高中物理沪科版 (2019)选择性必修 第一册第3章 机械波3.1 机械波的产生课后练习题

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1．对于机械振动和机械波，下列说法正确的是（ ）
A．有波一定有振动
B．有振动一定有波
C．波使振动在介质中传播
D．一旦波源停止振动，机械波立即消失
【答案】A
【详解】
AB．有机械波一定有机械振动，有机械振动不一定有机械波，还需要传播振动的介质，故A正确，B错误；
C．振动使波在介质中传播，故Ｃ错误；
D．波源停止振动，但机械波不会立即消失，而是继续向前传播，直到能量消耗为止，故D错误。
故选A。
2．下列关于波的现象的说法中正确的是 （ ）
A．只要有机械波产生，一定可以找到产生机械波的波源
B．把小石块扔到平静的湖水里，水面上便会激起水波，水波将促使水面上的漂浮物向远方运动
C．某空间找不到机械波，则在这一空间一定没有波源
D．横波与纵波，其质点的振动方向不同，因此，横波和纵波不可能沿同一方向传播
【答案】A
【详解】
A．有机械波存在就一定具备了两个必要条件:波源和介质，所以A项正确；
C．若只有波源而无介质，也不能产生机械波，所以C项错误；
B．丢石块可以使漂浮物远去，但这不是激起的水波所产生的效果，如果仅靠水波，漂浮物只可能在原平衡位置附近做上下振动，丢石块最好击中漂浮物或与漂浮物相隔很近，靠石块对漂浮物的水平冲击力使漂浮物远去，故B项错误；
D．横波和纵波的质点振动方向不同，但可沿同一方向传播，所以D项错误。
故选A。
3．一列横波沿直线传播，A、B是该直线上相距1.2m的两个质点，从波刚好到达其中某一点时开始计时，已知4s内A点完成8次全振动，B点完成10次全振动，则该波的传播方向及波速v分别为（ ）
A．v=0.3m/s，方向由A向BB．v=0.3m/s，方向由B向A
C．v=1.5m/s，方向由B向AD．v=1.5m/s，方向由A向B
【答案】C
【详解】
据题意，4s内A完成8次全振动，B完成10次全振动，必定是从波到达B点开始计时，波传播的方向是从B到A，周期为
波从B传到A的时间为
则波速为
C正确， ABD错误，故选C。
4．关于振动和波的关系，下列说法中不正确的是（ ）
A．波源发生振动，可能会产生机械波B．振动的质点不会随波发生迁移
C．波的传播速度就是质点振动的速度D．波源停止振动时，波不会立即停止传播
【答案】C
【详解】
A．波源发生振动，如果有传播振动的介质就会产生机械波，选项A正确；
B．在波的传播中，振动质点只在各自的平衡位置附近振动，并不随波的传播发生迁移，选项B正确；
C．波的传播速度与质点振动的速度是不同的，选项C错误；
D．在波的传播中，如振源停止振动，由于惯性，质点的振动并不立即停止，则波的传播并不会立即停止，选项D正确。
本题选不正确的，故选C。
5．区分横波和纵波的根据是（ ）
A．是否沿水平方向传播B．质点振动的方向和波传播的距离
C．质点振动的方向和波传播的方向D．质点振动的快慢
【答案】C
【详解】
物理学中把质点的振动方向与波的传播方向垂直的波称做横波；把质点的振动方向与波的传播方向在同一直线的波称作纵波，故C正确，ABD错误。
故选C。
6．水平放置的弹性长绳上有一系列均匀分布的质点1、2、3、……．使质点1沿竖直方向做简谐运动，振动将沿绳向右传播，从质点1经过平衡位置向上运动时开始计时，当振动传播到质点13时，质点1恰好完成一次全振动．则此时关于质点10的运动，下列说法正确的是（ ）
A．位移为零B．加速度为最大值
C．正向下运动D．加速度为零
【答案】B
【详解】
