2023鲁科版新教材高中物理选择性必修第一册同步练习-第1节　波的形成和描述

第3章机械波

第1节波的形成和描述

基础过关练

题组一波的形成与传播

1.（多选）关于机械波,下列说法中正确的是（）

A.各质点都在各自的平衡位置附近振动

B.相邻质点间必有相互作用力

C.前一质点的振动带动相邻的后一质点振动,后一质点的振动必定落后于前一质点的振动

D.各质点随波的传播而迁移

2.（多选）关于振动和波的关系,下列说法中正确的是（）

A.振动是波的成因,波是振动的传播

B.振动是单个质点呈现的运动现象,波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.波源停止振动时,波立即停止传播

3.（多选）如图所示为介质中沿水平方向的部分质点,每相邻两质点的距离相等,其中O为波源,设波源的振动

周期为T,波源从平衡位置竖直向下振动，并开始计时,经年质点1开始振动,则下列说法中正确的是（）

0123456789

Λ.介质中所有质点的起振方向都是竖直向下的,但图中质点9起振最晚

B.图中所画出的质点起振时间都是相同的,起振的位置和起振的方向是不同的

C.图中质点8的振动完全重复质点7的振动，只是质点8振动时通过平衡位置或最大位移处的时间总是比质

点7通过相同的位置时落后*

D.只要图中所有质点都已振动了，质点1与质点9的振动步调就完全一致,如果质点1发生的是第100次振

动，则质点9发生的就是第98次振动

题组二横波和纵波

4.有关纵波与横波的说法正确的是（）

A.对于纵波,质点的振动方向与波的传播方向一定相同

B.对于横波,质点振动方向与波的传播方向垂直

C.纵波的质点可以随波迁移,而横波的质点不能

D.纵波只能在液体、气体中传播

5.如图所示是电视中正在播放的体育频道插播的成都地震前从61秒到45秒倒计时时刻的画面。已知地震

发生时主要发出纵波和横波,纵波振动方向与波传播方向一致,而横波振动方向与波传播方向垂直,纵波传

播速度约为8km∕s,横波传播速度约为4km∕s,一般来说纵波的振幅比横波小。根据以上信息,下列说法正

确的是（）

A地震预警

四川长丁正发生5.8级左右地鼠

成都市府新U我感轻微,诂合理

βf⅛-

IftU横波还有45秒到达！

成«5；S新减灾研究所

人陆地院颈瞥中心

ʌ.一般来说,纵波造成的危害比横波大

B.在震源中心地区的人们先感受到上下震动,过一小会儿再感受到水平晃动

C.根据以上信息可以推断长宁县距离成都市不足200km

D.该新闻说明人类已经掌握了在地震发生前提前“预测地震”技术了

题组三波的图像

6.一列简谐横波沿X轴正方向传播，某时刻的图像如图所示，坐标为⑶0）的质点经过:周期后的坐标是

（）

A.(3,2)B.(4,2)

C.(4,-2)D.(3,0)

A.它们的振幅相同

B.它们的频率不相同

C.a和C的速度总相同

D.b和d的加速度总相同

8.一列简谐横波沿X轴传播,某时刻的波形如图所示，已知此时质点F的运动方向沿y轴负方向，则（）

Λ.此波沿X轴正方向传播

B.质点C此时向y轴正方向运动

C质点C将比质点B先回到平衡位置

D.质点E的振幅为零

9.如图,t=0时刻,波源在坐标原点（平衡位置）沿y轴正方向开始振动,振动周期为0.4s,在同一均匀介质中

形成沿X轴正、负两方向传播的简谐横波。下图中能够正确表示t=0.6S时波形的是（）

题组四波长、波速和周期（频率）的关系

10.下表给出30°C时声波在不同介质中的传播速度。当声波由空气进入纯水中时，下列说法中正确的是

（）

介质空气纯水盐水橡胶软木铜铁

波速/（m/s）3321490153130、5048038004900

A.频率增大,波长不变

B.频率不变,波长增大

C.频率和波长都不变

D.频率和波长都变大

11.如图所示,位于介质I和∏分界面上的波源S,产生两列分别沿X轴负方向与正方向传播的机械波。若在

这两种介质中波的频率及传播速度分别为储、&和打、V2,则（）

A.f∣=2fz,vι=V2B.fι=fa,vι=0.5V2

C.fι=f2,Vι=2V2D.fFθ.5f2,VFv2

12.一列简谐横波沿X轴正方向传播,传到M点时波形如图所示,再经0.6s,N点开始振动,则该波的振幅A

为,频率f为

能力提升练

题组一波的形成与传播

1.（2020上海奉贤模拟）水面波平稳地以1.8m∕s的速率向着远处传播,漂浮在水面上的树叶并不向岸边靠近,

从第n个波峰到第n+9个波峰通过该树叶所在位置的时间间隔为15s。据此,可知该水面波（）

A.能量没有传递出去B.各质点随波迁移

C.频率为6IlzD.波长为3m

2.（2020北京东城期末）一条绳子可以分成一个个小段,每小段都可以看成一个质点,这些质点之间存在着相

互作用。如图所示，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,会带动2、3、4…各个质点依次上下振动,把振动从绳的左端传向右端。已知质点1的

