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12.1 波的形成和传播课后提升作业 【基础达标练】1.(多选)(2018宜春高二检测)关于机械波的以下说法中,正确的是()A.波动发生需要两个条件:波源和介质B.波动过程是介质质点由近及远移动的过程C.波动过程是能量由近及远传递的过程D.波源与介质质点的振动都是自由振动【解析】选A、C。波源(即振源)振动时,依靠介质中的相互作用力带动周围各部分质点振动起来,形成机械波。作为介质的各质点只在平衡位置附近做振动,并不随波向外迁移,仅把振源的振动和能量传播开来。波源和介质质点之间的相互作用力带动相邻的质点振动,是受迫振动。故介质质点不是自由振动。【补偿训练】下列关于机械波的认识,正确的是()A.有波源就一定会形成机械波B.介质中各质点的振动频率与波源的振动频率相同C.机械波向右传播时,处于波峰的质点也向右迁移D.机械波向右传播时,右方的质点比左方的质点早一点振动【解析】选B。有波源、有传播介质才能形成机械波,A错误;介质中各质点在波源的驱动下做受迫振动,所以振动频率相同,B正确;机械波传播过程中,各质点不随波迁移,C错误;机械波向右传播时,右方的质点比左方的质点晚一点振动,D错误。2.下列说法正确的是()A.有机械振动不一定有机械波B.有机械波不一定有机械振动C.振源一停止振动,波立即停止传播D.由于各质点都要参与振动,所以媒质要随波发生迁移【解析】选A。根据机械波的形成分析,有机械振动不一定会形成机械波;若形成了机械波必发生了机械振动,所以A对、B错;一旦振动传给了介质,它就会由介质向远处传播,当振源停止了振动,介质还是继续传播振源原来的运动形式,不会随振源的停止而停止,所以C错;波传播运动形式,但介质并不随波迁移,它们在各自的平衡位置附近做受迫振动,则D错。3.(多选)(2018西安高二检测)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。【补偿训练】下列关于横波的说法中,正确的是()A.横波中,质点的振动方向一定与波的传播方向垂直B.横波中,质点的振动方向也可能与波的传播方向平行C.横波中,波水平向右传播,各个质点一定上下振动D.能形成波峰、波谷的波是横波【解析】选A。横波的传播方向与质点的振动方向垂直,故A对,B、C错;有波峰和波谷,但波的传播方向不一定与质点的振动方向垂直,故D错。4.(多选)(2018衡水高二检测)下列关于简谐运动和简谐波的说法,正确的是()A.介质中质点振动的周期一定和相应的波的周期相等B.介质中质点振动的速度一定和相应的波的波速相等C.波的传播方向一定和介质中质点振动的方向一致D.横波的波峰与波谷在振动方向上的距离一定是质点振幅的两倍【解析】选A、D。本题考查机械波和机械振动。介质中的质点的振动周期和相应的波传播周期一致,A正确。而各质点做简谐运动速度随时间做周期性的变化,但波在介质中是匀速向前传播的,所以不相等,B错。对于横波而言,传播方向和振动方向是垂直的,C错。根据波的特点可知,D正确。5.下列选项中正确的是()A.在真空中,单凭耳朵就能听到歌唱家美妙的声音B.只要有机械波发出,一定能找到产生机械波的波源C.某空间找不到机械波,在这一空间一定找不到波源D.“一石激起千层浪”,把小石子扔进平静的湖面,能激起无穷无尽的连续水波【解析】选B。机械波的产生应满足两个条件,一是波源,二是介质,二者缺一不可,故A错误;有波源未必有波动,但有波动一定有波源,故B正确,C错误;波可以传递能量,水波在传递能量的过程中有损失,故水波要消失,D错误。【补偿训练】在一平静的湖面上漂浮着一轻木块,向湖中投入一石块,在湖面上激起水波,关于木块的运动情况,以下说法正确的是()A.木块将被推至远处B.木块被推动的距离与木块的质量大小和所受水的阻力大小有关C.因不知道木块离波源的距离,它可能被波推动,也可能不被波推动D.无论木块离波源的远近如何,它都不能被推动,只能在湖面上做上下振动【解析】选D。波在向前传播的过程中,介质中的质点只是在各自的平衡位置附近振动,并不随波迁移,这一点很重要。根据波的形成过程,该题的正确答案是D。6.(2018郑州高二检测)下列关于波的应用正确的是()A.要使放在河中的纸船逐渐靠近河岸,可向比纸船更远处投掷石子形成水波B.两个在水中潜泳并且靠得较近的运动员能听到对方发出的声音是声波在液体中传播的应用C.光缆是利用机械波传递信息D.宇航员在宇宙飞船里,击打船壁只能引起机械振动,不能形成声波【解析】选B。机械波传播时,介质质点在各自平衡位置附近振动,质点本身并不随波迁移,A错;光缆是利用光波传递信息的,故C错;宇航员在宇宙飞船里,击打船壁能引起机械振动,同时也能形成声波,D错。声波可以在液体中传播,B正确。7.一列横波在某时刻的波形图象如图所示,此时质点F的运动方向向下,则下列说法正确的是()A.波水平向右传播B.质点H与质点F的运动方向相同C.质点C比质点B先回到平衡位置D.此时刻质点C的加速度为零【解析】选C。