高中物理人教版 (2019)選擇性必修第一冊1 波的形成優(yōu)秀課后作業(yè)題-試卷下載-教習(xí)網(wǎng)

?3.1 波的形成
基礎(chǔ)知識梳理

一、波的形成和傳播
1.波：振動的傳播稱為，簡稱波.
2.波的形成和傳播(以繩波為例)
(1)一條繩子可以分成一個個小段，一個個小段可以看做一個個相連的，這些質(zhì)點(diǎn)之間存在著相互作用.
(2)當(dāng)手握繩端上下振動時，帶動相鄰質(zhì)點(diǎn)，使它也上下振動。這個質(zhì)點(diǎn)又帶動更遠(yuǎn)一些的質(zhì)點(diǎn)……繩上的質(zhì)點(diǎn)都跟著起來，只是后面的質(zhì)點(diǎn)總比前面的質(zhì)點(diǎn) 一些開始振動.
二、橫波和縱波

定義
標(biāo)志性物理量
實(shí)物波形
橫波
質(zhì)點(diǎn)的振動方向與波的傳播方向相互的波
(1)波峰：凸起的最高處
(2)波谷：凹下的最低處

縱波
質(zhì)點(diǎn)的振動方向與波的傳播方向在上的波
(1)密部：質(zhì)點(diǎn)分布的位置
(2)疏部：質(zhì)點(diǎn)分布的位置

三、機(jī)械波
1.介質(zhì)
(1)定義：波借以傳播的物質(zhì).
(2)特點(diǎn)：組成介質(zhì)的質(zhì)點(diǎn)之間有相互作用，一個質(zhì)點(diǎn)的振動會引起相鄰的振動.
2.機(jī)械波：機(jī)械振動在介質(zhì)中傳播，形成了 .
3.機(jī)械波的特點(diǎn)
(1)介質(zhì)中有機(jī)械波傳播時，介質(zhì)本身并不隨波一起傳播，它傳播的只是這種運(yùn)動形式.
(2)波是傳遞的一種方式.
(3)波可以傳遞 .
典型例題分析