振动周期为T,t=0时质点1开始竖直向上运动,经过四分之一周期,质点5开始运动。下列判断正确的是

（）

左;OOIJirOooCCCotrCCOCtrOIr右

123456789IOll1213141516171X1920

A.质点1与质点20间相距一个波长

B.质点20开始振动时运动方向向下

C.tg时质点5的加速度方向向上

D.t岑时质点12的运动方向向上

3.（2020广东珠海期末）（多选）如图所示,0点为简谐横波的波源。振幅为5Cm的波从0点分别沿X轴正方

向和负方向传播,0a=3m,0b=4m,0c=6m。t=0时,波源。由平衡位置开始竖直向下振动；t=6S时,质点a第

一次到达最高点，同时质点c刚好开始振动。则下列说法中正确的是（）

aObc

-----•---------------♦・--------A

X

A.该波的周期为4S

B.0~10S内，质点b走过的路程是0.3m

C该波的波速为O75m/s

D.t=6S时质点b经过平衡位置向上运动

E.当质点c向下运动时,质点a一定向上运动

题组二波的图像

4.如图所示为一列沿X轴传播的横波在t=0时的波形,此时质点Q正向上运动,周期为T,贝M）

A.该波沿X轴正方向传播

B.经过1.5T波传播的距离为12Cm

C.当质点Q到达波谷时,质点P位于平衡位置且向上运动

D.当质点Q到达波谷时,质点P位于平衡位置且向下运动

5.（2022湖北新高考联考协作体期中）（多选）一列筒谐波沿X轴正方向传播,t=0时刻波恰好传到E点,波形

图如图所示，已知P点振动周期为0.2s,由此可以判断出（）

A.P点此时刻振动方向沿y轴负方向

B.该波波速为20cm/s

C.t=1.25S时质点Q第一次到达波峰

D.当Q点位于波峰时,E点一定在波谷

6.（2020福建南平模拟）（多选）一列简谐横波沿X轴传播,波长为1.2m,周期为T,振幅为A0t=0时刻,该波

波形如图中实线所示,此时x=0处的质点沿y轴负方向振动,则（）

Λ.此列波沿X轴正方向传播

B.经过5,x=0.2m处的质点传播到x=0.8m处

c∙t=fτ时刻波形如图中虚线所示

D.X=O处的质点向y轴正方向运动时,x=0.6m处质点向y轴负方向运动

E.x=0处质点的位移为-A时,x=0.4m处质点的位移为A

题组三波的图像和振动图像的综合

7.（2020福建龙海二中开学考试）一列简谐横波沿X轴传播，图甲是t=0时刻的波形图，图乙是x=l.0m处质

点的振动图像,下列说法正确的是（）

A.该波的波长为2.0m

B.该波的周期为1S

C.该波向X轴负方向传播

D.该波的波速为2.5m/s

8.（2020北京丰台期末）如图所示,一列简谐波沿X轴正方向传播,0、A、B、C、D是X轴上的五个质点,相邻

质点间的距离为1m。t=0时,质点0开始从原点沿y轴向上运动,经0.1s第一次到达正向最大位移处,此

时质点B开始向上运动。贝∣J（）

y/m

-OA~~BC_Dx!m

A.该波波长为4m,频率为2.5Hz

B.该波的波速为20m/s,周期为0.8s

C.在t=0.2s时,D质点开始向上振动

D.在t=0.2s时,B质点刚好回到平衡位置

