3.1 波的形成 讲义-2025-2026学年高二上学期物理人教版选择性必修第一册

本讲义聚焦波的形成这一核心知识点，先通过绳波模型阐释波的形成原理，明确质点“带动、重复、滞后”的运动特点，再对比横波与纵波的振动方向、传播介质及特征，最后归纳机械波传递运动形式、能量和信息的本质。 资料以物理观念和科学思维为导向，结合地震波、体操彩带等实例帮助学生建立波的运动与相互作用观念，通过横纵波对比表格培养模型建构能力。例题与课时精练结合，课中辅助教师高效授课，课后助力学生巩固知识，查漏补缺。

3.1 波的形成 题型1 波的形成及特点 1．波：振动的传播称为波动，简称波。 2．波的形成(以绳波为例) (1)一条绳子可以分成一个个小段，这些小段可以看作一个个相连的质点，这些质点之间存在着弹性力的作用。 (2)当手握绳端上下振动时，绳端带动相邻的质点，使它也上下振动。这个质点又带动更远一些的质点…绳子上的质点都跟着振动起来，只是后面的质点总比前面的质点迟一些开始振动，绳端这种上下振动的状态就沿绳子传了出去，整体上形成了凹凸相同的波形。 3．波动过程中各质点的运动特点 波动过程中各质点的振动周期都与波源的振动周期相同，其运动特点为： (1)先振动的质点带动后振动的质点——“带动” (2)后振动的质点重复前面质点的振动——“重复” (3)后振动的质点的振动状态滞后于先振动的质点的振动状态—“滞后” 【例题精讲】 1．关于对机械振动和机械波的理解，下列说法正确的是（　　） A．质点做简谐运动的加速度恒定 B．机械波可在真空中传播 C．机械波由空气进入水中，机械波的周期变大 D．做简谐运动的质点在半个周期内通过的路程一定等于振幅的2倍 2．关于机械波和机械振动，下列说法正确的是（　　） A．只要有机械振动，就一定有机械波 B．介质中质点的振幅就是机械波的波长 C．介质中质点的振动速度就是机械波的传播速度 D．在机械波的传播过程中，各个质点的振动周期均与波源的振动周期相等 3．艺术体操运动员站在场地中上下抖动长绸带，绸带自左向右呈现波浪状起伏。某时刻绸带形状如图所示，则下列说法正确的是（　　） A．此时质点P向右运动 B．手的起振方向竖直向上 C．手振动的频率逐渐减小 D．波的传播速度保持不变 4．以质点P为波源的机械波在绳上传到质点Q时的波形如图所示，下列说法正确的是（　　） A．绳波传播不需要介质 B．P点的起振方向朝上 C．绳中质点带动右侧相邻的质点振动 D．当P点停止振动时，绳波立即消失 5．2025年1月7日，西藏日喀则市定日县发生6.8级地震，震源深度10公里。关于机械振动和波，下列说法正确的是（　　） A．波源振动得越快，波就传播得越快 B．做简谐运动的物体所受回复力一定是物体所受的合外力 C．做受迫振动的物体，其稳定时的振动频率不一定等于驱动力的频率 D．当驱动力的频率等于固有频率时，物体做受迫振动的振幅达到最大值 6．（多选）关于机械波，下列说法正确的是（　　） A．波源开始时怎样振动，其他质点开始时就怎样振动 B．机械波中各质点做的都是自由振动 C．机械波在真空中也能传播 D．机械波中各质点在各自的平衡位置附近做往复运动，并不随波迁移 7．（多选）关于波的形成和特点，下列说法正确的是（　　） A．随着波的传播，介质中各质点都在各自的平衡位置附近振动 B．随着波的传播，介质中的各质点也将由近及远地迁移出去 C．传播波的过程中相邻各质点间必有相互作用力 D．某一横波在介质中沿水平方向传播，介质中的质点必沿竖直方向上下振动 题型2 横波和纵波 1．如图所示： (1)图甲是绳波，其中质点的振动方向与波的传播方向相互垂直。 (2)图乙是推拉弹簧产生的波，其中质点的振动方向与波的传播方向是在同一条直线上。 2．横波和纵波的对比 名称 项目　 横波 纵波 概念 在波动中，质点的振动方向和波的传播方向相互垂直 在波动中，质点的振动方向和波的传播方向在同一条直线上 介质 只能在固体介质中传播 在固体、液体和气体介质中均能传播 特征 在波动中交替、间隔出现波峰和波谷 在波动中交替、间隔出现密部和疏部 【例题精讲】 1．2021年8月14日上午，某地发生7.3级大地震。地震波既有纵波也有横波，若该地区地震时纵波的传播速度大于横波的传播速度，则震源正上方的房屋（　　） A．同时上下振动和左右摇动 B．先左右摇动后上下振动 C．先上下振动后左右摇动 D．只上下振动 2．某研究性学习小组研制了一种简易地震仪，由竖直弹簧振子P和水平弹簧振子Q组成，两振子所用弹簧完全相同，小球P的质量小于Q的质量。在一次地震中，观察到P先发生振动，3s后Q也开始振动，某个稳定时段P的振幅大于Q的振幅。从震后的媒体报道中获悉，此次地震的震源位于地震仪正下方，地震波中的横波和纵波传播速率分别约为4km/s和6km/s。据此，该学习小组做出了以下判断，其中正确的是（　　） A．震源距地震仪约10km B．震源距地震仪约36km C．