物理选择性必修 第一册1 波的形成精品测试题

3.1波的形成人教版（  2019）高中物理选择性必修一同步练习

学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________

注意事项:
1.答卷前，考生务必将自己的姓名、准考证号填写在答题卡上。
2.回答选择题时，选出每小题答案后，用铅笔把答题卡对应题目的答案标号涂黑；如需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其他答案标号。回答非选择题时，将答案写在答题卡上，写在试卷上无效。
3.考试结束后，本试卷和答题卡一并交回。

第I卷（选择题）

一、单选题（本大题共7小题，共28.0分）

1. 关于机械振动和机械波，下列叙述正确的是(    )

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，振动质点随波的传播发生迁移
D. 在波的传播中，若振源停止振动，波的传播会立即停止

2. 关于横波与纵波，下列说法中不正确的是(    )

A. 机械波可分为横波和纵波
B. 横波与纵波在固体、液体、气体中都能传播
C. 在纵波中，质点在疏部中心位移为零
D. 在横波中，质点在波谷时动能最小

3. 如图所示为一列沿着轴正方向传播的简谐横波在时刻的波形图。已知这列波的波速。下列说法正确的是(    )

A. 这列波的频率
B. 经过一个周期，处的质点沿着轴正向运动的距离为
C. 在到时间内，处的质点通过的路程是
D. 在时刻，处的质点正在沿着轴负方向运动

4. 波的形式是多种多样的，它赖以传播的空间是充满物质的，也可以是真空。关于机械波和电磁波，下列说法错误的是(    )

A. 机械波在介质中的传播速度由介质的性质决定
B. 电磁波可以是横波，也可以是纵波
C. 机械波和电磁波都能发生干涉现象
D. 在传播过程中，频率不变，波速和波长可能改变

5. 如图所示轴上，波源在原点处，，，时，波源从平衡位置开始竖直向上振动，形成分别沿轴向正方向和负方向传播的简谐横波，时，质点第一次到达最高点，同时质点刚好开始振动．下列说法正确的是(    )

A. 该波的周期为
B. 该波的波速为
C. 时处的质点正在向下运动
D. 若波源停止振动，则、、三点处的质点将同时停止振动

6. 如图所示轴上，波源在原点处，，，。时，波源从平衡位置开始竖直向上振动，形成分别沿轴向正方向和负方向传播的简谐横波，时，质点第一次到达最高点，同时质点刚好开始振动。下列说法正确的是(    )

A. 该波的周期为
B. 该波的波速为
C. 时处的质点正在向下运动
D. 若波源停止振动，则、、三点处的质点将同时停止振动

7. 下列关于机械波的说法正确的是(    )

A. 声波是机械波，其传播方向与介质质点的振动方向垂直
B. 机械波在介质中的传播速度由介质本身的性质决定
C. 介质质点每经过一个周期沿波的传播方向移动一个波长的距离
D. 机械波在传播过程中，越远的质点其振动周期越小

二、多选题（本大题共4小题，共16.0分）

8. 声波与光波有许多可比之处，某同学对此做了一番比较，得到如下结论，你认为正确的是(    )

A. 声波是纵波，而光波是横波
B. 声波的传播依赖于介质，而光可以在真空中传播
C. 声波和光波都能产生反射、折射、干涉、衍射、偏振、多普勒效应等现象
D. 当声波和光波从空气进入水中时，频率保持不变，波长和波速都变小

9. 如图是某绳波形成过程的示意图，、、、为绳上的一系列等间距的质点，绳处于水平方向．质点在外力作用下沿竖直方向做简谐运动，带动、、各个质点依次上下振动，把振动从绳的左端传到右端．时质点开始竖直向上运动，经过四分之一周期，质点开始运动．下列判断正确的是．(    )
    

A. 质点开始振动时的运动方向向下 B. 时质点的加速度方向向下
C. 时质点的运动方向向上 D. 时质点开始运动

10. 如图所示，轴上、处有两个振动周期均为、振幅均为的相同的波源、，时刻同时开始竖直向下振动，产生波长均为沿轴传播的简谐横波。、、分别是轴上、和的三个点，下列说法正确的是(    )
     