9.（2020江苏常州期末）一列简谐横波沿X轴正方向传播,介质中a、b两质点的平衡位置分别位于X轴上XF0、

Xb=-6m处,t=0时,质点a恰好经过平衡位置向上运动,质点b正好到达最高点，且质点b到X轴的距离为4cm,

已知这列波的频率为25Hz。

（1）求经过1S时间,a质点运动的路程；

（2）若a、b在X轴上的距离小于一个波长,求该波的波速。

10.(2021河南洛阳第三中学月考)如图所示是一列频率为10Hz、沿X轴正方向传播的简谐横波在t=0时刻

的波形图，此时平衡位置位于x=6.0m处的质点恰好开始振动,质点P的位移为10cm。求：

(1)质点P平衡位置的坐标和这列波传播速度的大小。

(2)t=0.15S时,平衡位置位于x=7.0m处质点的位置及0^0.15S内该质点运动的总路程。

答案全解全析

第3章机械波

第1节波的形成和描述

基础过关练

1.ABC波在传播过程中，由于介质中各质点之间的相互作用，离波源较近的质点带动离波源较远的质点振

动,每一质点都以它的平衡位置为中心振动，波传播的只是振动形式和振动能量,介质中的质点并不随波迁

移。D错误,A、B、C正确。

2.AB机械波的形成条件是波源和介质。由于介质中质点之间的相互作用，一个质点振动带动相邻质点振动,

由近及远传播而形成波,A、B两项正确;波的传播速度是波形由波源向外伸展的速度,而质点振动的速度和方

向都随时间周期性变化,C项错误;波源一旦将振动传给介质，振动就会在介质中向远处传播，当波源停止振

动时,介质仍然继续传播波源振动的运动形式,波不会随波源停止振动而立即停止传播,D项错误。

3.ACD由题图可知,质点9是图中距波源最远的点,尽管与波源起振方向相同,但起振时刻最晚,故A项正

确,B项错误;质点7与质点8比较,质点7在质点8的前面,两质点的振动步调相差系故C项正确;质点9比

质点1晚2T开始起振,质点9起振后与质点1的振动步调完全一致,故D项正确。

4.B纵波中质点振动方向与波的传播方向在一条直线上,但不一定相同,故A项错误;横波中质点振动方向

与波的传播方向垂直,B项正确;机械波传播过程中,质点只是在其平衡位置附近做简谐运动,并不随波迁移，

故C项错误;纵波可在固体、液体和气体中传播,故D项错误。

5.B地震波分为纵波和横波,纵波传播速度快,破坏性弱,横波传播速度慢,破坏性强,A错误;地震波从深处

传到地表,纵波的传播速度比横波的快,在震源中心地区的人们先感受到上下晃动，过一小会儿再感受到水

平晃动，故B正确;根据题目信息可推断长宁县与成都市之间的距离约为S=Vt=4km∕s×61s=244km,故C错

误;监测到地震时地震已经发生,说明不可预测，故D错误。

6.A简谐波沿X轴正方向传播,该时刻坐标为⑶0)的质点振动方向沿y轴正方向,经过;周期后该质点到达

波峰,坐标为(3,2),A项正确.

7.A波上的各个质点振动情况相同，故振幅相同,频率相同，故A正确,B错误;a和C的平衡位置相距半个波

长,根据波动规律可知,这两点的振动情况完全相反,故a和C的速度方向总相反,故C错误；同理,b和d的平

衡位置相距半个波长,故b和d的加速度方向总相反,故D错误。

8.C因为机械波在传播过程中，靠近波源的质点的振动带动相邻的后面质点振动，而后面质点要“模仿”