A．当振动传播到质点13时，质点1恰好完成一次全振动；故1～13点间波形为一个完整的正弦波形，此时质点10处于正向最大位移处，故A错误；
BD．此时质点10处于正向最大位移处，合力提供回复力，指向平衡位置，根据牛顿第二定律，加速度方向也指向平衡位置，故一定是竖直向下；由于此时质点10处于正向最大位移处，根据
可知，加速度最大；故B正确，D错误；
C．此时质点10处于正向最大位移处，速度为零，故C错误。
故选B。
7．以下关于机械波的几种说法中，正确的是：（ ）
A．有机械振动必定会有机械波
B．机械波在介质中的传播速度由介质本身的性质决定
C．在波传播方向上的某个质点的振动速度就是波的传播速度
D．在波动的过程中，波上的质点是沿着波形曲线运动的
【答案】B
【详解】
A．有机械振动不必定会有机械波，有机械波一定有机械振动，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，机械波在固体中传播最快，而在气体中最慢，B正确；
C．波传播方向上的某个质点的振动速度，与波的传播速度没有关系，C正确；
D．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，D错误。
故选B。
8．手持软长绳的一端O点，在竖直平面内连续向上、向下抖动软绳（可视为简谐运动），带动绳上的其他质点振动形成沿绳水平传播的简谐波，P、Q为绳上的两点。时O点由平衡位置开始振动，至时刻恰好完成次全振动，绳上间形成如图所示的波形（Q点之后未画出），则（ ）
A．时刻之前Q点始终静止
B．时刻P点刚好完成一次全振动
C．时O点运动方向向上
D．若手上下振动加快，该波的波长将变大
【答案】B
【详解】
AB．由题意可知该简谐波的周期为
由题图可知质点P的平衡位置到波源平衡位置的距离为四分之三个波长，质点Q的平衡位置到波源平衡位置的距离为四分之五个波长，所以质点P、Q起振的时刻分别为
所以t1时刻前Q点已经开始振动，且t1时刻P点刚好完成一次全振动，故A错误，B正确；
C．由题图及上面分析可知P点的起振方向为向下，由于绳子上所有质点的起振方向都和波源的起振方向相同，所以t=0时O点运动方向向下，故C错误；
D．手上下振动加快后，简谐波的频率增大，但波速不变，所以波长变小，故D错误。
故选B。
9．某同学假期在公园里游玩时，看到岸边不远处一白色垃圾漂浮在水面上，远处一小船划过后，一列水波由远处传来，该同学想等着水波将白色垃圾推到岸边后，再将其拾起丢入垃圾箱，可是等了很久也不见白色垃圾被水波推向岸边。观察发现，水波的速度约为1.2m/s，白色垃圾在水中上下振动时，从第1次到达最高点到第5次到达最高点所用的时间为6s。下列说法正确的是（ ）
A．该水波的周期为1.2sB．该水波的周期为1s
C．该水波的波长为1.8mD．该水波的波长为1.2m
【答案】C
【详解】
AB．从第1次到达最高点到第5次到达最高点所用的时间为6s。该水波的周期为，选项A、B错误；
CD．由，可得波长等于1.8m，选项C正确、D错误。
故选C。
10．关于机械振动的机械波，下列说法正确的是（ ）
A．介质中质点的振动速度与波的速度相同
B．一波源产生的波在不同介质中传播时，波长与波速成正比
C．在简谐波传播方向上各个质点都有相同的振动频率和振幅
D．在波的传播过程中，介质中的质点均做受迫振动
E.机械波的频率和传播速度均由介质决定
【答案】BCD
【详解】
A．波的传播速度与介质有关，而质点的振动速度与波的传播速度无关，故A项错误；
B．同一波源，周期不变，由公式可知，一波源产生的波在不同介质中传播时，波长与波速成正比，故B项正确；
C．在简谐波传播方向上不同质点的振动频率和振幅是相同的，故C项正确；
