高中物理第2章机械波第1节波的形成和描述学业分层测评鲁科版选修3-4.pdf

精品教案可编辑第1节 波的形成和描述(建议用时：45 分钟)学业达标 1关于振动和波的关系，下列说法中正确的是()A振动是形成波的原因，波动是振动的传播B振动是单个质点呈现的运动现象，波动是许多质点联合起来呈现的运动现象C波的传播速度就是质点振动的速度D对于同一均匀介质中的机械波，各质点在做变速运动，而波的传播速度是不变的E波源停止振动，介质中的波立即停止传播【解析】波动是振动的传播，A 正确振动是单个质点的运动现象，波动是振动由近及远传播形成大量质点振动的宏观运动现象，B 正确波的传播速度指振动形式的传播速度，在均匀介质中，波的传播速度不变，而质点的振动速度是周期性变化的，两者有着严格的区别，C 错、D 正确波源停止振动，介质中的波还会继续传播，E错误【答案】ABD2下列关于横波与纵波的说法中，正确的是()A声波一定是纵波B水波一定是横波C地震波既有横波，也有纵波D横波只能在固体中传播，纵波既可以在固体中传播，也可以在液体、气体中传播E对于横波，质点的振动方向与波的传播方向一定垂直【解析】声波可以在空气中传播也可以在液体和固体中传播，空气中的声波一定是纵波，而固体中的声波既可能是纵波，也可能是横波，故A 错；水波既不是横波，也不是纵波，它的运动形式比较复杂，故B 错；地震波既有横波，也有纵波，故发生地震时，地面既有上下振动，也有左右运动，C、D 正确；横波振动方向与波的传播方向一定垂直，E 正确【答案】CDE精品教案可编辑3.一列简谐横波在x轴上传播，在某时刻的波形如图2-1-6所示，已知此时质点f的运动方向向下，则()图 2-1-6A此波朝x轴的负方向传播B质点d此时向下运动C质点b将比质点c先回到平衡位置D质点e此时的位移为零E质点b、d在该时刻的振动方向相同【解析】质点f向下运动，说明和它相邻的前一个质点应在它的下方，故波向右传播，A 错；质点d、e在质点f的左侧，它们应向下振动，B 对；质点b正向上运动，b比c先回到平衡位置，C 对；质点e在平衡位置，位移为零，D 对；质点b、d该时刻振动方向相反，E 错误【答案】BCD4.简谐横波某时刻的波形如图2-1-7所示，P为介质中的一个质点，下列说法中正确的是()图 2-1-7A若该波沿x轴正方向传播，则质点P此时刻的加速度方向沿y轴正方向B若该波沿x轴正方向传播，则质点P此时刻的速度方向沿y轴正方向C从该时刻开始再经过四分之一周期，质点P运动的距离为aD从该时刻开始再经过半个周期时，质点P的位移为负值E若该波沿x轴负方向传播，则质点P此时刻的速度方向沿y轴负方向精品教案可编辑【解析】无论波沿x轴哪个方向传播，此时P点的加速度方向一定沿y轴负方向，A错误；若该波沿x轴正方向传播，据“下坡上”的方法可以确定此时P点正沿y轴正方向运动，B 正确；同样方法可确定E 正确；由于无法确定此时P点向哪个方向运动，故从此时起经14周期，质点P运动的距离可能比a大，也可能比a小，C 错误；再经过半个周期时，P所在的位置与它现在的位置关于x轴对称，故那时P点的位移一定为负值，D 正确【答案】BDE5如图 2-1-8所示，下列说法中正确的是()【导学号：78510017】图 2-1-8A此列波的振幅是0.1 mBx15 cm处质点的位移是0.1 mC若A的速度沿y轴正方向，则B的速度亦沿y轴正方向DA的加速度沿y轴的负方向，而B、C的加速度沿y轴的正方向E若波沿x轴正方向传播，则质点B该时刻速度方向向下【解析】从波的图象上可以看出这列波的振幅为0.1 m，A质点的加速度方向沿y轴负方向，B、C质点的加速度方向沿y轴正方向，所以A、D 正确；x15 cm 处质点的位移是 0.1 m，B 错误；若A的速度沿y轴正方向，则波向x轴正方向传播，所以B的速度亦沿y轴正方向，C 正确；若波沿x轴正方向传播，则质点B该时刻速度方向向上，E错误【答案】ACD6关于波长，下列说法正确的是()A在一个周期内振动在介质中传播的距离等于波长B在一个周期内某个质点所走过的路程等于波长精品教案可编辑C在波的传播方向上位移始终相同的相邻两质点间的距离等于波长D在波的传播方向上振动速度始终相同的相邻两质点间的距离等于波长E在横波中任意两个波谷之间的距离一定等于波长【解析】在波动中，对平衡位置的位移总是相同的两个相邻质点间的距离，叫做波长，A、C 正确；在波传播过程中，质点只是上下振动，并不随波迁移，B 错误；在波的传播方向上速度始终相同的相邻两质点间的距离等于波长，D 正确；在横波中只有相邻两个波谷之间的距离一定等于波长，E 错误【答案】ACD7一列简谐横波，沿x轴正向传播，位于原点的质点的振动图象如图2-1-9甲所示，图 2-1-9乙为该波在某一时刻的波形图，A点位于x 0.5 m 处甲乙图 2-1-9(1)该振动的振幅是_cm；(2)振动的周期是_s；(3)该波的传播速度是_m/s；(4)在t等于14周期时，位于原点的质点离开平衡位置的位移是_cm.