此地震波横波的振幅一定小于纵波的振幅 D．此地震波横波的频率一定大于纵波的频率 3．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．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振动，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 4．体操彩带由短杆和一定长度的彩带组成。运动员周期性地上下抖动短杆，彩带上形成简谐波，某一时刻彩带的形状如图所示。彩带重力不计，下列选项正确的是（　　） A．图中彩带上的质点a正在向下运动 B．彩带上的质点b向右移动，把能量传递给质点a C．短杆与彩带的接触点在竖直方向做匀速运动 D．由于短杆在竖直方向振动，所以该简谐波为纵波 5．某地区地震波中的横波和纵波传播速率分别约为4km/s和9km/s。一种简易地震仪由竖直弹簧振子P和水平弹簧振子H组成（如图）。在一次地震中，震源地地震仪下方，观察到两振子相差5s开始振动，则（　　） A．P先开始振动，震源距地震仪约36km B．P先开始振动，震源距地震仪约25km C．H先开始振动，震源距地震仪约36km D．H先开始振动，震源距地震仪约25km 6．（多选）下列关于横波和纵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在同一直线上 C．纵波中，波的传播方向就是波中质点的移动方向 D．纵波中，质点的振动方向一定与波的传播方向在同一条直线上 7．（多选）鲁本斯火焰管上有很多等间距排列的小孔，管子的一端封闭，另一端通入声波后，在管内通入可燃性气体并点燃，小孔喷出的火焰高度会随着管内不同位置的气压大小呈现出有规律的分布，已知气压越大，火焰的高度越高。下列说法正确的是（　　） A．空气中的声波是一种横波 B．声波中气体分子的振动方向与波的传播方向相互垂直 C．在声波的密部处，火焰的高度最大 D．增大声波频率时，火焰最高处的间隔会变小 题型3 机械波 1．介质 (1)定义：波借以 的物质。 (2)特点：组成介质的质点之间有 ，一个质点的振动会引起 的振动。 2．机械波 机械振动在介质中传播，形成了机械波。 3．机械波的特点 (1)介质中有机械波传播时，介质本身并不随波一起传播，它传播的只是 这种运动形式。 (2)波是传递 的一种方式。 (3)波可以传递 。 (4)机械波的传播离不开介质，没有介质就无法形成机械波。 (5)介质中各质点都在做受迫振动，所以各质点振动的周期(频率)均与波源的振动周期(频率)相同。 (6)离波源越远，质点振动越滞后，但每一个质点的起振方向与波源起振方向相同。 (7)机械波向前传播的是振动这种运动形式，各质点只在各自的平衡位置附近振动，并不随波迁移。 4．几种常见的波 (1)绳波是横波； (2)空气中产生的声波是纵波； (3)地震波中既有横波，又有纵波； (4)水波既不是横波，也不是纵波，是一种比较复杂的机械波。 5．振动和波动的联系 (1)振动是波动的原因，波动是振动的结果；有波动必然有振动，有振动不一定有波动。 (2)波动中各质点振动的性质、频率和振幅与波源相同。 【例题精讲】 1．在平静的水面上投入一颗小石子，S处形成一列水波（可视为横波）向四周传播。在某一传播方向上有A、B两个质点，某时刻波源S和质点A均在波谷，间隔三个波峰，质点B在质点A外侧相邻的波谷上。已知波速为v，S、A连线在水平方向的距离为a，下列说法正确的是（　　） A．水波在传播过程中只能传递信息，不能传播能量 B．波源S的振动周期为 C．质点B开始振动后，会随波向前移动 D．质点A和质点B有可能在某一时刻振动方向相反 2．下列关于简谐运动和简谐波的说法正确的是（　　） A．物体做机械振动，一定会产生机械波 B．如果波源停止振动，波在介质中的传播也立即停止 C．波在传播过程中，参与振动质点的振动周期等于波源的振动周期 D．介质中每一个质点开始振动的方向不一定和波源开始振动的方向相同 3．关于振动和波的关系，正确说法是（　　） A．物体做机械振动，一定产生机械波 B．某波的频率与传播该波的介质有关 C．如果波源停止振动，在介质中传播的波动也立即停止 D．介质中每一个质点开始振动的方向一定和波源开始振动的方向相同 4．关于振动和波的关系，下列说法正确的是（　　） A．物体做机械振动，就一定会激发机械波 B．如果振源停止振动，它所引起的波动也立即停止 C．质点振动的方向总是垂直于波传播的方向 D．介质中每个质点开始振动的方向一定与振源开始振动的方向相同 5．关于机械振动与机械波的关系，下列说法正确的是（　　） A．有机械波必有机械振动，有机械振动必有机械波 B．由某振源产生的波，波的频率与振源的频率相同 C．振源的振动速度与波速相等 D．当振源振动一个周期时，波上的每个质点前进一个波长的距离 6．（多选）下列有关机械振动和机械波的说法正确的是（　　） A．