递 .
    典型例题分析

    考点一:产生波的机械条件
    【例1】“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
    【变式练习】
    1.手机A的号码是133××××0002,手机B的号码是133××××0008.手机A呼叫手机B时,手机B发出响声且屏上显示手机A的号码“133××××0002”,若将手机A置于一透明真空玻璃罩中,用手机B呼叫手机A,则玻璃罩外面的人发现手机A(  )
    A.发出响声,并显示手机B的号码“133××××0008”
    B.不发出响声,但显示手机B的号码“133××××0008”
    C.不发出响声,但显示手机A的号码“133××××0002”
    D.既不发出响声,也不显示号码
    2.把闹钟悬放在密闭的玻璃罩内,在玻璃罩外仍然可以听到闹钟的铃声,但如果将罩内空气抽去,就听不到闹钟的铃声,这说明(  )
    A.声波是纵波
    B.抽去罩内的空气后,闹钟不再运转了
    C.气体、液体和固体都能传播声音
    D.声波不能在真空中传播
    考点二:机械振动和机械波的关系
    【例2】关于机械振动与机械波,下列说法不正确的是(  )
    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.机械波在介质中传播的速度由介质本身决定
    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
    【变式练习】
    1.关于机械波的传播,下列说法正确的是(  )
    A.机械波可在真空中传播
    B.机械波从一种介质传入另一种介质,频率不变
    C.机械波的传播方向与介质的振动方向一定沿同一直线
    D.机械波的传播方向与介质的振动方向一定垂直
    2.振动和波的关系,下列几种说法中正确的是(  )
    A.一个机械振动的图象,能够反映多个质点的运动情况
    B.物体做机械振动,一定产生机械波
    C.波的传播速度等于振源的振动速度
    D.波在介质中的传播,频率与介质性质无关,仅由振源决定
    考点三:机械波中质点振动的特点
    【例3】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,由波的形成及图可知,下列说法中正确的是(  )

    A.质点1带动质点2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
    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,振动周期不相同
    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
    【变式练习】
    1.关于振动和波,下列说法正确的是(  )
    A.有机械波必有振动
    B.纵波中,质点的振动方向与波的传播方向垂直
    C.纵波中,波水平向右传播,各个质点一定上下振动
    D.波源停止振动时,介质中的波动立即停止
    2.如图所示,0、1、2、…、9为弹性介质中间隔相等的若干连续质点,t=0时刻,0点从平衡位置开始向上做简谐运动,当0点第1次达到正向最大位移处时,2点开始振动。下列说法正确的是(  )

    A.2点开始振动的方向向下
    B.经过一段时间,1点运动到5点的位置
    C.9点开始振动后,其振动情况与1点完全相同
    D.0点的振动频率大于后面所有点的振动频率
    方法探究

    一、波的形成、传播及特点
    1.机械波的形成与传播

    2.波的特点
    (1)振幅:像绳波这种一维(只在某个方向上传播)机械波,若不计能量损失,各质点的振幅相同.
    (2)周期(频率):各质点都在做受迫振动,所以各质点振动的周期(频率)均与波源的振动周期(频率)相同.
    (3)步调:离波源越远,质点振动越滞后.
    (4)运动:各质点只在各自的平衡位置附近振动,并不随波迁移.各质点的起振方向都与波源开始振动的方向相同.
    (5)实质:机械波向前传播的是振动这种运动形式,同时也可以传递能量和信息.
    二、横波和纵波的区别
    (1)质点的振动方向与波的传播方向的关系不同:横波中,质点的振动方向与波的传播方向垂直;纵波中,质点的振动方向与波的传播方向在同一条直线上.
    (2)传播介质不同:横波只能在固体介质中传播;纵波在固体、液体和气体中均能传播.
    (3)特征不同:横波中交替、间隔出现波峰和波谷;纵波中交替、间隔出现密部和疏部.
    三、振动与波的关系
    1.区别
    (1)研究对象不同——振动是单个质点在平衡位置附近的往复运动,是单个质点的“个体行为”;波动是振动在介质中的传播,是介质中彼此相连的大量质点将波源的振动传播的“群体行为”.
    (2)力的来源不同——产生振动的回复力,可以由作用在物体上的各种性质的力提供;而引起波动的力,则总是联系介质中各质点的弹力.
    (3)运动性质不同——振动是质点的变加速运动;而波动是匀速直线运动,传播距离与时间成正比.
    2.联系
    (1)振动是波动的原因,波动是振动的结果;有波动必然有振动,有振动不一定有波动.
    (2)波动的性质、频率和振幅与振源相同.
    课后小练