前面质点的振动,所以本题中，已知质点F的运动方向沿y轴负方向，即F质点正在“模仿”其右边质点的振

动,这说明波源在右边,波从右向左传播，即此波沿X轴负方向传播,A项错误;质点C此时刚到达正向最大位

移处,速度为0,此后向y轴负方向运动,B项错误;质点B要先向y轴正方向运动到达波峰位置再回到平衡位

置,而质点C直接从波峰位置回到平衡位置,C项正确;振幅指的是质点离开平衡位置的最大距离,虽然此时质

点E的位移为零,但其振幅不为零,D项错误。

9.C根据波的传播的周期性,t=0.6S时的波形是波源振动,个周期形成的,此时波源在平衡位置且向y轴负

方向振动，由波的传播方向与质点的振动方向的关系知选项C正确。

10.B波在传播过程中频率不变,一列声波从空气进入水中时,频率f不变,波速V增大,则由公式V=λf知

波长增大,B项正确。

11.C因两列波的波源都是S,所以它们的周期和频率都相同，即TE,fM,由公式V=潍vl≠=∣^,v』则

2T

vι=2v2,C项正确。

12.答案0.5m2.5Hz

解析由题图可知振幅A=0.5m。波从M传到N的过程,波速VW=鉴m∕s=10m∕s<,由题图可知λ=4m,所

t0.6

以TW=0.4s,f=^=2.5Hz。

能力提升练

1.D波传播的是振动形式、信息和能量,故能量传递出去了，故A错误;参与振动的质点只是在自己的平衡

位置附近做往复运动,并不会随波迁移,故B错误;第n个波峰到第n+9个波峰通过树叶所在位置的时间间隔

为15s,可得振动的周期T=ys=∣s,频率f*=0.6Hz,故C错误；由公式λ=vT可知，λ=l.8×∣m=3m,故D

正确。

2.D由题意可知,质点1与质点5之间的距离为*λ,则质点1与质点17间相距一个波长,选项A错误;因为

质点1开始振动的方向向上,则质点20开始振动时运动方向也向上,选项B错误;在tg时刻质点5开始向上

振动,在t=^时质点5到达最高点,其加速度方向向下,选项C错误;t4时质点13刚开始起振,此时质点12

己经振动了2则运动方向向上,选项D正确。

3.ABD质点a首先由平衡位置开始竖直向下振动,t=6S时,质点a第一次到达最高点，同时质点C刚好开始

振动,说明质点a振动了3s=∣T,T=4s,故A正确;波速V等=1m∕s,经4S质点b开始振动,t=10S时,振动

了1.5个周期,质点b走过的路程是6A=6X0.05m=0.3m,故B正确,C错误;质点b开始振动时,从平衡位置

向下振动,t=6s时质点b振动了0.5个周期,所以t=6s时质点b经过平衡位置向上运动，故D正确;质点

c比质点a晚振动弓个周期，当质点C向下运动时,质点a可能向上运动,也可能向下运动,故E错误。

4.C由“同侧法”可知,该波沿X轴负方向传播,故A错误；由图可知,波长为4cm,经过1.5T波传播的距离

为L5倍波长,即6cm,故B错误;质点Q经过(兀+§T到达波谷,质点P经过(n+gT位于平衡位置且向上运

动,故C正确,D错误。

方法技巧对波的图像的三点说明

(1)在某一时刻各质点的位移不同,但各质点的振幅是相同的。

(2)各质点的振动规律相同，只是后一质点比前一质点振动得晚。

(3)某时刻波的图像与经过一段时间后波的图像十分相似，只是波的图像沿波的传播方向延伸了一段距离而

已。

5.BCD波沿X轴正方向传播,根据“同侧法”可知,P点此时刻振动方向沿y轴正方向,A错误；由图可知,波

长为4cm,P质点振动周期(0.2s)也是该列波的周期，故波速为丫今20cm∕s,B正确;最近的波峰(在x=0处)

离Q距离为25cm,传播到Q所需时间为t=⅛s=l.25s,即t=L25S时质点Q第一次到达波峰,C正确;t=L25

s,相当于6iτ,E点经过6个周期后回到平衡位置,振动方向向下,再经过机,到达波谷,D正确。

6.ΛCDt=0时亥U,x=0处的质点沿y轴负方向振动,则此列波沿X轴正方向传播,选项A正确;机械波传播的

过程中，质点不随波迁移,选项B错误;因t=∣T=2^,则该时刻波形与tψ时刻相同,如题图中虚线所示,选项

C正确；因为波长为人=1.2m,则0.6m=∣λ∙,则X=O处的质点向y轴正方向运动时,x=0.6m处质点向y轴负

方向运动,选项D正确;x=0处质点与x=0.4m处质点平衡位置相差0.4m,不等于半个波长,则当x=0处质点

的位移为-A时,x=0.4m处质点的位移不是A,选项E错误。

7.C由题图甲可知,该波的波长为4.0m,选项A错误；由题图乙可知,该波的周期为2s,选项B错误；由题

图乙可知,t=0时刻,x=l.0m处的质点向下振动,根据题图甲可知,该波向X轴负方向传播,选项C正确;该波

的波速为VqWm∕s=2m∕s,选项D错误。故选C。

方法技巧两类图像问题的处理技巧

(1)波的图像与振动图像外形上很相似,辨别它们最直观的方法是看横坐标是时间t还是位置X。

(2)在利用“带动法”由波传播方向确定质点振动方向时,参考点与被判断点一定要在同一“坡”上。

(3)在利用“微平移法”的时候,重在“微”字，At一定要短,Ax一定要小。

(4)求解两种图像结合问题的技巧是要从一种图像中找到某一质点的振动信息,再根据该质点的振动信息、

题设条件和相应的物理规律推知另一种图像及相关情况。

8.C质点O经O.1s第一次到达正向最大位移处,此时质点B开始向上运动,所以波长为8m,周期T=O.1X4

S—0.4so

则频率为f=∕=2.5Hz,波速