在频率相同的两列波的叠加区域，若质点到两列波源的距离相等，该质点的振动一定加强 B．单摆具有等时性，是因为其振动周期与摆球的质量和振幅均无关 C．隔墙有耳是因为波的衍射现象 D．弹簧振子做简谐运动时，若某两个时刻位移相同，则这两个时刻的速度也一定相同 7．（多选）关于机械振动和机械波下列叙述正确的是（　　） A．有机械振动必有机械波 B．有机械波必有机械振动 C．在波的传播中，振动质点并不随波的传播方向发生迁移 D．在波的传播中，如振源停止振动，波的传播并不会立即停止 课时精练 1．如图所示，用手握住较长软绳的一端连续上下抖动，形成一列简谐横波。某一时刻的部分波形如图所示，绳上a、b两质点均处于波峰位置。下列说法正确的是（　　） A．绳上c点的振动方向向下 B．若增加抖动频率，波长会减小 C．经过一个周期，a质点运动到b质点位置 D．从手抖动开始质点b完成的全振动次数比质点a多 2．如图为民谣吉他的示意图，将一只手放在音孔附近拨动琴弦使其振动，即可让吉他发声，另一只手可以将琴弦按在不同的品柱上，即可调整相应琴弦从品柱到琴码之间的长度，从而改变其音调。下列说法正确的是（　　） A．同一根琴弦，拨动琴弦后，琴弦上不同质点振动周期相同 B．弹奏同一根琴弦，用力越大琴声越响亮，是因为琴弦的振动频率增大了 C．同一根琴弦先后按在不同的品柱上，拨动琴弦后，机械振动在琴弦上的传播速率不同 D．若发现某条琴弦拨动后，另一根琴弦也有明显振动，仅是因为它们的材质相同 3．某同学为了探究机械波的特性，往平静的水池中央放入一个漂浮物，然后在水池边以2Hz的频率均匀敲击水面荡起层层水波（视为机械波），测得漂浮物到敲击点的距离为6m，水波传播到漂浮物所在位置的时间为5s，则（　　） A．水波的波长为0.6m B．敲击频率越高，水波的传播速度越大 C．水波能将漂浮物推向水池的另一边 D．漂浮物做受迫振动的频率小于2Hz 4．为了理解绳波的传播特点，某同学拿着绳子左侧上下做简谐运动，某时刻绳波的图像如图所示，a、b为绳波中的两质点。关于该绳波，下列说法正确的是（　　） A．该绳波为纵波 B．a质点的加速度正在增大 C．b质点振动速度正在增大 D．若波源振动加快，则波长将增大 5．关于横波和纵波，下列说法正确的是（　　） A．对于横波和纵波，质点的振动方向和波的传播方向有时相同，有时相反 B．对于纵波，质点的振动方向与波的传播方向一定相同 C．形成纵波的质点随波一起迁移 D．横波和纵波都能传递信息 6．关于横波和纵波，下列说法不正确的是（　　） A．质点的振动方向和波的传播方向垂直的波叫横波 B．质点的振动方向与波的传播方向在同一直线上的波叫纵波 C．横波有波峰和波谷，纵波有密部和疏部 D．地震波是横波，声波是纵波 7．如图所示，一颗小石子掉落到平静的水面上激起一列水波，水波向四周传播，图中A点位于水波的波峰，则（　　） A．荷叶会沿着波传播的方向向前移动 B．相邻的水波间的距离会逐渐减小 C．图示时刻A点振动的相位为 D．A点振动的周期会逐渐减小 8．关于振动和波的关系，下面说法中正确的是（　　） A．波源的振动速度与波的传播速度大小相等 B．机械波在传播过程中频率会逐渐减小 C．机械波传播过程中传递了能量和运动形式 D．波动过程是质点由近向远传递的过程 9．（多选）一列波由波源向周围扩展开去，由此可知（　　） A．介质中的各个质点由近及远地传播开去 B．介质中的各个质点的振动频率随着波的传播而减小 C．介质将振动的能量由近及远地传播开去 D．介质将振动的形式由近及远地传播开去 10．（多选）关于机械振动和机械波，下列说法正确的是（　　） A．有机械振动必有机械波 B．在空气中传播的声音是纵波 C．在机械波的传播中质点并不随波迁移 D．质点的振动方向与波的传播方向总在同一直线上 11．（多选）在机械波形成的过程中，以下说法正确的是（　　） A．媒质中的质点也沿波的方向传播 B．媒质中的质点并没有传播，只是在平衡位置附近往复运动 C．机械波是传播能量的一种方式 D．机械波传播的是机械振动的形式 第10页（共10页） 学科网（北京）股份有限公司 $ 3.1 波的形成 题型1 波的形成及特点 1．波：振动的传播称为波动，简称波。 2．波的形成(以绳波为例) (1)一条绳子可以分成一个个小段，这些小段可以看作一个个相连的质点，这些质点之间存在着弹性力的作用。 (2)当手握绳端上下振动时，绳端带动相邻的质点，使它也上下振动。这个质点又带动更远一些的质点…绳子上的质点都跟着振动起来，只是后面的质点总比前面的质点迟一些开始振动，绳端这种上下振动的状态就沿绳子传了出去，整体上形成了凹凸相同的波形。 3．波动过程中各质点的运动特点 波动过程中各质点的振动周期都与波源的振动周期相同，其运动特点为： (1)先振动的质点带动后振动的质点——“带动” (2)后振动的质点重复前面质点的振动——“重复” (3)后振动的质点的振动状态滞后于先振动的质点的振动状态—“滞后” 【例题精讲】 1．