1、机械波的形成和传播(40分钟100分)一、选择题(本题共6小题,每题7分,共42分)1.(2020成都高二检测)关于介质中质点的振动方向和波的传播方向,下列说法正确的是()A.在横波中二者方向有时相同B.在横波中二者方向一定不同C.在纵波中二者方向一定相同D.在纵波中二者方向一定不同【解析】选B。在横波中质点的振动方向和波的传播方向相互垂直,所以二者方向一定不同,故A错,B对;在纵波中二者方向在同一直线上,既可以相同,也可以相反,故C、D错。2.(多选)一列简谐横波某时刻的波形如图所示,则关于质点A的受力,下列说法正确的是()A.如果波向右传播,则质点A受到向上的作用力B.如果波向右传播,则质
2、点A受到向下的作用力C.如果波向左传播,则质点A受到向上的作用力D.如果波向左传播,则质点A受到向下的作用力【解析】选B、D。无论波向右或向左传播,回复力始终指向平衡位置,质点A的回复力是由相邻质点对A的作用力提供的,故选项B、D正确。3.(多选)一列横波沿绳子向右传播,某时刻绳子形成如图所示的凹、凸形状。对此时绳上A、B、C、D、E五个质点,则有()A.它们的振幅相同B.质点D和F的速度方向相同C.质点A和C的速度方向相同D.从此时算起,质点B比C先回到平衡位置【解析】选A、D。波源振动时,绳上各质点通过相互间的弹力跟着做受迫振动,不考虑传播中的能量损耗时,各质点的振幅相同,A正确;波传播时
3、,离波源远的质点的振动落后于离波源近的质点的振动,并跟随着近的质点振动。由图可知,波源在左端,因此D点跟随近波源的质点C正向上运动,F点跟随近波源的质点E正向下运动,两者速度方向相反,B错误;同理,此时A点正向下运动,C点正向上运动,两者速度方向也相反,C错误;由于此时B、C两质点都向上运动,C比B迟到最大位移处,C回到平衡位置也比B较迟,D正确。4.(多选)如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,经过四分之一周期
4、,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的加速度方向向下C.t=时质点10的运动方向向上D.t=T时质点16开始运动【解析】选B、C。介质中各质点开始振动的方向和振源开始振动的方向相同,A不对;经过t=质点1回到平衡位置,质点9开始向上振动,质点6在平衡位置上方,所以加速度的方向向下,B对;t=时质点1振动到负的最大位移处,质点13开始振动,513之间的质点在平衡位置上方,913之间的质点处于“下坡路”上,振动方向都向上,C正确;t=T时质点17开始运动,D不对。5.(多选)下列有关横波与纵波的说法中正确的是()A.沿水平方向传播的波为横波B.纵
5、波可以在固态、液态、气态介质中传播C.纵波与横波不可以同时在同一介质中传播D.凡是振动方向与波传播方向在同一条直线上的波都是纵波【解析】选B、D。质点振动方向与波传播方向垂直的波叫横波,A错;纵波可在任何介质中传播,B对;横波和纵波可在同一种介质中传播,如地震波,C错;质点振动方向与波传播方向平行的波叫纵波,D对。6.(2020成都高二检测)枫桥夜泊中有名句:“姑苏城外寒山寺,夜半钟声到客船。”其中,当钟声传到客船时,对大钟的撞击早已停止了,但仍感觉“余音未绝”,分析其原因可能是()A.大钟的回声B.大钟在继续振动,空气中继续形成声波C.人的听觉发生“暂留”的缘故D.大钟虽停止振动,但空气仍在
6、振动【解析】选B。停止对大钟的撞击后,大钟做阻尼振动,仍在空气中形成声波;随着能量的减弱,钟声逐渐消失。二、非选择题(18分,要有必要的文字说明和解题步骤,有数值计算的要注明单位。)7.A、B、C、D、E、F、G是一条绳上的七个点,当绳子的A端振动时,向右形成如图所示的绳波。(1)在图上标出该时刻B、D点的位移和F点加速度方向。(2)若波刚传到G,则波源A已振动了 T,绳上的C点已振动了T。(3)绳上质点开始起振的速度方向是。【解析】(1)根据波形图,可得出该时刻B、D分别在离平衡位置正向最大和负向最大处。F点在正向最大位移处,所以加速度负向最大。(2)波恰好传到G点,由波形图看出该段时间传播
7、的距离为1.5个波长,所以波源一定振动了1.5个周期。C点距G点为一个波长的距离,所以比G点早振动1个周期。(3)当波从A向右传播到G点时,G点振动滞后于F点,可判定其振动方向向上,即A点的起振方向向上,表明绳上所有质点开始振动时的方向都是向上的。答案:(1)如图所示(2)1.51(3)向上【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,即振动形式和波源的能量。8.(7分)(多选)(2020南充高二检测)如图所示,用手握住长绳的一端上下抖动,长绳形成了向前传播的一列
8、波。如果在长绳中间某一位置做一个标记P,在抖动过程中()A.P左右摆动B.P上下摆动C.P的频率与波源O的频率相同D.P的速度与波源O的速度时刻相同【解析】选B、C。P上下振动,B正确,A错误;P与O的频率相同速度不同,C正确,D错误。9.(7分)(多选)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.acababaa=ad=0C.va=vdvbvcD.va=vdvb
9、vc【解析】选A、D。机械波中各个质点都在做简谐运动,质点的加速度与质点的位移成正比,故A选项正确;各质点越靠近平衡位置,速度越大,位移越小,故D选项正确。10.(7分)如图所示是沿绳向右传播的一列横波。(1)在图上标出B、D两点的振动速度方向。(2)点正处于波峰,它此时具有最(选填“大”或“小”)的位移,最(选填“大”或“小”)的加速度,最(选填“大”或“小”)的速度。(3)再经T,A第一次回到平衡位置。【解析】(1)因为波向右传播,所以右方质点的振动滞后,A为波谷,所以B点应向波谷运动,所以其速度方向向下,同理可知D点速度向上。(2)该时刻C点位于波峰,所以位移正向最大,加速度负向最大,速
10、度为零。(3)A点此时位于波谷,所以再经过周期第一次回到平衡位置。答案:(1)如图所示(2)C大大小(3)11.(9分)细绳的一端在外力作用下从t=0时刻开始做简谐运动,激发出一列简谐横波。在细绳上选取15个点,图中甲为t=0时刻各点所处的位置,乙为t=时刻的波形图(T为波的周期)。在丙中画出t=时刻的波形图。【解析】机械波在传播过程中,介质的质点都在各自的平衡位置附近振动,时间依次滞后,从波形图上看出,在t=时刻第4个质点才开始振动,则在t=时刻第10个质点刚开始振动,此时第4个质点已振动了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,新的波形如图所示。答案:见解析12.(10分
11、)如图所示为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8、12、16的运动状态(是否运动、运动方向)如何?(2)t=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=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=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正向下振动,质点16向上振动。答案:见解析