考點(diǎn)一：產(chǎn)生波的機(jī)械條件
【例1】“蜻蜓點(diǎn)水”是常見的自然現(xiàn)象，蜻蜓點(diǎn)水后在水面上會激起波紋。某同學(xué)在研究蜻蜓運(yùn)動的過程中獲得一張蜻蜓點(diǎn)水的俯視照片，該照片記錄了蜻蜓連續(xù)三次點(diǎn)水過程中激起的波紋，其形狀如圖所示。由圖分析可知（　?。?br />
A．蜻蜓第一次點(diǎn)水處為A點(diǎn)
B．蜻蜓第一次點(diǎn)水處為B點(diǎn)
C．蜻蜓飛行的速度大于水波傳播的速度
D．蜻蜓飛行的速度小于水波傳播的速度
【變式練習(xí)】
1．手機(jī)A的號碼是133××××0002，手機(jī)B的號碼是133××××0008.手機(jī)A呼叫手機(jī)B時，手機(jī)B發(fā)出響聲且屏上顯示手機(jī)A的號碼“133××××0002”，若將手機(jī)A置于一透明真空玻璃罩中，用手機(jī)B呼叫手機(jī)A，則玻璃罩外面的人發(fā)現(xiàn)手機(jī)A（　?。?br /> A．發(fā)出響聲，并顯示手機(jī)B的號碼“133××××0008”
B．不發(fā)出響聲，但顯示手機(jī)B的號碼“133××××0008”
C．不發(fā)出響聲，但顯示手機(jī)A的號碼“133××××0002”
D．既不發(fā)出響聲，也不顯示號碼
2．把鬧鐘懸放在密閉的玻璃罩內(nèi)，在玻璃罩外仍然可以聽到鬧鐘的鈴聲，但如果將罩內(nèi)空氣抽去，就聽不到鬧鐘的鈴聲，這說明（　　）
A．聲波是縱波
B．抽去罩內(nèi)的空氣后，鬧鐘不再運(yùn)轉(zhuǎn)了
C．氣體、液體和固體都能傳播聲音
D．聲波不能在真空中傳播
考點(diǎn)二：機(jī)械振動和機(jī)械波的關(guān)系
【例2】關(guān)于機(jī)械振動與機(jī)械波，下列說法不正確的是（　?。?br /> A．機(jī)械波的頻率等于振源的振動頻率
B．機(jī)械波的傳播速度與振源的振動速度相等
C．機(jī)械波在介質(zhì)中傳播的速度由介質(zhì)本身決定
D．在一個周期內(nèi)，沿著波的傳播方向，振動在介質(zhì)中傳播一個波長的距離
【變式練習(xí)】
1．關(guān)于機(jī)械波的傳播，下列說法正確的是（　?。?br /> A．機(jī)械波可在真空中傳播
B．機(jī)械波從一種介質(zhì)傳入另一種介質(zhì)，頻率不變
C．機(jī)械波的傳播方向與介質(zhì)的振動方向一定沿同一直線
D．機(jī)械波的傳播方向與介質(zhì)的振動方向一定垂直
2．振動和波的關(guān)系，下列幾種說法中正確的是（　?。?br /> A．一個機(jī)械振動的圖象，能夠反映多個質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動情況
B．物體做機(jī)械振動，一定產(chǎn)生機(jī)械波
C．波的傳播速度等于振源的振動速度
D．波在介質(zhì)中的傳播，頻率與介質(zhì)性質(zhì)無關(guān)，僅由振源決定
考點(diǎn)三：機(jī)械波中質(zhì)點(diǎn)振動的特點(diǎn)
【例3】在一條軟繩上選18個等間距的質(zhì)點(diǎn)，質(zhì)點(diǎn)1在外力作用下首先向上振動，其余質(zhì)點(diǎn)在相互作用力的帶動下依次振動，從而形成簡諧波，由波的形成及圖可知，下列說法中正確的是（　?。?br />
A．質(zhì)點(diǎn)1帶動質(zhì)點(diǎn)2是利用繩上質(zhì)點(diǎn)間的彈力實(shí)現(xiàn)的，因此每個質(zhì)點(diǎn)均做受迫振動