关于对机械振动和机械波的理解，下列说法正确的是（　　） A．质点做简谐运动的加速度恒定 B．机械波可在真空中传播 C．机械波由空气进入水中，机械波的周期变大 D．做简谐运动的质点在半个周期内通过的路程一定等于振幅的2倍 【答案】D 【解答】解：A、简谐运动的回复力表达式为F＝﹣kx，该力为变力，导致加速度变化，属于变加速运动，故A错误； B、机械波依赖介质传播，无法在真空中传播，故B错误； C、机械波跨介质传播时频率与周期均保持不变，故C错误； D、半个周期内质点运动路程恒为振幅的2倍，故D正确。 故选：D。 2．关于机械波和机械振动，下列说法正确的是（　　） A．只要有机械振动，就一定有机械波 B．介质中质点的振幅就是机械波的波长 C．介质中质点的振动速度就是机械波的传播速度 D．在机械波的传播过程中，各个质点的振动周期均与波源的振动周期相等 【答案】D 【解答】解：A、机械波的形成需要波源和介质，仅有振动而无介质时无法形成波，故A错误； B、二者概念不同。振幅是质点振动的最大位移，波长是波在一个周期内传播的距离，故B错误； C、质点振动速度是质点往复运动的速度，波速是振动形式传播的速度，二者方向与大小均无必然联系，故C错误； D、机械波传播时，介质中各质点做受迫振动，其周期由波源决定，可知与波源振动周期相等，故D正确。 故选：D。 3．艺术体操运动员站在场地中上下抖动长绸带，绸带自左向右呈现波浪状起伏。某时刻绸带形状如图所示，则下列说法正确的是（　　） A．此时质点P向右运动 B．手的起振方向竖直向上 C．手振动的频率逐渐减小 D．波的传播速度保持不变 【答案】D 【解答】解：A、机械波传播时，质点只在平衡位置附近振动，并不随波迁移。故此时质点P不会向右运动，故A错误。 B、根据波的传播方向，从左向右传播，结合“上坡下，下坡上”原则，可知手的起振方向竖直向下，故B错误。 C、从图中可以看出波长逐渐增大，而波速由介质决定，根据v＝λf，波速v不变，波长λ减小，则频率f逐渐增大，故C错误。 D、波的传播速度由介质决定，绸带作为介质，其性质未变，所以波的传播速度保持不变，故D正确。 故选：D。 4．以质点P为波源的机械波在绳上传到质点Q时的波形如图所示，下列说法正确的是（　　） A．绳波传播不需要介质 B．P点的起振方向朝上 C．绳中质点带动右侧相邻的质点振动 D．当P点停止振动时，绳波立即消失 【答案】B 【解答】解：A、机械波的传播需要满足条件：①波源振动；②介质，所以绳波的传播需要介质，故A错误； B、P点的起振方向与波的最前端Q点开始振动的方向相同，根据“上下坡法”可判断出P点的起振方向朝上，故B正确； C、绳波向左传播，所以绳中质点带动左侧相邻的质点振动，故C错误； D、如果振源停止振动，在介质中传播的振动不会立即停止，故D错误。 故选：B。 5．2025年1月7日，西藏日喀则市定日县发生6.8级地震，震源深度10公里。关于机械振动和波，下列说法正确的是（　　） A．波源振动得越快，波就传播得越快 B．做简谐运动的物体所受回复力一定是物体所受的合外力 C．做受迫振动的物体，其稳定时的振动频率不一定等于驱动力的频率 D．当驱动力的频率等于固有频率时，物体做受迫振动的振幅达到最大值 【答案】D 【解答】解：A.波速由介质决定，与波源振动速度无关，故A错误； B.简谐运动的回复力是合外力在平衡位置附近的分量，并非总是等于合外力，故B错误； C.受迫振动的稳定频率等于驱动力的频率，故C错误； D.当驱动力的频率等于系统的固有频率时，发生共振，振幅最大，故D正确。 故选：D。 6．（多选）关于机械波，下列说法正确的是（　　） A．波源开始时怎样振动，其他质点开始时就怎样振动 B．机械波中各质点做的都是自由振动 C．机械波在真空中也能传播 D．机械波中各质点在各自的平衡位置附近做往复运动，并不随波迁移 【答案】AD 【解答】解：C、根据波的振动特性，可知机械波传播过程需要介质，将振动形式逐渐传播给后面的质点，故C错误； ABD、机械波传播振动形式时，在波源后面的各质点，被波源带动，做受迫振动； 各质点之间相互作用，使得各质点的振动形式均与波源的振动形式相同； 各质点被带动做与波源相同的振动，即在平衡位置附近做简谐运动，波的各质点并不随波的传播方向迁移，故B错误，AD正确。 故选：AD。 7．（多选）关于波的形成和特点，下列说法正确的是（　　） A．随着波的传播，介质中各质点都在各自的平衡位置附近振动 B．随着波的传播，介质中的各质点也将由近及远地迁移出去 C．传播波的过程中相邻各质点间必有相互作用力 D．某一横波在介质中沿水平方向传播，介质中的质点必沿竖直方向上下振动 【答案】AC 【解答】解：AB、波传播过程中介质中各质点只在各自的平衡位置附近做受迫振动，并不随波一起迁移，传播的只是振动形式和能量，故A正确，B错误； C、由于质点间的分子力的作用，介质中各质点只在各自的平衡位置附近做受迫振动，相邻的两个质点比较，离波源近的质点带动离波源远的质点振动，故C正确。 