    一、单选题
    1.关于介质中质点的振动方向和波的传播方向,下列说法中正确的是(  )
    A.在横波中二者方向有时相同 B.在横波中二者方向一定相同
    C.在纵波中二者方向有时相同 D.在纵波中二者方向一定不同
    2.关于振动和波的关系,下列说法正确的是(  )
    A.有机械波必有振动 B.有机械振动必有波
    C.离波源远的质点振动周期长 D.波源停止振动时,介质中的波动立即停止
    3.在同一种均匀介质中,当中心波源O的振动频率逐渐减小时,可能的波形图为(  )
    A. B.
    C. D.
    4.一列机械波在x轴上传播,某时刻的波形图如图所示,a、b、c为三个质点,a正在向上运动。由此可知(   )

    A.该波沿x轴负方向传播
    B.该时刻,c正在向上运动
    C.该时刻以后,b比c先到达平衡位置
    D.该时刻,b的速率比c的速率大
    5.关于机械振动及机械波说法正确的是(  )
    A.机械振动的物体在振动过程经过平衡位置时合力为零
    B.有机械振动就一定有机械波
    C.机械波在传播过程中,介质中的质点随波移动
    D.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
    6.机械波在介质中传播时,下列说法中错误的是(  )
    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,波传播过程中,各质点均做受迫振动
    C.后一质点的振动必定落后于前一质点
    D.各质点也随波的传播而迁移
    7.如图所示是某绳波形成过程的示意图,1、2、3、4……为绳上的一系列等间距的质点,绳处于水平方向。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,经过四分之一周期,质点5开始运动。下列判断正确的是(  )

    A.质点6开始振动时的运动方向向下
    B.t=时质点6的速度方向向下
    C.t= 时质点10的运动方向向上
    D.t=T时质点16开始运动
    8.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
    二、多选题
    9.关于机械波的概念,下列说法正确的是(  )
    A.质点振动的方向总是垂直于波传播的方向
    B.横波和纵波可同时存在于介质中
    C.机械波传播能量,也传递振动信息
    D.横波中质点不随波迁移,纵波中质点随波迁移
    10.关于机械波,下列说法正确的是(  )
    A.机械波的传播方向就是介质中质点的振动方向
    B.机械波传播的是振动这种运动形式,质点并不随波迁移
    C.机械波的传播伴随着振动能量的传递
    D.波不但能传递能量,也能传递信息
    11.地壳深处的岩层活动产生强烈震动而引发地震。地震波的纵波传播速度较快,约为6km/s;横波传播速度较慢,约为4km/s。2022年3月26日在青海某无人区发生6.0级地震,震源深度10 km。地震发生后距震源163 km的嘉峪关市震感强烈。则以下说法正确的是(  )
    A.震源的正上方,地震波的纵波会引起地面物体上下跳动,横波会引起地面上物体水平晃动
    B.地震波的横波在介质中传播时,介质中的质点会沿波的传播方向运动,从而导致房屋倒塌
    C.嘉峪关市的防震减灾机构有约13.6秒的时间提前预警更具破坏性的横波何时到达
    D.建筑物的固有周期与地震波的振动周期越接近,建筑物受到的损伤就越小
    12.关于机械波和机械振动的叙述正确的是(  )
    A.有机械振动必有机械波
    B.有机械波必有机械振动
    C.在波的传播中,如振源停止振动,波的传播不会立即停止
    D.在波的传播中,振动的质点随波的传播发生迁移
    三、填空题
    13..如图所示是一列简谐波沿x轴正方向传播的某时刻的波形图,a是正向最大位移处,b恰好处于平衡位置,经过Δt=时间,a、b两个质点所通过的路程的关系是sa________sb。(选填“<”“>”或“=”)

    14.下图是某绳波形成过程示意图,1、2、3、4……为绳上的一系列等间距的质点,绳处于水平方向.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,质点振动周期为T.经过四分之一周期,质点5开始运动,此时质点1对其平衡位置的位移为6cm.则当t=时质点5的运动方向为_________,当t=时质点9运动的路程为_________cm .

    15.P、Q是一列简谐横波中的两个质点,它们的平衡位置相距30 m,各自的振动图象如图中的实线和虚线所示,且P、Q之间的距离小于一个波长,求:

    ①若P比Q离波源近,该波的波长;
    ②若Q比P离波源近,该波的速度.
    四、解答题
    16.如图甲所示为波源1的振动图像,图乙为均匀介质中一些均匀分布等间距的质点在t=1 s时的振动状态,其中质点4刚开始振动。请在图丙中画出t=5 s时质点的振动状态。






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