B．每個質(zhì)點(diǎn)開始運(yùn)動后，均在水平方向做勻速運(yùn)動，在豎直方向做簡諧運(yùn)動
C．繩上的每一個質(zhì)點(diǎn)開始振動時，方向都向上，振動周期不相同
D．繩上波的傳播過程也是能量的傳遞過程，每個質(zhì)點(diǎn)均做等幅振動，故每個質(zhì)點(diǎn)的機(jī)械能守恒
【變式練習(xí)】
1．關(guān)于振動和波，下列說法正確的是（　?。?br /> A．有機(jī)械波必有振動
B．縱波中，質(zhì)點(diǎn)的振動方向與波的傳播方向垂直
C．縱波中，波水平向右傳播，各個質(zhì)點(diǎn)一定上下振動
D．波源停止振動時，介質(zhì)中的波動立即停止
2．如圖所示，0、1、2、…、9為彈性介質(zhì)中間隔相等的若干連續(xù)質(zhì)點(diǎn)，t=0時刻，0點(diǎn)從平衡位置開始向上做簡諧運(yùn)動，當(dāng)0點(diǎn)第1次達(dá)到正向最大位移處時，2點(diǎn)開始振動。下列說法正確的是（　?。?br />
A．2點(diǎn)開始振動的方向向下
B．經(jīng)過一段時間，1點(diǎn)運(yùn)動到5點(diǎn)的位置
C．9點(diǎn)開始振動后，其振動情況與1點(diǎn)完全相同
D．0點(diǎn)的振動頻率大于后面所有點(diǎn)的振動頻率
方法探究

一、波的形成、傳播及特點(diǎn)
1.機(jī)械波的形成與傳播

2.波的特點(diǎn)
(1)振幅：像繩波這種一維(只在某個方向上傳播)機(jī)械波，若不計(jì)能量損失，各質(zhì)點(diǎn)的振幅相同.
(2)周期(頻率)：各質(zhì)點(diǎn)都在做受迫振動，所以各質(zhì)點(diǎn)振動的周期(頻率)均與波源的振動周期(頻率)相同.
(3)步調(diào)：離波源越遠(yuǎn)，質(zhì)點(diǎn)振動越滯后.
(4)運(yùn)動：各質(zhì)點(diǎn)只在各自的平衡位置附近振動，并不隨波遷移.各質(zhì)點(diǎn)的起振方向都與波源開始振動的方向相同.
(5)實(shí)質(zhì)：機(jī)械波向前傳播的是振動這種運(yùn)動形式，同時也可以傳遞能量和信息.
二、橫波和縱波的區(qū)別
(1)質(zhì)點(diǎn)的振動方向與波的傳播方向的關(guān)系不同：橫波中，質(zhì)點(diǎn)的振動方向與波的傳播方向垂直；縱波中，質(zhì)點(diǎn)的振動方向與波的傳播方向在同一條直線上.
(2)傳播介質(zhì)不同：橫波只能在固體介質(zhì)中傳播；縱波在固體、液體和氣體中均能傳播.
(3)特征不同：橫波中交替、間隔出現(xiàn)波峰和波谷；縱波中交替、間隔出現(xiàn)密部和疏部.
三、振動與波的關(guān)系
1.區(qū)別
(1)研究對象不同——振動是單個質(zhì)點(diǎn)在平衡位置附近的往復(fù)運(yùn)動，是單個質(zhì)點(diǎn)的“個體行為”；波動是振動在介質(zhì)中的傳播，是介質(zhì)中彼此相連的大量質(zhì)點(diǎn)將波源的振動傳播的“群體行為”.
(2)力的來源不同——產(chǎn)生振動的回復(fù)力，可以由作用在物體上的各種性質(zhì)的力提供；而引起波動的力，則總是聯(lián)系介質(zhì)中各質(zhì)點(diǎn)的彈力.
(3)運(yùn)動性質(zhì)不同——振動是質(zhì)點(diǎn)的變加速運(yùn)動；而波動是勻速直線運(yùn)動，傳播距離與時間成正比.
2.聯(lián)系
(1)振動是波動的原因，波動是振動的結(jié)果；有波動必然有振動，有振動不一定有波動.
(2)波動的性質(zhì)、頻率和振幅與振源相同.
課后小練

