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第三章 机械波
1 波的形成
基础过关练
题组一 机械波的形成和传播
1.(2023吉林大安第六中学期中)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
2.将一个小石子扔进平静的湖水中,会激起一圈圈波纹向外传播,如果此时水面上有一片树叶,则树叶将( )
A.渐渐漂向湖心
B.渐渐漂向湖边
C.在原处上下振动
D.沿着波纹做圆周运动
3.(2023北京十一学校期末)如图所示,手持较长软绳端点O以周期T在竖直方向上做简谐运动,带动绳上的其他质点振动形成简谐波,该波沿水平方向传播。绳上有另一质点P(图中未画出),t=0时,O点位于最高点,P点位于最低点,则( )
A.t=T4时,P点位于平衡位置
B.t=T8时,P点的速度方向水平向右
C.P点的起振方向与O点的起振方向相反
D.P点的起振方向与O点的起振方向相同
4.(2022北京丰台期中)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,质点1起振方向向上,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
5.(2022河北唐山曹妃甸第一中学月考)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=T4时质点1到达最上方,质点5开始向上运动,问:
(1)t=T2时,质点3、7、10的运动状态(是否运动、运动方向)如何?
(2)画出t=3T4时绳子上的波形。
题组二 横波和纵波
6.(2023河南郑州月考)下列关于横波与纵波的说法中,正确的是( )
A.振源上下振动形成的波是横波
B.振源振动方向与波的传播方向相互垂直,形成的是横波
C.振源左右振动形成的波是纵波
D.在固体中传播的波一定是横波
7.下列关于纵波的说法中,正确的是( )
A.在纵波中,波的传播方向就是质点的振动方向
B.纵波中质点的振动方向一定与波的传播方向在一条直线上
C.纵波中质点的振动方向一定与波的传播方向垂直
D.纵波也有波峰和波谷
8.(2023河北邢台期末)2021年8月14日,某地发生7.3级大地震。地震波既有纵波也有横波,若该地区地震时纵波的传播速度大于横波的传播速度,则震源正上方的房屋( )
A.同时上下振动和左右摇动
B.先左右摇动后上下振动
C.先上下振动后左右摇动
D.只上下振动
题组三 “带动法”分析质点的振动情况
9.(2023北京西城期末)如图为以质点P为波源的机械波在绳上传到质点Q时的波形。下列判断正确的是( )
A.这列机械波为纵波
B.质点P从平衡位置开始振动时,其运动方向向上
C.质点Q从平衡位置开始振动时,其运动方向向下
D.机械波传到Q时,质点P恰好振动了1个周期
10.(2021四川江油中学开学考试)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,不考虑能量损耗,对此时绳上A、B、C、D、E、F 6个质点,有( )
A.它们的振幅相同
B.其中D和F的速度方向相同
C.其中A和C的加速度方向相同
D.从此时起,B比C先回到平衡位置
题组四 纵波的传播
11.如图所示,1、2、3、4、…是一个水平放置松弛状态下的弹簧(可认为是均匀介质)上一系列等间距的质点。某时刻,质点1在外力作用下从平衡位置开始沿左右方向做简谐运动,带动2、3、4、…各个质点离开平衡位置依次左右振动,形成一列纵波。已知质点1开始振动的方向是向左,经过二分之一周期,质点9开始振动,则针对此时刻,下列说法正确的是( )
A.质点3向右运动
B.质点5所受回复力为零
C.质点6的加速度向左
D.质点9的振幅为零
答案与分层梯度式解析
第三章 机械波
1 波的形成
基础过关练
1.A
2.C
3.AD
4.B
6.B
7.B
8.C
9.B
10.ACD
11.A
1.A 机械波是机械振动在介质中的传播,有机械波一定有机械振动,但有机械振动不一定有机械波,还需要传播介质,A正确,B错误;介质中的各质点在波源带动下做受迫振动,其频率与波源振动频率相同,周期也相同,C错误;如果波源停止振动,介质中的机械波不会立即消失,而是继续向前传播,直到能量消耗完为止,D错误。故选A。
2.C 水波传播过程中水面各质点上下振动,不随波迁移,故选C。
3.AD t=T4时,P点从最低点经历14个周期后回到平衡位置,A正确;t=T8时,P点向平衡位置移动,速度方向向上,B错误;介质中每一个质点的起振方向都跟波源的起振方向相同,C错误,D正确。故选A、D。
4.B 当振动传播到质点13时,质点1恰好完成一次全振动,故质点1~13间波形如图所示
此时质点10处于正向最大位移处,其回复力最大,加速度也最大,速度为零,故选B。
5.答案 见解析
解析 (1)t=0时,质点1开始向上运动,t=T4时,质点1到达最上方,质点5开始向上运动,所以在t=T2时,质点5到达最上方,质点9开始向上运动,各质点在t=T2的情况如图所示(图中箭头表示质点振动方向)
则t=T2时,质点3在平衡位置上方,向下振动;质点7在平衡位置上方,向上振动;质点10未振动。
(2)t=3T4时,质点9到达最上方,质点13开始向上运动,绳上波形如图所示
6.B 质点的振动方向与波的传播方向相互垂直的波叫作横波,质点的振动方向与波的传播方向在同一直线上的波叫作纵波,A、C错误,B正确;固体中不仅仅能传播横波,也可以传播纵波,D错误。故选B。
7.B 纵波中质点的振动方向与波的传播方向在一条直线上,质点的振动方向与波的传播方向可能相同,也可能相反,故B正确,A、C错误;纵波没有波峰和波谷,只有密部和疏部,故D错误。
8.C 纵波中质点的振动方向与波的传播方向在一条直线上,横波中质点的振动方向与波的传播方向相互垂直,由于纵波传播得快,所以纵波先到达震源正上方,震源正上方的房屋先上下振动后左右摇动。故选C。
9.B 绳上各质点的振动方向与波的传播方向垂直,这列机械波为横波,A错误;波向右传播,根据带动法可知,质点Q从平衡位置开始振动时,运动方向向上,质点Q的起振方向与波源的起振方向相同,所以质点P从平衡位置开始振动时,其运动方向向上,B正确,C错误;由图可知,机械波传到Q时,质点P恰好振动了1.5个周期,D错误。故选B。方法技巧 Q振动方向的判断
10.ACD 各质点均做受迫振动,不考虑能量损耗,各质点振幅相同,故A正确;根据“带动法”可知,此时D速度方向向上,F速度方向向下,故B错误;A和C两质点均在平衡位置上方,回复力均向下,加速度方向均向下,故C正确;此时B和C两质点都向上运动,B比C先到达最大位移处,先回到平衡位置,故D正确。故选A、C、D。
11.A 经过T2时,质点1回到平衡位置,质点3振动了38T,即质点3在从平衡位置左侧向平衡位置运动的过程中(向右运动),故A正确;经过T2时,质点5运动到平衡位置左侧最大位移处,根据回复力F=-kx,可知质点5所受回复力向右且最大,故B错误;经过T2时,质点6振动了316T,位于平衡位置左侧正在向左运动,加速度方向向右,故C错误;在波传播过程中,后一个质点重复前一个质点的振动,各质点振幅一样大,所以质点9的振幅不为零,故D错误。
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