(5)经过12周期后，A点离开平衡位置的位移是_cm.【解析】由振动图象可以看出该振动的振幅为A8 cm.振动周期T0.2 s 由振动图象可知在tT4时，位于原点的质点刚好回到平衡位置，因而位移为零由图乙可知，该波的波长2 m，则波速vT20.2m/s 10 m/s，经过T2后，A点刚好到达负的最大位移处，因而位移为8 cm.精品教案可编辑【答案】(1)8(2)0.2(3)10(4)0(5)88如图 2-1-10甲为某一列波在t1.0 s 时的图象，图 2-1-10乙为参与该波的质点P的振动图象图 2-1-10(1)求该波波速；(2)求再经过3.5 s 时P质点的路程；(3)波的传播方向【解析】(1)根据两图象得4 m，T1.0 s，所以vT4 m/s(2)3.5 s 内的路程为stT4A3.51 0.8 m2.8 m.(3)由题中乙图知P质点 1.0 s 时沿y轴负方向振动，由“同侧法”可知，题图甲中波向左传播【答案】(1)4 m/s(2)2.8 m(3)向左能力提升 9如图 2-1-11，a、b、c、d是均匀媒质中x轴上的四个质点，相邻两点的间距依次为 2 m、4 m 和 6 m 一列简谐横波以2 m/s的波速沿x轴正向传播，在t0 时刻到达质点a处，质点a由平衡位置开始竖直向下运动，t3 s 时a第一次到达最高点下列说法正确的是()图 2-1-11【导学号：78510018】A在t6 s 时刻波恰好传到质点d处精品教案可编辑B在t5 s 时刻质点c恰好到达最高点C质点b开始振动后，其振动周期为4 sD在 4 st6 s 的时间间隔内，质点c向上运动E当质点d向下运动时，质点b一定向上运动【解析】由波的传播知t6 s 时波传播的距离svt 2 6 m 12 m，即传到d点，选项 A 正确；t0 时a由平衡位置开始向下振动，t3 s 时第一次到达最高点，则34T3 s，得T 4 s；各质点振动周期相同，选项C 正确；波传到c点所需时间tsv62s3 s，此时c点由平衡位置开始向下振动，1 s 后到达最低点，所以4 st6 s 内质点c向上运动，选项 D 正确；5 s 时c点正在平衡位置，选项B 错误；由vT得vT 2 4 m 8 m，bd间距 x10 m 114，其振动方向并不始终相反，选项E错误【答案】ACD10 在波的传播方向上有A、B两点，相距 1.8 m，它们的振动图象如图2-1-12所示，波的传播速度的大小可能是()图 2-1-12A 18 m/s B12 m/sC6 m/s D3.6 m/sE2.5 m/s【解析】由振动图象可看出：T0.2 sA、B间隔距离为半波长的奇数倍，x(2n1)21.8 m(n0,1,2，)，所以3.62n1m(n 0,1,2，)精品教案可编辑由vT得v182n1m/s(n0,1,2，)将n0,1,2，代入得 A、C、D 选项正确，B、E错误【答案】ACD11 如图 2-1-13所示，一列简谐波沿x轴传播，实线为t10 时的波形图，此时P质点向y轴负方向运动，虚线为t2 0.01 s 时的波形图已知周期T0.01 s.图 2-1-13(1)波沿x轴 _(选填“正”或“负”)方向传播(2)求波速【解析】(1)由波的图象可知波长8 m，又由机械波的传播方向和质点的振动方向间的关系“上坡抬头，下坡低头”可以判定，波沿x轴正方向传播由题意可知经过T8质点P回到平衡位置可得周期T0.08 s.(2)波速vT80.08m/s 100 m/s.【答案】(1)正(2)100 m/s12 某列波在t 0 时刻的波形如图2-1-14中实线所示，虚线为t0.3 s(该波的周期T0.3 s)时刻的波形图，已知t0 时刻质点P向平衡位置方向运动，请判定波的传播方向并求出波速图 2-1-14【解析】由于在t0 时刻质点P向平衡位置方向运动，因此根据振动方向与波的传精品教案可编辑播方向的“同侧”关系可知，波向x轴负方向传播，从图中可知，此波的波长为4 m，从实线到虚线经过的时间为0.3 s，因此周期满足的关系通项为(n34)T0.3 s，解得T1.24n3s，其中n0,1,2，又因为T 0.3 s，因此只有n0 满足，此时T0.4 s，根据波长、波速、周期的关系可知，波的传播速度为vT10 m/s.【答案】x轴负方向10 m/s