A. 时、、三点均已振动 B. 后点的位移始终是
C. 后点的位移始终是 D. 时点的振动方向竖直向下

11. 关于机械振动和机械波，下列说法正确的是(    )

A. 机械波的传播过程是大量介质质点依次重复波源振动的过程
B. 在波的传播过程中，介质质点只振动不随波迁移
C. 在波的传播过程中，介质质点均做受迫振动
D. 横波和纵波都能出现偏振现象

第II卷（非选择题）

三、实验题（本大题共2小题，共18.0分）

12. 如图为利用发波水槽观察到的“波的干涉现象”。甲、乙为两列相互垂直传播的振动情况完全相同的波，实线表示波峰，虚线表示波谷，箭头表示波的传播方向。
     

单选题则图中、二点(    )

A.为振动增强点，此时的振动方向向上

B.为振动增强点，此时的振动方向向下

C.为振动减弱点，位移始终为零

D.为振动减弱点，此时位移为负的最大值

在图中用实线连接相关的一些交点，画出一个振动加强区域用虚线连接相关的一些交点，画出一个振动减弱区域。

13. 如图所示为一列沿轴正方向传播的简谐横波，实线为时刻的波形图，虚线为时的波形图，波的周期，则填正确答案标号(    )

A.波速为

B.比先回到平衡位置

C.在时，点到达波峰位置

D.经过，点经过的路程为

E.在时，点沿轴负方向运动

如图，一直角三棱柱，其中，，长度为，为的中点，为的中点，一光线从面上的点以的入射角射入三棱柱，折射光线经过点。已知光在真空中的传播速度为，求：

三棱柱折射率；

光从开始射入三棱柱到第一次射出所需的时间。

四、计算题（本大题共3小题，共30.0分）

14. 一列简谐波沿轴方向传播，已知轴上和两处质点的振动图像分别如图甲、乙所示，求

此波的振幅、周期；

此波的传播速度

15. 如图所示是一列沿轴传播的机械波图象，实线是时刻的波形图，虚线是经时的波形图，是平衡位置在处的质点。
    求该列波的周期和波速；
    若波速为，则从时刻起质点第二次运动到波峰需多长时间。
16. 如图所示，实线是一列简谐横波在时刻的波形，虚线是这列波在时刻的波形。

若这列波的周期满足，求该波的波速大小

若该波的波速大小，请通过计算判断该波传播的方向。

答案和解析

1.【答案】 

【解析】

【分析】
本题考查对机械波基本知识的理解和掌握情况，明确机械波的基本特点是：“不随波逐流”，频率由波源决定，波速由介质决定。
【解答】
、机械波的产生条件是机械振动在介质中的传播，二个条件必须同时具备，有机械波必有机械振动，但只有机械振动而没有介质时没有机械波，故A错误，B正确；

C、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，并不随波一起迁移，故C错误；

D、波传播的是振动形式和能量；当波源停止振动，波的传播方向上介质中的质点继续振动，所以波的传播不会立即停止，故D错误。

故选：。

2.【答案】 

【解析】

【分析】
本题考查机械波的基本知识，知道波的分类，掌握横波和纵波的特点，知道机械能的传播需要介质．
机械波分纵波和横波两类．机械波不能在真空中传播；在纵波中，质点在疏部中心位移时刻在改变；在横波中质点在波谷时动能最小．
【解答】