D、某一水平方向的横波在介质中传播，介质中的质点的振动方向与波的传播方向相互垂直，不一定竖直方向上下振动。故D错误； 故选：AC。 题型2 横波和纵波 1．如图所示： (1)图甲是绳波，其中质点的振动方向与波的传播方向相互垂直。 (2)图乙是推拉弹簧产生的波，其中质点的振动方向与波的传播方向是在同一条直线上。 2．横波和纵波的对比 名称 项目　 横波 纵波 概念 在波动中，质点的振动方向和波的传播方向相互垂直 在波动中，质点的振动方向和波的传播方向在同一条直线上 介质 只能在固体介质中传播 在固体、液体和气体介质中均能传播 特征 在波动中交替、间隔出现波峰和波谷 在波动中交替、间隔出现密部和疏部 【例题精讲】 1．2021年8月14日上午，某地发生7.3级大地震。地震波既有纵波也有横波，若该地区地震时纵波的传播速度大于横波的传播速度，则震源正上方的房屋（　　） A．同时上下振动和左右摇动 B．先左右摇动后上下振动 C．先上下振动后左右摇动 D．只上下振动 【答案】C 【解答】解：纵波振动方向与传播方向一致，横波振动方向与波的传播方向相互垂直，由于纵波传播得快，地震发生时纵波先到达震源正上方，震源正上方房屋先上下振动后左右摇动。故C正确，ABD错误； 故选：C。 2．某研究性学习小组研制了一种简易地震仪，由竖直弹簧振子P和水平弹簧振子Q组成，两振子所用弹簧完全相同，小球P的质量小于Q的质量。在一次地震中，观察到P先发生振动，3s后Q也开始振动，某个稳定时段P的振幅大于Q的振幅。从震后的媒体报道中获悉，此次地震的震源位于地震仪正下方，地震波中的横波和纵波传播速率分别约为4km/s和6km/s。据此，该学习小组做出了以下判断，其中正确的是（　　） A．震源距地震仪约10km B．震源距地震仪约36km C．此地震波横波的振幅一定小于纵波的振幅 D．此地震波横波的频率一定大于纵波的频率 【答案】B 【解答】解：AB．设震源距地震仪的距离为x，有 其中v1＝4km/s，v2＝6km/s 解得：x＝36km，故A错误，B正确； C．因为只是某个稳定时段P的振幅大于Q的振幅，不能确定地震波横波的振幅和纵波的振幅大小关系，此地震波横波的振幅可能大于、小于或等于纵波的振幅，故C错误； D．由于是同一震源，所以地震波的横波和纵波频率相同，故D错误。 故选：B。 3．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．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振动，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 【答案】B 【解答】解：A、地震波分为纵波和横波，纵波传播快，上下振动，振幅小，破坏性弱；横波传播慢，左右振动，振幅大，破坏性强，故A错误； B、地震波从深处传到地表，纵波传播速度快，在震源中心地区的人们先感受到上下晃动，故B正确； C、根据s＝vt＝4km/×61s＝244km，故长宁县距离成都市超过了200km，故C错误； D、监测到地震时地震已经发生，说明不可预测，故D错误。 故选：B。 4．体操彩带由短杆和一定长度的彩带组成。运动员周期性地上下抖动短杆，彩带上形成简谐波，某一时刻彩带的形状如图所示。彩带重力不计，下列选项正确的是（　　） A．图中彩带上的质点a正在向下运动 B．彩带上的质点b向右移动，把能量传递给质点a C．短杆与彩带的接触点在竖直方向做匀速运动 D．由于短杆在竖直方向振动，所以该简谐波为纵波 【答案】A 【解答】解：A、图中波向右传播，根据“同侧法”可知，彩带上的质点a正在向下运动，故A正确；B、机械波传播过程中，质点只在自己平衡位置附近振动，而不随波迁移，故B错误；C、短杆与彩带的接触点在竖直方向做简谐振动，故C错误；D、由于短杆在竖直方向振动，波向右传播，波源振动方向与传播方向垂直，所以该简谐波为横波，故D错误。故选：A。 5．某地区地震波中的横波和纵波传播速率分别约为4km/s和9km/s。一种简易地震仪由竖直弹簧振子P和水平弹簧振子H组成（如图）。在一次地震中，震源地地震仪下方，观察到两振子相差5s开始振动，则（　　） A．P先开始振动，震源距地震仪约36km B．P先开始振动，震源距地震仪约25km C．H先开始振动，震源距地震仪约36km D．H先开始振动，震源距地震仪约25km 【答案】A 【解答】解：纵波的速度快，纵波先到，所以P先开始振动，根据5s，解得x＝36km。故A正确，BCD错误。 故选：A。 6．（多选）下列关于横波和纵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在同一直线上 C．