D．波传播的是机械振动形式，后一个质点重复前一个质点的振动，因此介质中的质点做受迫振动，质点只在平衡位置附近振动，并不随波迁移，D项正确；
E．机械波的频率由波源决定，传播速度由介质决定，E项错误。
故选BCD。
11．以下对机械波的认识正确的是（ ）
A．形成机械波一定要有波源和介质
B．波源做简谐运动形成的波中，各质点的运动情况完全相同
C．横波向右传播时，处于波峰的质点上下振动
D．机械波向右传播时，右方的质点比左方的质点早一些振动
【答案】AC
【详解】
A．机械波是机械振动在介质中传播过程，要形成机械波，必须具备两个条件：有振源和介质， A正确；
B．振源做简谐运动形成的波中，各质点的振动情况不完全相同，但均做简谐运动，B错误；
C．波动过程是传播的振动这种形式，质点不随波逐流，横波向右传播时，处于波峰的质点均做简谐运动，C正确；
D．机械波向右正在传播时，左方的质点比右方的质点早一些振动，D错误。
故选AC。
12．关于机械波的概念，下列说法中正确的是（ ）
A．有机械振动一定有机械波，有机械波也一定有机械振动
B．由公式可知，波速v与周期T有关，增大周期即可减小波速
C．波传播振动的同时也传播能量
D．波的周期与振源的振动周期相同
【答案】CD
【详解】
A．机械波是振动在介质中传播产生的，如果没有介质，即是有振动也不会有机械波，可有机械波一定有机械振动，A错误；
B．机械波的周期与波源的振动周期相同，波在介质中的传播速度由介质性质决定，与周期T、波长无直接关系，B错误；
C．机械波传播的是振动的形式，同时也向外传播能量，C正确；
D．机械波是振动在介质中传播产生的，所以波的周期与振源的振动周期相同，D正确。
故选CD。
13．如图所示，在同一均匀介质中，相距2m的A、B两点放置波源和，在时刻两波源同时开始振动，振动频率均为4Hz，起振方向均垂直连线向上，已知波源的振幅为波源的2倍，波源产生的横波波速为4m/s。下列说法正确的是（ ）
A．波源产生的横波波长为1m
B．波源产生的横波波速为2m/s
C．在连线之间共有4处振动最弱
D．在时刻，与波源相距0.2m的P点正在远离平衡位置
【答案】AC
【详解】
A．设波长为，根据公式
代入数据，可得
A正确；
B．同一介质中，波的传播速度相同，即有波源产生的横波波速为4m/s，B错误；
C．以A为坐标原点，设P为AB间的任意一点，其坐标为x，则两列波到P点的波程差为
，
合振动振幅最小的点的位置满足
k为整数，可得
，
根据对称性可得另外的两个点的坐标为
故有4个点满足，C正确；
D．波源S1的振动形式传到P点所有的时间为
由于周期为0.25s，则
则单独由波源S1引起的振动，P点在0.4s时向平衡位置运动，同理可得波源S2的振动形式传到P点所有的时间为
则0.4s时波源S2的振动形式还没有传到P点，所以P点在0.4s时向平衡位置运动，故D错误。
故选AC。
14．如图所示，A、B两点为某简谐横波上的质点，已知波的传播方向由A到B，时刻该波刚好传到A点，且A点的振动方向竖直向上，经时间质点B刚好起振。已知波的传播周期为T、传播速度为v，则下列说法正确的是（ ）
A．振源位于A的左侧，且起振方向竖直向上
B．质点B点振动后，其振动周期一定为T
C．质点B每次经过平衡位置的速度一定为v
D．质点B的起振方向与A、B两点之间的距离有关
E.如果，则质点B振动后，A、B两点的位移以及速度始终相同
【答案】ABE
【详解】
A．因为质点A刚起振时的振动方向竖直向上，因此振源的起振方向竖直向上，又由于波的传播方向由A到B，因此振源位于A的左侧，故A正确；
B．B点振动的周期等于振源的振动周期，则一定为T，故B正确；