A、机械波可分为横波和纵波两类，故A正确。

B、机械能的传播需要介质，横波与纵波在固体、液体、气体中都能传播，故B正确。

C、在纵波中，质点在疏部中心位移时刻在改变，当通过平衡位置时位移才是零，故C错误。

D、在横波中，质点在波谷时速度为零，动能最小，故D正确。

本题选择错误的，故选：。

3.【答案】 

【解析】

【分析】

由图读出波长，由与波速可求出周期与频率；根据质点的位置分析其速度；根据振幅即可明确对应的时间内的路程；根据时间与周期的关系，分析在处质点的位置，确定其运动方向。

本题关键要掌握波速的两个公式和的准确应用，明确波传播的距离为。

【解答】

A.由图知：波长，则波速，可求出周期，则频率为，故A错误。

B.在时，处的质点位于平衡位置，该质点不随着波迁移。故B错误。

C.在到时间内，处的质点振动了两个周期，则通过的路程是，故C错误。

D.在时刻，由波的传播方向可知，处的质点正在沿着轴负方向运动，故D正确。

故选D。

4.【答案】 

【解析】

【分析】

机械波形成要有两个条件：一是机械振动，二是传播振动的介质。有机械振动才有可能有机械波，波的传播速度与质点振动速度没有直接关系。机械波和电磁波都能发生干涉现象。机械波和电磁波在传播过程中，频率不变，波速和波长可能改变。 
该题考查有关波与电磁波的多个知识点，都是记忆性的知识。要求对该部分的知识有牢固的记忆。难度不大。

【解答】

A.机械波在介质中的传播速度由介质的性质决定。故A正确；
B.实验表明，电磁波是横波，能产生偏振现象。故B错误；
C.机械波和电磁波都能发生干涉现象，干涉是波的特有现象。故C正确；
D.波在介质中的传播速度和介质有关，波速可能变化而波的频率不会发生变化，根据，波长也可能发生变化。故D正确。
本题选择错误的。故选B 。

5.【答案】 

【解析】

【分析】
简谐横波分别沿轴向正方向和负方向传播，左右对称，根据质点关于对称的点与质点间的波形求波长，根据波从传到的时间，求出波速，从而求得波的周期。根据时间与周期的关系确定时质点的振动方向。
在机械波的问题中，要抓住各个质点的起振方向与波源的起振方向相同。能根据波形图得到波长和波的传播方向，从而得到波速及质点振动，进而根据周期得到路程。
【解答】
、波从传到的时间为，则波速为。取质点关于对称的点为，、的振动同步。质点第一次到达最高点，质点也第一次到达最高点，同时质点刚好开始向上振动，则有，可得，所以该波的周期为，故A正确，B错误。
C、波传播至质点时需要时间为：，则时质点振动了，而质点一开始向上振动，所以时质点正在向上运动，故C错误。
D、当波源突然停止振动时，由于波是质点间相互带动，并且重复，同时后一个质点比前一个质点滞后，所以离波源近的质点先停止振动，然后才是远的质点停止振动；波的形式仍在质点的振动下传播，故D错误。
故选：。  

6.【答案】 

【解析】

【分析】简谐横波分别沿轴向正方向和负方向传播，左右对称，根据质点关于对称的点与质点间的波形求波长，根据波从传到的时间，求出波速，从而求得波的周期。根据时间与周期的关系确定时质点的振动方向。
在机械波的问题中，要抓住各个质点的起振方向与波源的起振方向相同。
【解答】、波从传到的时间为，则波速为。取质点关于对称的点为，、的振动同步。质点第一次到达最高点，质点也第一次到达最高点，同时质点刚好开始向上振动，则有，可得，所以该波的周期为，故A正确，B错误。
C、时质点振动了，而质点开始向上振动，所以时质点经过平衡位置向上运动，故C错误。
D、当波源突然停止振动时，由于波是使质点间相互带动，并且重复，同时后一个质点比前一个质点滞后，所以离波源近的质点先停止振动，然后才是远的质点停止振动；波的形式仍在质点的振动下传播，故D错误。
故选：。  

7.【答案】 

【解析】

【分析】
本题考查机械波横波与纵波的特点以及传播速度与介质的关系，要注意明确波的传播速度由介质决定，频率由振源决定．：机械波．
对于横波，质点振动的方向总是垂直于波传播的方向．而纵波，质点振动的方向与波传播的方向在同一直线上．
【解答】