纵波中，波的传播方向就是波中质点的移动方向 D．纵波中，质点的振动方向一定与波的传播方向在同一条直线上 【答案】AD 【解答】解：AB、物理学中把质点的振动方向与波的传播方向垂直的波称作横波，所以横波中质点的振动方向一定与波的传播方向垂直，故A正确，B错误； B、物理学中把质点的振动方向与波的传播方向在同一直线上的波称作纵波，所以纵波中质点的振动方向一定与波的传播方向在同一条直线上，故C错误，D正确； 故选：AD。 7．（多选）鲁本斯火焰管上有很多等间距排列的小孔，管子的一端封闭，另一端通入声波后，在管内通入可燃性气体并点燃，小孔喷出的火焰高度会随着管内不同位置的气压大小呈现出有规律的分布，已知气压越大，火焰的高度越高。下列说法正确的是（　　） A．空气中的声波是一种横波 B．声波中气体分子的振动方向与波的传播方向相互垂直 C．在声波的密部处，火焰的高度最大 D．增大声波频率时，火焰最高处的间隔会变小 【答案】CD 【解答】解：AB、空气中的声波是一种纵波，所以声波中气体分子的振动方向与波的传播方向相互平行，故AB错误； C、在声波的密部处，空气分子的位移最大，则火焰的高度最大，故C正确； D、声波在空气中的传播速度不变，增大声波频率时，根据v＝λf可知，波长变小，相邻火焰最高处的间隔为一个波长，所以火焰最高处的间隔会减小，故D正确。 故选：CD。 题型3 机械波 1．介质 (1)定义：波借以传播的物质。 (2)特点：组成介质的质点之间有相互作用，一个质点的振动会引起相邻质点的振动。 2．机械波 机械振动在介质中传播，形成了机械波。 3．机械波的特点 (1)介质中有机械波传播时，介质本身并不随波一起传播，它传播的只是振动这种运动形式。 (2)波是传递能量的一种方式。 (3)波可以传递信息。 (4)机械波的传播离不开介质，没有介质就无法形成机械波。 (5)介质中各质点都在做受迫振动，所以各质点振动的周期(频率)均与波源的振动周期(频率)相同。 (6)离波源越远，质点振动越滞后，但每一个质点的起振方向与波源起振方向相同。 (7)机械波向前传播的是振动这种运动形式，各质点只在各自的平衡位置附近振动，并不随波迁移。 4．几种常见的波 (1)绳波是横波； (2)空气中产生的声波是纵波； (3)地震波中既有横波，又有纵波； (4)水波既不是横波，也不是纵波，是一种比较复杂的机械波。 5．振动和波动的联系 (1)振动是波动的原因，波动是振动的结果；有波动必然有振动，有振动不一定有波动。 (2)波动中各质点振动的性质、频率和振幅与波源相同。 【例题精讲】 1．在平静的水面上投入一颗小石子，S处形成一列水波（可视为横波）向四周传播。在某一传播方向上有A、B两个质点，某时刻波源S和质点A均在波谷，间隔三个波峰，质点B在质点A外侧相邻的波谷上。已知波速为v，S、A连线在水平方向的距离为a，下列说法正确的是（　　） A．水波在传播过程中只能传递信息，不能传播能量 B．波源S的振动周期为 C．质点B开始振动后，会随波向前移动 D．质点A和质点B有可能在某一时刻振动方向相反 【答案】B 【解答】解：A、波在传播的过程中即传递信息，也传递能量，故A错误； B、由题可知S、A之间的距离为3个波长，即a＝3λ，根据λ＝vT可得波源的振动周期为T，故B正确； C、质点只在各自的平衡位置附近做简谐运动，不会随波迁移，故C错误； D、由题可知A和B距离为一个波长，根据波的重复性可知，质点A和质点B的振动情况总是相同的，故D错误。 故选：B。 2．下列关于简谐运动和简谐波的说法正确的是（　　） A．物体做机械振动，一定会产生机械波 B．如果波源停止振动，波在介质中的传播也立即停止 C．波在传播过程中，参与振动质点的振动周期等于波源的振动周期 D．介质中每一个质点开始振动的方向不一定和波源开始振动的方向相同 【答案】C 【解答】解：A、机械波的传播需要介质，在真空中不能传播，不能产生机械波，故A错误； B、波源停止振动，由于惯性，其他质点并不立即停止振动，波在介质中的传播不会立即停止，故B错误； CD、波在传播过程中，每个振动质点都在重复波源的振动，参与振动质点的振动周期等于波源的振动周期，每一个质点开始振动的方向一定和波源开始振动的方向相同，故C正确，D错误。 故选：C。 3．关于振动和波的关系，正确说法是（　　） A．物体做机械振动，一定产生机械波 B．某波的频率与传播该波的介质有关 C．如果波源停止振动，在介质中传播的波动也立即停止 D．介质中每一个质点开始振动的方向一定和波源开始振动的方向相同 【答案】D 【解答】解：A．物体进行机械振动时，并不必然引发机械波，尚需媒介以传播振动，故A错误； B．特定波的频率与其传播的介质无直接关联，故B错误； C．波传递的是振动的模式与能量。即便振源停止振动，已传递的波能量依旧存在，波的传播不会即刻终止，故C错误； D．介质中每一个质点开始振动的方向一定和波源开始振动的方向相同，故D正确。 故选：D。 4．