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1.波的形成和传播
基础巩固
1 关于机械波,下列说法正确的是( )
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
D.各质点也随波的传播而迁移
解析:振源的振动使其周围质点依次振动,之所以能依次振动下去,就是依靠了相邻质点间的相互
作用力;沿波的传播方向,后一质点的振动必滞后于前一质点的振动;质点只在平衡位置附近振动,
并不随波迁移。
答案:ABC
2 有关纵波与横波,下列说法正确的是( )
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:不论振源沿水平方向振动,还是竖直方向振动,只要振动方向与波的传播方向垂直,则为横波;
振动方向和波的传播方向在一条直线上,则为纵波。因此 C 项正确。
答案:C
3 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2
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:两宇航员面对面讲话却无法听到,说明声波有振源却传播不出去,即缺乏声波传播的另一条
件,没有介质,故选项 B 正确。
答案:B
4 在敲响古刹的大钟时,会发现,停止对大钟的撞击后,大钟仍“余音未绝”,分析其原因有( )
A.大钟的回声
B.大钟继续振动
C.人的听觉发生“暂留”的原因
D.大钟虽然停止振动,但空气仍继续振动
解析:停止对大钟的撞击,大钟仍然振动,继续形成声波,所以大钟仍“余音未绝”,选项 B 正确。
答案:B
5 若某介质中有一列简谐横波传播,则介质中质点的振动方向与波的传播方向间的夹角为( )
A.30° B.45°
C.60° D.90°
答案:D
6 关于机械振动和机械波,以下说法正确的是( )
A.要产生机械波,有波源就可以
B.要产生机械波,必须要有波源和介质
C.要产生机械波,有介质就可以
D.要产生机械波,不需要有波源和介质3
答案:B
7AB 为一弹性绳。设法在绳上传播一个脉冲的波,如图所示。若波从 A 向 B 传播,则绳上质点开
始起振的速度方向是 ;若波从 B 向 A 传播,则绳上质点开始起振时,质点振动的速度方向
是 。
解析:根据波的形成过程,前质点依次带动后质点,且都重复振源的振动。若由 A 向 B 传播,则 B 刚
开始振动时,B 左侧的相邻质点比 B 先振动,并且位置在 B 的下方,所以 B 应该向下振;若从 B 向 A 传
播,则质点刚开始振动时,速度方向向上。
答案:向下 向上
8 沿绳向右传播的一列横波如图所示,在图上速度最大的点是第 点和第
点。除去第 1 点外,加速度最大的点是第 点,此质点此时处在波的
位置。正在向上振动的质点是 。
解析:波向右传播,介质中左边的质点带动右边的质点振动,故 2、3、4 质点向下振动,6、7 质点向
上振动。如题图时刻 3、7 两质点在平衡位置,速度最大,1、5 两质点在最大位移处,加速度最大。
答案:3 7 5 上方最大位移处 6、7
能力提升
1 如图所示,一绳波在某一时刻的波形,已知质点 F 此时的运动方向如图所示,则( )4
A.波向右传播
B.质点 H 与 F 的运动方向相同
C.质点 B 比质点 A 先回到平衡位置
D.此时质点 D 的加速度为零
解析:由 F 点向下运动,利用“带动看齐法”可判断波向左传播,由传播方向再判断各质点振动方
向。
答案:CD
2 下图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1
4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 = T
2时质点6 的速度方向向下
C.t = 3T
4 时质点10 的运动方向向上
D.t=T 时质点 16 开始运动
解析:介质中各质点开始振动时的振动方向和振源开始振动时的振动方向相同,A 不对;经过 t = T
2
质点1 回到平衡位置,质点 9 开始向上振动,质点 5 振动到正的最大位移处,根据带动法可知,质点 6
在平衡位置上方,向上振动,即速度的方向向上,B 错;t = 3T
4 时质点1 振动到负的最大位移处,质点 9
振动到正的最大位移处,质点 13 开始振动,5~13 之间的质点在平衡位置上方,9~13 之间的质点振动
方向都向上,C 对;t=T 时质点 17 开始运动,D 不对。
答案:C5
★ 3 某地区地震波中的横波和纵波传播速率分别约为 4 km/s 和 9 km/s。一种简易地震仪由竖
直弹簧振子 P 和水平弹簧振子 H 组成(如图)。在一次地震中,震源在地震仪下方,观察到两振子相
差 5 s 开始振动,则 ( )
A.P 先开始振动,震源距地震仪约 36 km
B.P 先开始振动,震源距地震仪约 25 km
C.H 先开始振动,震源距地震仪约 36 km
D.H 先开始振动,震源距地震仪约 25 km
解析:横波速度小于纵波速度,所以 P 先开始振动。由 s
v横
+ Δt = s
v纵
,可得s=36km,则 A 项正确,B、
C、D 项错误。
答案:A
4 一列波在介质中向某一方向传播,右图为此波在某一时刻的波形,并且此时振动还只发生在 M、N
之间,已知此波的周期为 T,Q 质点速度方向在波形中是向下的,下列说法正确的是( )
A.波源是 M,由波源起振开始计时,P 点已经振动时间 T
B.波源是 N,由波源起振开始计时,P 点已经振动时间3
4T
C.波源是 N,由波源起振开始计时,P 点已经振动时间T
4
D.波源是 M,由波源起振开始计时,P 点已经振动时间T
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解析:由于此时 Q 质点向下振动,且 Q 质点右方邻近质点在 Q 质点下方,则波向左传播,N 是波源。
振动从 N 点传播到 M 点,经过一个周期,又因从波源 N 起振开始计时,需经3
4T,P点才开始起振,故 P 质
点已振动了T
4,选项C 正确。
答案:C
★ 5 弹性绳沿 x 轴放置,左端位于坐标原点,用手握住绳的左端,当 t=0 时使其开始沿 y 轴做振幅
为 8 cm 的简谐振动,在 t=0.25 s 时,绳上形成如图所示的波形,则该波的波速为
cm/s;在 t= s 时,位于 x2=45 cm 处的质点 N 恰好第一次沿 y 轴正向通过平衡位置。
解析:波的传播速度 v = x
t = 5 × 10-2
0.25 m/s=0.2m/s=20cm/s。绳上的每个质点刚开始振动的方向是沿
y 轴负方向,故波传到 N 点所用的时间为 t1 = x2
v = 45
20s=2.25s,所以质点 N 第一次沿 y 轴正向通过平
衡位置时,t=t1 + T
2 = 2.75s。
答案:20 2.75
6 细绳的一端在外力作用下从 t=0 时刻开始上下振动,激发出一列横波,在细绳上选取 15 个点,
图甲为 t=0 时刻各点所处的位置,图乙为 t = T
4时刻的波形(T为波的周期)。 在图丙中画出t = 3T
4
时刻的波形。7
解析:机械波在传播过程中,介质中的质点都在各自的平衡位置附近振动,时间上依次滞后。从波
形上看出,在 t = T
4时刻第4 个质点才开始振动,则在 t = 3T
4 时刻第10 个质点刚开始振动,此时第 4
个质点已振动了T
2的时间回到了自己的平衡位置,第 1 个质点到达下方最大位移处,新的波形如答案
图所示。
答案:如图所示