A.声波是纵波，其传播方向与介质质点的振动方向平行；故A错误；

B.机械波在介质中的传播速度由介质本身的性质决定，通过不同的介质时，速度发生改变，故B正确；

C.介质中的质点并不随波移动，而是在其平衡位置附近振动；故C错误；

D.机械波的频率等于波源的振动频率，由波源决定的，当它通过不同的介质时，只有频率和周期不会改变。故D错误；

故选：。

8.【答案】 

【解析】

【分析】
光波是电磁波，电磁波是横波，声波属于机械波，是纵波。
机械波传播需要介质，电磁波传播不需要介质。
只有横波才能发生波的偏振现象，干涉和衍射现象是波的特有现象，一切波都能发生干涉和衍射现象。
当波从空气传入水中时，频率不变，根据波速的变化确定波长的变化。
此题考查了声波和光波的特性，采用类比法，类比的学习方法要经常使用，通过类比，抓住不同知识的共同点与不同点，防止产生似是而非的认识。
【解答】
A.电磁波是横波，光波属于电磁波，故光波是横波，声波属于机械波中的纵波，故A正确；
B.机械波和电磁波的本质上是不同的，机械波不能在真空中传播，而电磁波能在真空中传播，即声波的传播需要介质，光的传播可以在真空中传播，故B正确；
C.声波和光波都能产生反射、折射、干涉、衍射、多普勒效应等现象，当只有横波产生偏振现象，即光波可以产生偏振现象，故C错误；
D.当声波和光波从空气中进入水中时，声波速度变大，光波速度变小，频率不变，根据，光波的波长变小，声波的波长变大，故D错误。
故选AB。  

9.【答案】 

【解析】解：、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，故A错误；
B、经过质点回到平衡位置，质点开始向上振动，质点在平衡位置上方，所以加速度的方向向下，故B正确；
C、时质点振动到负的最大位移处，质点开始振动，之间的质点在平衡位置上方，之间的质点处于“下坡路”上，振动方向都向上，故C正确；
D、时质点开始运动，D错误。
故选：。
根据后一个质点重复前一个质点的振动，可知每一个质点开始振动的时候都和波源起振的情况相同；
掌握简谐波传播过程中，“后一个质点重复前一个质点的振动”、“一个周期内质点通过的路程为”是解决此类问题的关键所在。
 

10.【答案】 

【解析】A.两波源的振动周期均为：，产生波长均为：，由，可知，它们的波速为：，时刻同时开始竖直向下振动，当经过时，两波传播的距离均为：，而到两波源距离为，则点还没振动，故A错误；
B.由上分析可知，当后，、、三点均已振动，由于到两波源距离相等，因此总处于振动加强，则位移可能最大，即为，也可能最小，即为，故B错误；
C.当后，点已振动，而点到两波源的距离差为：，此值是半个波长的奇数倍，因此点处于振动减弱，由于它们的振幅相等，则其位移始终是，故C正确；
D.由于间距为：，且波速为：，那么在时，波源刚好传到点，而波源传到点的时间为：，因此在时，波源使点已振动的时间，即完成了个波形，依据波的叠加原理，则时点的振动方向竖直向下，故D正确。
 

11.【答案】 

【解析】

【分析】
本题考查了对机械波的掌握情况，要注意明确机械波产生的条件是振源与介质；质点不随波迁移，且质点的振动方向与波的传播方向来区分横波与纵波。
机械波形成要有两个条件：一是机械振动，二是传播振动的介质；有机械振动才有可能有机械波，明确波的产生以及传播规律的应用；横波可以发生偏振现象，纵波不会发生偏振现象。
【解答】
A.机械波传播过程中，介质中的质点依次重复波源的振动形式，故A正确；
B.在波的传播过程中，介质质点只振动，不随波迁移，故B正确； 
C.在波的传播过程中，介质质点做受迫振动，故C正确； 
D.只有横波会出现偏振现象，纵波不会出现偏振现象，故D错误。 
故选ABC。  

12.【答案】。 

【解析】

【分析】
波峰与波峰叠加，波谷与波谷叠加，为振动加强点；波峰与波谷叠加，为振动减弱点．加强点的连线为振动加强区，减弱点的连线为振动减弱区
解决本题的关键掌握波峰与波峰叠加，波谷与波谷叠加，为振动加强点；波峰与波谷叠加，为振动减弱点．加强点的连线为振动加强区，减弱点的连线为振动减弱区
【解答】
波峰与波峰叠加，波谷与波谷叠加，点为振动加强点，此时速度为零，位于位移为负的最大值波峰与波谷叠加，为振动减弱点点处于减弱点的连线上，如图黑线所示即在减弱区内，所以点为振动减弱点，故C正确，D错误。
波峰与波峰叠加，波谷与波谷叠加，即为振动加强点，如红线所示波峰与波谷叠加，即为振动减弱点，如黑线所示。
故选：。  