关于振动和波的关系，下列说法正确的是（　　） A．物体做机械振动，就一定会激发机械波 B．如果振源停止振动，它所引起的波动也立即停止 C．质点振动的方向总是垂直于波传播的方向 D．介质中每个质点开始振动的方向一定与振源开始振动的方向相同 【答案】D 【解答】解：A、形成机械波的条件是：一是机械振动；二是有传播振动的介质。没有机械振动，一定没有机械；有机械振动不一定有机械波，还要有传播振动的介质；但有如果没有机械振动则一定没有机械波。故A错误； B、振源停止振动时，它引起的波在介质中仍继续向前传播，故B错误； C、机械波有横波和纵波两类，对于横波，质点的振动方向总与波的传播方向垂直。对于纵波，质点振动方向与波的传播方向在同一直线上。故C错误； D、波在传播中介质中的各点相互带动，所以介质中每个质点开始振动的方向一定与振源开始振动的方向相同，故D正确。 故选：D。 5．关于机械振动与机械波的关系，下列说法正确的是（　　） A．有机械波必有机械振动，有机械振动必有机械波 B．由某振源产生的波，波的频率与振源的频率相同 C．振源的振动速度与波速相等 D．当振源振动一个周期时，波上的每个质点前进一个波长的距离 【答案】B 【解答】解：A、有机械波必有机械振动，而有机械振动若没介质不会形成机械波。故A错误； B、机械振动产生的机械波，波的频率与振源的频率相同，故B正确； C、波的传播速度与介质有关，而质点的振动速度与波的传播速度无关。故C错误； D、在波传播过程中，质点并不随波迁移，只是在其平衡位置附近振动，故D错误。 故选：B。 6．（多选）下列有关机械振动和机械波的说法正确的是（　　） A．在频率相同的两列波的叠加区域，若质点到两列波源的距离相等，该质点的振动一定加强 B．单摆具有等时性，是因为其振动周期与摆球的质量和振幅均无关 C．隔墙有耳是因为波的衍射现象 D．弹簧振子做简谐运动时，若某两个时刻位移相同，则这两个时刻的速度也一定相同 【答案】BC 【解答】解：A、在两列波的叠加区域，某质点到两列波源的距离相等，若两个波源初相位相同，该质点的振动一定加强，而若两个波源初相位相反，则该点振动减弱，故A错误； B、单摆具有等时性，是因为其振动周期取决于摆长与所在处的重力加速度，与摆球的质量和振幅均无关，故B正确； C、“隔墙有耳”是接听者通过一堵墙的阻碍后听到声音，属于波的衍射，故C正确； D、弹簧振子做简谐运动时，若某两个时刻位移相同，则这两个时刻的速度大小相等，方向可能相同也可能相反，故D错误。 故选：BC。 7．（多选）关于机械振动和机械波下列叙述正确的是（　　） A．有机械振动必有机械波 B．有机械波必有机械振动 C．在波的传播中，振动质点并不随波的传播方向发生迁移 D．在波的传播中，如振源停止振动，波的传播并不会立即停止 【答案】BCD 【解答】解：A、B有机械波一定有机械振动，有机械振动不一定有机械波，还需要有传播振动的介质。故A错误，B正确。 C、在波的传播中，振动质点只在各自的平衡位置附近振动，并不随波的传播发生迁移。故C正确。 D、在波的传播中，如振源停止振动，由于惯性，质点的振动并不立即停止，则波的传播并不会立即停止。故D正确。 故选：BCD。 课时精练 1．如图所示，用手握住较长软绳的一端连续上下抖动，形成一列简谐横波。某一时刻的部分波形如图所示，绳上a、b两质点均处于波峰位置。下列说法正确的是（　　） A．绳上c点的振动方向向下 B．若增加抖动频率，波长会减小 C．经过一个周期，a质点运动到b质点位置 D．从手抖动开始质点b完成的全振动次数比质点a多 【答案】B 【解答】解：A、简谐波向右传播，根据“上、下坡法”可知，c点的振动方向向上，故A错误； B、根据v＝λf可知，由于机械波传播的速度不变，若增加抖动频率，波长会减小，故B正确； C、简谐波传播过程，质点仅在平衡位置附近振动，不会发生迁移，故C错误； D、波从手的振动处向右传播，a比b更靠近振源，因此从手抖动开始质点b完成的全振动次数比质点a少，故D错误。 故选：B。 2．如图为民谣吉他的示意图，将一只手放在音孔附近拨动琴弦使其振动，即可让吉他发声，另一只手可以将琴弦按在不同的品柱上，即可调整相应琴弦从品柱到琴码之间的长度，从而改变其音调。下列说法正确的是（　　） A．同一根琴弦，拨动琴弦后，琴弦上不同质点振动周期相同 B．弹奏同一根琴弦，用力越大琴声越响亮，是因为琴弦的振动频率增大了 C．同一根琴弦先后按在不同的品柱上，拨动琴弦后，机械振动在琴弦上的传播速率不同 D．若发现某条琴弦拨动后，另一根琴弦也有明显振动，仅是因为它们的材质相同 【答案】A 【解答】解：A、根据题意分析可知，同一根琴弦，拨动琴弦后，琴弦上不同质点做受迫振动，振动周期相同，故A正确； B、根据题意分析可知，弹奏同一根琴弦，用力越大琴声越响亮，是因为琴弦的振幅变大了，琴弦的振动频率不变，故B错误； C、根据机械波的传播特点可知，机械波的传播速度只由介质决定，同一根琴弦先后按在不同的品柱上，拨动琴弦后，机械振动在琴弦上的传播速率相同，故C错误； D、若发现某条琴弦拨动后，另一根琴弦也有明显振动，这是共振现象；当一根琴弦的振动频率与另一根琴弦的固有频率相等时，会引发另一根琴弦的强烈振动，与它们的材质是否相同没有直接关系，故D错误。 