C．波的传播速度与质点的振动速度是两个不同的概念，则B点经过平衡位置的速度不一定为v，故C错误；
D．之间各点在振源的带动下做受迫振动，则开始振动的方向与波源开始起振的方向相同，与A、B两点之间的距离无关，故D错误；
E．若（n为正整数），则质点B与振源A平衡位置之间的距离为波长的整数倍，则质点B开始振动后，其位移与A点的位移以及速度始终相同，故E正确。
故选ABE。
15．关于机械波，下列说法正确的是（ ）
A．在传播过程中能传递能量B．频率由波源决定
C．能产生干涉、衍射现象D．能在真空中传播
【答案】ABC
【详解】
A．波传播振动这种运动形式的同时传递能量，A正确；
B．波的频率是由波源决定的，B正确；
C．干涉、衍射是波的特有现象，机械波在一定条件下也能发生干涉和衍射现象，C正确；
D．机械波传播要借助于介质，真空中不能传播，D错误。
故选ABC。
16．如图所示，一列简谐横波由M向P方向传播，M、P、Q为波上的三个质点，若质点M是振源，当它由平衡位置开始向上振动时，经后第一次到达波峰。当波传到P时，质点M在波谷，再经过，质点Q第一次达到波谷。已知质点M与P之间的距离为，且，从质点M开始振动到质点Q第一次在波谷的过程中，质点M通过的路程是。求：
①质点P与Q平衡位置间的距离；
②这列简谐横波的振幅。
【答案】①；②
【详解】
①设波的周期为T，，波长为，质点M与P平衡位置间的距离为，且，波从M传到P的时间为，由于质点M与P平衡位置间的距离大于一倍波长小于二倍波长，且当波传到P时质点M在波谷，所以
所以
设质点P与Q平衡位置间的距离为x，波从P传到Q的时间为，当波传到Q点后，质点Q经过时间第一次在波谷，且这过程总时间为，则
解得
所以
解得
②设波的振幅为A，从质点O开始振动到质点Q第一次在波谷经过的时间为，质点O通过的路程为L，且，则
解得
即
所以
解得
17．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，t=时质点5向上运动，问：
（1）t=时，质点8、12、16的运动状态（是否运动、运动方向）如何？
（2）画出时，绳子上的波形
【答案】（1）质点8未达到波峰，正在向上振动，质点12、16未振动；（2）
【详解】
(1) 根据，已知时，质点1开始向上运动，时，质点1到达最上方，质点5开始向上运动，则各质点在的情况如图所示
则 时，质点8未达到波峰，正在向上振动，质点12、16未振动。
(2) 时的波形如图所示
18．如图所示，在xOy平面内有一列沿x轴正方向传播的简谐横波，频率为2.5 Hz。在t=0时，xP=2 m的P点位于平衡位置，速度沿-y方向；xQ=6 m的Q点位于平衡位置下方最大位移处。求：
(1)质点P第一次有＋y方向最大加速度需经过的时间t；
(2)PQ两点间距离满足关系。
【答案】(1)0.1s；(2)xPQ=(n＋）λ（n=0，1，2，…）
【详解】
(1)P质点再经过，达到负向最大位移，此刻有＋y方向最大加速度
波的周期
所以
(2)PQ两点间距离满足
xPQ=(n＋）λ（n=0，1，2，…）
19．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。已知t=0时，质点1开始向上运动，t=时，1到达最上方，5开始向上运动．问：
（1）t=时，质点6、10、14的运动状态（是否运动、运动方向）如何；
（2）t=时，质点6、10、14的运动状态如何。
【答案】见解析
【详解】
各质点在各时刻的情况，如图所示：
（1）由甲图可知，t=时，质点6未达到波峰，正在向上运动，质点10、14未运动；
（2）由乙图可知，t=时，质点6正在向下运动，质点10向上运动，质点14未运动。