13.【答案】分

由题意可知人射角，折射角，画出光路图如图所示：

由折射定律有

解得

由题意结合反射定律可知

设光从三棱柱射向空气的临界角为

由，可知光射到面上发生全反射

光射到面上的人射角，则光能从面上射出三棱柱

由几何关系可知

光在三棱镜中的传播速度

则光在三棱镜中传播时间

【解析】

【分析】
根据波的图象可得振幅与波长，根据即可求出波速；根据质点振动时间与周期的关系判断出质点所在的位置，从而即可确定质点的速度与加速度的情况。
本题的关键是掌握波动的规律及质点振动规律，能综合应用解题。

【解答】
A.横波沿轴正方向传播，由于波的周期，经过，传播距离，则波速，故A正确
B.时，质点由波峰向平衡位置振动，质点沿轴正方向向平衡位置振动，故B比先回到平衡位置，故B错误
C.波长，则传播距离，则传播时间为，解得，在时，振动了，波传播了，根据波形平移可知，点到达波峰位置，故C正确
D.经过，则点振动了，故D正确
E.时，质点振动了，则点回到波峰位置，速度为零，故 E错误。
故选：。
画出光路图，根据几何关系和折射定律求出三棱柱折射率；
根据光的全反射和几何关系求出光从开始射入三棱柱到第一次射出所需的时间。  

14.【答案】解：由图可以看出，振幅；周期
由图可知，时刻，的质点在正向最大位移处，的质点在平衡位置向轴负方向运动，
所以当简谐波沿轴正向传播时，两质点间距离为，
当波沿轴负方向传播时，两质点间距离为，其中，，
因为，所以
因为，所以
波沿轴正方向传播时：
波沿轴负方向传播时： 

【解析】根据振动图象可以直接看出振幅和周期；
由振动图象读出周期，根据处质点和质点的振动图象，分析状态与位置关系，找出波长的通项，求出波速的通项。
解决本题的关键要理解波的周期性，即重复性，写出波长的通项，由此还得到波速的特殊值。
 

15.【答案】解：由图可得：波长；
若波向右传播，则波的传播距离，故；所以，周期，波速；
若波向左传播，则波的传播距离，故；所以，周期，波速；
波速，即，故周期波向左传播，那么，时刻质点在平衡位置向下振动；
所以，从时刻起质点第二次运动到波峰所需时间；
答：若波向右传播，该列波的周期为，波速为；若波向左传播，该列波的周期为，波速为；
若波速为，则从时刻起质点第二次运动到波峰需。 

【解析】机械振动问题中，一般根据振动图或质点振动得到周期、质点振动方向；再根据波形图得到波长和波的传播方向，从而得到波速及质点振动，进而根据周期得到路程。
根据波的传播方向得到传播距离和波长的关系，即可得到波速及时间间隔和周期的关系，从而求得周期；
根据波速得到波的传播方向及周期，再根据传播方向得到质点振动方向，从而由周期求得时间。
 

16.【答案】 解：由题图可知，该波的波长为，
如波向轴的正方向传播：得到：，
因为，所以，，，
如波向轴的负方向传播，，则周期为： 
因为，所以，，；
如波向轴正方向传播，则，  
解得，是整数，符合题意；
如波向轴的负方向传播，则， 
解得，不是整数，不符合题意
则波向轴的正方向传播。 

【解析】分别对波向右传播以及向左传播两种情况，分析波传播的距离与波长的关系，根据分析周期的表达式，根据题中所给的时间与周期的关系分析求得波速。
将题中所给的波速代入波速表达式中，求出来的为正整数，则符合题意，从而判断波的传播方向。
解决该题的关键是掌握用平移法分析求解波传播的距离与波长的关系，注意该题要考虑波向轴正向传播和负向传播两种情况，熟记波速与波长的关系式。