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课时测评13 机械波的形成和传播
(时间:30分钟 满分:60分)
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(选择题1-11题,每题5分,共55分)
1.(2024·江西宜春期末)下列关于机械振动及机械波的说法正确的是( )
A.机械振动的物体在振动过程经过平衡位置时合力为零
B.有机械振动就一定有机械波
C.机械波在传播过程中,介质中的质点随波移动
D.机械波传播的是“机械振动”这种振动形式,同时也将波源的能量传递出去
答案:D
解析:经过平衡位置时回复力为零,不是合力为零,A错误;有机械振动还需有介质才会形成机械波,B错误;机械波在传播过程中,介质中质点在各自平衡位置附近振动,C错误;机械波传播的是“机械振动”这种振动形式,同时也将波源的能量传递出去,这是波的特性,D正确。
2.(2024·山东济南高二期末)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.因为“随波逐流”,木块将被推至远处
B.因不知道木块离波源的远近如何,所以无法确定木块的运动情况
C.木块被推动的距离与木块的质量大小和所受水的阻力的大小等情况有关
D.无论木块离波源的远近如何,它都不能被波推动,最多只能在湖面上做上下振动
答案:D
解析:波传播的是振动这种运动形式,各质点在各自平衡位置附近做往复运动,不随波向前移动,故A、B、C错误,D正确。
3.2023年12月2日1时36分在云南德宏傣族景颇族自治州芒市(北纬24.26度,东经98.08度)发生5.0级地震,震源深度10千米。地震造成云南多地震感强烈。关于地震波的形成与传播,下列说法正确的是( )
A.地震波中横波传播方向与振动方向垂直,波形中形成疏部与密部
B.地震波只可以传递信息,不可以传递能量
C.地震波在传播过程中各质点在振动的同时还要随波一起向前迁移
D.只要有地震波发出,一定能找到产生地震波的波源
答案:D
解析:地震波中横波传播方向与振动方向垂直,波形中形成波峰与波谷,A错误;波既可以传递信息,也可以传递能量,B错误;根据波的传播特点,前一个质点带动后一个质点振动,但每一个质点只在各自的平衡位置附近振动,并不随波迁移,C错误;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,有波源未必有波动,但有波动一定有波源,D正确。
4.(2024·江苏如皋调研)A为振源,形成的波沿着一条右端固定的绳子传播到B点的波形示意图如图所示,由图可判断出( )
A.A开始振动的方向向下
B.A开始振动的方向向右
C.若A停止振动,绳上的B、C两点也立即停止振动
D.若A停止振动,绳上的C点比B点先停止振动(只考虑波从A传到绳子右端的过程)
答案:D
解析:波向右传播,根据“带动看齐法”可知,B点的振动方向向上,由于B点起振时与A的起振方向相同,可知A开始振动的方向向上,故A、B错误;若A停止振动,波继续向右传播,绳上的B、C两点继续振动,故C错误;波先传到C点,后传到B点,各质点从起振到停止振动所用时间相同,故若A停止振动,绳上的C点比B点先停止振动,故D正确。
5.(2024·北京西城区高二期末)如图甲所示,用手握住长绳的一端,t=0时刻在手的带动下O点开始上下振动,选向上为正方向,其振动图像如图乙所示,则以下四幅图中能正确反映t1时刻绳上形成的波形的是( )
答案:D
解析:经过t1时间,振源振动一个周期,形成的波形为一个完整的波形;因振源起振的方向向下,可知在t1时刻波传到的位置处的质点振动方向向下,可知此时的波形为题图D,故D正确。
6.(2024·北京西城区高二期末)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
答案:B
解析:绳上各质点的位移方向与波的传播方向垂直,即质点的振动方向与波的传播方向垂直,所以这列机械波为横波,故A错误;质点Q的起振方向与波源的起振方向一样,波向右传播,质点Q从平衡位置开始振动时,起振方向是向上的,所以质点P从平衡位置开始振动时,其运动方向向上,故B正确,C错误;由题图可知,机械波传到Q时,质点P恰好振动了1.5个周期,故D错误。
7. (多选)一列横波某时刻的波形如图所示,则关于质点A的受力,下列说法中正确的是( )
A.如果波向右传播,则质点A受到向上的作用力
B.如果波向右传播,则质点A受到向下的作用力
C.如果波向左传播,则质点A受到向上的作用力
D.如果波向左传播,则质点A受到向下的作用力
答案:BD
解析:波无论向左还是向右传播,回复力始终指向平衡位置,且质点A的回复力是由相邻的质点对质点A的作用力提供的,质点A的受力方向始终向下,故B、D正确。
8.(多选)如图为沿水平方向的介质中的部分质点,相邻质点间距离相等,其中0处为波源,设波源的振动周期为T,从波源通过平衡位置竖直向下振动开始计时,经过,质点1开始振动,则下列关于各质点的振动和介质中的波的说法中正确的是( )
A.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.图中所画的质点起振时间都是相同的,起振的位置和起振方向是不相同的
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的时间比质点7通过相同位置落后
D.只要图中所有的质点都已振动了,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次全振动,则质点9发生的就是第98次全振动
答案:ACD
解析:根据波的产生和传播过程可知,传播过程中各质点的振动都是重复波源的振动,故所有质点的起振方向都相同,为竖直向下,但从时间上来说,起振依次落后的时间,所以A、C正确,B错误;由于质点9比质点1晚起振两个周期,所以当所有质点都起振后,质点1与质点9步调完全一致,只是质点9在振动总时间上永远晚2T,所以D正确。
9.振源A带动细绳上下振动,某时刻在绳上形成的横波波形如图所示。规定绳上各质点向上运动的方向为位移x的正方向,从波传播到细绳上的P点开始计时,下列能表示P点振动图像的是( )
答案:A
解析:由波形得知,波向右传播,开始计时时P点在平衡位置且将向下振动,故A正确。
10.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:A
解析:经过时,质点1回到平衡位置,质点3振动了T,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;经过时,质点6振动了T,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。
11.一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。已知t=时,质点9刚要开始运动。则下列说法正确的是( )
A.t=时,质点9开始向下运动
B.t=时,质点5加速度方向向上
C.t=时,质点5开始向上运动
D.t=时,质点3的加速度方向向上
答案:C
解析:质点1为波源,波向右传播,t=时,质点9刚要开始运动,其振动方向向上,故A错误;t=时,质点5处于波峰,此时振动的速度为零,加速度最大,方向向下,故B错误;根据振动和波的传播规律可得t=时的波形图如图所示,
t=时,质点5开始振动,振动方向向上,故C正确;振动时的回复力产生的加速度都指向平衡位置,t=时,质点3在正向位移处,则加速度方向向下,故D错误。
12.(5分)(2024·湖南邵阳月考)细绳的一端在外力作用下从t=0时刻开始做简谐运动,激发出一列简谐横波。在细绳上选取15个点,图中甲为t=0时刻各点所处的位置,乙为t=时刻的波形图(T为波的周期)。在图中画出t=时刻的波形图。
答案:见解析图
解析:机械波在传播过程中,介质的质点都在各自的平衡位置附近振动,时间依次滞后,从波形图上可看出,在t=时刻第4个质点才开始振动,则在t=时刻第10个质点刚开始振动,此时第4个质点又振动了的时间回到了自己的平衡位置,第1个质点到达负的最大位移处,新的波形图如图所示。
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