一、單選題
1．關(guān)于介質(zhì)中質(zhì)點(diǎn)的振動方向和波的傳播方向，下列說法中正確的是（　?。?br /> A．在橫波中二者方向有時相同 B．在橫波中二者方向一定相同
C．在縱波中二者方向有時相同 D．在縱波中二者方向一定不同
2．關(guān)于振動和波的關(guān)系，下列說法正確的是（　?。?br /> A．有機(jī)械波必有振動 B．有機(jī)械振動必有波
C．離波源遠(yuǎn)的質(zhì)點(diǎn)振動周期長 D．波源停止振動時，介質(zhì)中的波動立即停止
3．在同一種均勻介質(zhì)中，當(dāng)中心波源O的振動頻率逐漸減小時，可能的波形圖為（　　）
A． B．
C． D．
4．一列機(jī)械波在x軸上傳播，某時刻的波形圖如圖所示，a、b、c為三個質(zhì)點(diǎn)，a正在向上運(yùn)動。由此可知（???）

A．該波沿x軸負(fù)方向傳播
B．該時刻，c正在向上運(yùn)動
C．該時刻以后，b比c先到達(dá)平衡位置
D．該時刻，b的速率比c的速率大
5．關(guān)于機(jī)械振動及機(jī)械波說法正確的是（　?。?br /> A．機(jī)械振動的物體在振動過程經(jīng)過平衡位置時合力為零
B．有機(jī)械振動就一定有機(jī)械波
C．機(jī)械波在傳播過程中，介質(zhì)中的質(zhì)點(diǎn)隨波移動
D．機(jī)械波傳播的是“機(jī)械振動”這種振動形式，同時也將波源的能量傳遞出去
6．機(jī)械波在介質(zhì)中傳播時，下列說法中錯誤的是（　?。?br /> A．各質(zhì)點(diǎn)都在各自的平衡位置附近振動
B．相鄰質(zhì)點(diǎn)間必有相互作用力，波傳播過程中，各質(zhì)點(diǎn)均做受迫振動
C．后一質(zhì)點(diǎn)的振動必定落后于前一質(zhì)點(diǎn)
D．各質(zhì)點(diǎn)也隨波的傳播而遷移
7．如圖所示是某繩波形成過程的示意圖，1、2、3、4……為繩上的一系列等間距的質(zhì)點(diǎn)，繩處于水平方向。質(zhì)點(diǎn)1在外力作用下沿豎直方向做簡諧運(yùn)動，帶動2、3、4……各個質(zhì)點(diǎn)依次上下振動，把振動從繩的左端傳到右端。t＝0時質(zhì)點(diǎn)1開始豎直向上運(yùn)動，經(jīng)過四分之一周期，質(zhì)點(diǎn)5開始運(yùn)動。下列判斷正確的是（　?。?br />
A．質(zhì)點(diǎn)6開始振動時的運(yùn)動方向向下
B．t＝時質(zhì)點(diǎn)6的速度方向向下
C．t＝時質(zhì)點(diǎn)10的運(yùn)動方向向上
D．t＝T時質(zhì)點(diǎn)16開始運(yùn)動
8．在一條軟繩上選18個等間距的質(zhì)點(diǎn)，質(zhì)點(diǎn)1在外力作用下首先向上振動，其余質(zhì)點(diǎn)在相互作用力的帶動下依次振動，從而形成簡諧波，由波的形成及圖示可知，下列說法中正確的是（　?。?br />
A．每個質(zhì)點(diǎn)均在其平衡位置附近自由振動
B．每個質(zhì)點(diǎn)開始運(yùn)動后，均在水平方向做勻速運(yùn)動，在豎直方向做簡諧運(yùn)動
C．繩上的每一個質(zhì)點(diǎn)開始振動時，方向都向上，振動周期都相同
D．繩上波的傳播過程也是能量的傳遞過程，每個質(zhì)點(diǎn)均做等幅振動，故每個質(zhì)點(diǎn)的機(jī)械能守恒
二、多選題
9．關(guān)于機(jī)械波的概念，下列說法正確的是（??）
A．質(zhì)點(diǎn)振動的方向總是垂直于波傳播的方向
B．橫波和縱波可同時存在于介質(zhì)中
C．機(jī)械波傳播能量，也傳遞振動信息
D．橫波中質(zhì)點(diǎn)不隨波遷移，縱波中質(zhì)點(diǎn)隨波遷移
10．關(guān)于機(jī)械波，下列說法正確的是（　　）
A．機(jī)械波的傳播方向就是介質(zhì)中質(zhì)點(diǎn)的振動方向
B．機(jī)械波傳播的是振動這種運(yùn)動形式，質(zhì)點(diǎn)并不隨波遷移
C．機(jī)械波的傳播伴隨著振動能量的傳遞
D．波不但能傳遞能量，也能傳遞信息
11．地殼深處的巖層活動產(chǎn)生強(qiáng)烈震動而引發(fā)地震。地震波的縱波傳播速度較快，約為6km/s；橫波傳播速度較慢，約為4km/s。2022年3月26日在青海某無人區(qū)發(fā)生6.0級地震，震源深度10 km。地震發(fā)生后距震源163 km的嘉峪關(guān)市震感強(qiáng)烈。則以下說法正確的是（　?。?br /> A．震源的正上方，地震波的縱波會引起地面物體上下跳動，橫波會引起地面上物體水平晃動
B．地震波的橫波在介質(zhì)中傳播時，介質(zhì)中的質(zhì)點(diǎn)會沿波的傳播方向運(yùn)動，從而導(dǎo)致房屋倒塌
C．嘉峪關(guān)市的防震減災(zāi)機(jī)構(gòu)有約13.6秒的時間提前預(yù)警更具破壞性的橫波何時到達(dá)
D．建筑物的固有周期與地震波的振動周期越接近，建筑物受到的損傷就越小
12．關(guān)于機(jī)械波和機(jī)械振動的敘述正確的是（　?。?br /> A．有機(jī)械振動必有機(jī)械波
B．有機(jī)械波必有機(jī)械振動
C．在波的傳播中，如振源停止振動，波的傳播不會立即停止
D．在波的傳播中，振動的質(zhì)點(diǎn)隨波的傳播發(fā)生遷移
三、填空題
13．.如圖所示是一列簡諧波沿x軸正方向傳播的某時刻的波形圖，a是正向最大位移處，b恰好處于平衡位置，經(jīng)過Δt＝時間，a、b兩個質(zhì)點(diǎn)所通過的路程的關(guān)系是sa________sb。(選填“＜”“＞”或“＝”)

14．下圖是某繩波形成過程示意圖，1、2、3、4……為繩上的一系列等間距的質(zhì)點(diǎn)，繩處于水平方向．質(zhì)點(diǎn)1在外力作用下沿豎直方向做簡諧運(yùn)動，帶動2、3、4……各個質(zhì)點(diǎn)依次上下振動，把振動從繩的左端傳到右端．t＝0時質(zhì)點(diǎn)1開始豎直向上運(yùn)動，質(zhì)點(diǎn)振動周期為T．經(jīng)過四分之一周期，質(zhì)點(diǎn)5開始運(yùn)動，此時質(zhì)點(diǎn)1對其平衡位置的位移為6cm．則當(dāng)t=時質(zhì)點(diǎn)5的運(yùn)動方向?yàn)開________，當(dāng)t=時質(zhì)點(diǎn)9運(yùn)動的路程為_________cm ．

15．P、Q是一列簡諧橫波中的兩個質(zhì)點(diǎn)，它們的平衡位置相距30 m，各自的振動圖象如圖中的實(shí)線和虛線所示，且P、Q之間的距離小于一個波長，求：

①若P比Q離波源近，該波的波長；
②若Q比P離波源近，該波的速度．
四、解答題
16．如圖甲所示為波源1的振動圖像，圖乙為均勻介質(zhì)中一些均勻分布等間距的質(zhì)點(diǎn)在t＝1 s時的振動狀態(tài)，其中質(zhì)點(diǎn)4剛開始振動。請?jiān)趫D丙中畫出t＝5 s時質(zhì)點(diǎn)的振動狀態(tài)。

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