由于质点F要追随和它邻近的并且离波源稍近的质点运动,又知道质点F的运动方向是向下的,则与它邻近的离波源稍近的质点的位置应在它的下方,对照图象可以判定出波源在质点F的右方,故波是向左传播的,所以选项A是错误的。与质点H邻近的并且离波源稍近的质点I的位置在质点H的上方,则质点H的运动方向是向上的,所以选项B也是错误的。用同样的方法可以判断出质点C要向下运动直接回到平衡位置,而质点B则先向上运动到达最大位移处后,再返回平衡位置,这样质点C要比质点B先回到平衡位置,故选项C是正确的。质点C此时处在最大位移处,其加速度最大,所以选项D是错误的。8.如图所示是某绳波形成过程的示意图,质点1在外力作用下垂直直线方向做简谐运动,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=T4时,1质点到达最上方,5质点开始向上运动,问:(1)t=T2时,质点8、12、16的运动状态(是否运动、运动方向)如何?(2)t=3T4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=T2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=3T4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正在向下振动,质点16向上振动。答案:见解析【能力提升练】1.(2018东城区高二检测)关于振动和波的关系,下列说法正确的是()A.如果波源停止振动,在介质中传播的波也立即停止B.发声体在振动时,一定会产生声波C.波动的过程是介质质点由近及远的传播过程D.波动的过程是质点的振动形式及能量由近及远的传播过程【解题指南】解答本题要把握以下三点:(1)形成机械波的条件。(2)振动和波的区别与联系。(3)机械波的特点。【解析】选D。波源停止振动,介质中的质点仍然在振动,所以波仍继续传播,A错误;产生波的条件必须有介质,B错误;在振动过程中质点不随波的传播而迁移,只是向外传播信息和能量,C错误,D正确。2.(多选)如图所示是做简谐运动绳子的一段,绳中有沿绳向右传播的一列机械波,则下列说法中正确的是()A.在图上速度最大的点是第3点与第7点B.除第1点外,加速度最大的点是第5点C.只有第3、7点的振动频率不同,其他点的振动频率都相同D.各个点振动的周期都与振源振动的周期一样【解析】选A、B、D。由于绳波是横波且向右传播,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,故A、B对;各质点的振动周期(或频率)由振源决定,并且是相等的,故C错D对。【总结提升】机械波问题的解题步骤及机械波的特点(1)解题步骤明确研究对象及其类型。利用机械波产生的条件判断是否能产生机械波。利用质点振动方向与波传播方向的关系确定出所研究的机械波是横波还是纵波。(2)机械波的特点构成介质的相邻的质点间有相互作用力,前一个质点的振动带动相邻的后一个质点的振动,即波传到的质点首先重复波源开始振动时的振动方向。各质点的振动情况由振源决定,与介质无关,它们都在其平衡位置附近做往复运动,不会随波迁移。构成介质的质点可以认为在其平衡位置附近做简谐运动,随时间的变化,位移、回复力、加速度、速度等都做周期性变化。3.(多选)一列横波在某时刻的波形图象如图所示,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,则()A.acababaa=adC.va=vdvbvcD.va=vdvbabac,A正确;而质点越靠近平衡位置v越大,越远离平衡位置v越小,所以va=vdvbvc,D正确。4.2015年4月15日甘肃临洮发生4.5级地震,若已知地震中纵波与横波的传播速度分别为9.1 km/s和3.7 km/s。某地震观测中心记录到两种波到达的时间差为7.8 s,若机械波在地面内是匀速传播的,且传播的速度v、传播的距离s和传播距离s所用的时间t满足v=st。请你通过分析计算来完成下面问题:(1)求地震中心到此地震观测中心的距离。(2)请你分析在观测中心的工作人员当时所感觉到的地面振动方向。(设震源在地震观测中心正下方,工作人员对地面振动方向的感觉用“上下振动”“左右晃动”来说明)【解题指南】解答本题应把握以下三点:(1)地震波中既有横波又有纵波。(2)纵波传播的速度比横波的传播速度大。(3)横波中质点的振动方向与波的传播方向垂直,纵波中质点的振动方向与波的传播方向在一条直线上。【解析】(1)设地震中心到观测中心的距离为x,则有:x3.7 km/s-x9.1 km/s=7.8 s,解得x=48.6 km。(2)由于纵波传播得快,故地震发生时纵波最先到达观测中心,因此在那里的人们先是感到地面上下振动,当横波到达后,又增加了左右晃动的感觉。答案:(1)48.6 km(2)先是上下振动,随后又增加了左右晃动
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