故选：A。 3．某同学为了探究机械波的特性，往平静的水池中央放入一个漂浮物，然后在水池边以2Hz的频率均匀敲击水面荡起层层水波（视为机械波），测得漂浮物到敲击点的距离为6m，水波传播到漂浮物所在位置的时间为5s，则（　　） A．水波的波长为0.6m B．敲击频率越高，水波的传播速度越大 C．水波能将漂浮物推向水池的另一边 D．漂浮物做受迫振动的频率小于2Hz 【答案】A 【解答】解：A、根据机械波波速的定义式有，波速 根据波长、频率和波速之间的关系可知，波长为 ，故A正确； B、波速由介质决定，与频率无关，故B错误； C、机械波传播时介质质点仅在平衡位置振动，不会随波迁移，故C错误； D、受迫振动频率等于驱动力频率，即漂浮物的频率 2Hz，故D错误。 故选：A。 4．为了理解绳波的传播特点，某同学拿着绳子左侧上下做简谐运动，某时刻绳波的图像如图所示，a、b为绳波中的两质点。关于该绳波，下列说法正确的是（　　） A．该绳波为纵波 B．a质点的加速度正在增大 C．b质点振动速度正在增大 D．若波源振动加快，则波长将增大 【答案】C 【解答】解：A、根据该绳波振源的振动方向与波的传播方向垂直，可知绳波为横波，故A错误； B、根据同侧法可知，a质点正在向平衡位置振动，可知加速度正在减小，故B错误； C、根据同侧法可知，b质点正在向平衡位置振动，则b质点振动速度正在增大，故C正确； D、若波源振动加快，则频率f变大，而波速不变，根据公式v＝fλ，可得波长将减小，故D错误。 故选：C。 5．关于横波和纵波，下列说法正确的是（　　） A．对于横波和纵波，质点的振动方向和波的传播方向有时相同，有时相反 B．对于纵波，质点的振动方向与波的传播方向一定相同 C．形成纵波的质点随波一起迁移 D．横波和纵波都能传递信息 【答案】D 【解答】解：A、质点的振动方向与波的传播方向垂直的波是横波，质点的振动方向与波的传播方向平行的波是纵波，只有纵波才满足质点的振动方向和波的传播方向有时相同，有时相反，横波质点的振动方向与波的传播方向相互垂直，故A错误； B、纵波质点的运动方向与波的传播方向有时相同，有时相反，故B错误； C、无论横波还是纵波，质点都不随波迁移，故C错误； D、波是传递能量的一种方式，横波和纵波都能传递信息，故D正确。 故选：D。 6．关于横波和纵波，下列说法不正确的是（　　） A．质点的振动方向和波的传播方向垂直的波叫横波 B．质点的振动方向与波的传播方向在同一直线上的波叫纵波 C．横波有波峰和波谷，纵波有密部和疏部 D．地震波是横波，声波是纵波 【答案】D 【解答】解：B．质点的振动方向与波的传播方向在同一直线上的波叫纵波，故B正确； C．横波有波峰和波谷，纵波有密部和疏部，故C正确； A．质点的振动方向和波的传播方向垂直的波叫横波，故A正确； D．地震波有横波也有纵波，空气中的声波是纵波，故D错误。 本题要求选不正确的，故选：D。 7．如图所示，一颗小石子掉落到平静的水面上激起一列水波，水波向四周传播，图中A点位于水波的波峰，则（　　） A．荷叶会沿着波传播的方向向前移动 B．相邻的水波间的距离会逐渐减小 C．图示时刻A点振动的相位为 D．A点振动的周期会逐渐减小 【答案】C 【解答】解：A．水波沿均匀介质传播时，介质中各质点只在平衡位置附近振动而不随波发生迁移，所以荷叶不会沿着波传播的方向向前移动，故A错误； B．波速不变即波长不变，即相邻的水波间的距离不变，故B错误； C．图示时刻A点位于波峰，所以其振动的相位为，故C正确； D．质点A振动的振幅减小，周期不变，故D错误。 故选：C。 8．关于振动和波的关系，下面说法中正确的是（　　） A．波源的振动速度与波的传播速度大小相等 B．机械波在传播过程中频率会逐渐减小 C．机械波传播过程中传递了能量和运动形式 D．波动过程是质点由近向远传递的过程 【答案】C 【解答】解：A、波源的振动速度是波源做机械振动的速度，在不断的发生变化，而波的传播速度是整列波在介质中传播的速度，两者的大小无绝对关系，故A错误； B、频率由波源决定，故机械波在传播过程中频率保持不变，故B错误； C、机械波在传播过程中能够传递能量和运动形式，故C正确； D、波动过程中质点只在平衡位置附近不断振动，不会随波迁移，故D错误； 故选：C。 9．（多选）一列波由波源向周围扩展开去，由此可知（　　） A．介质中的各个质点由近及远地传播开去 B．介质中的各个质点的振动频率随着波的传播而减小 C．介质将振动的能量由近及远地传播开去 D．介质将振动的形式由近及远地传播开去 【答案】CD 【解答】解：ACD、介质在传播机械波的过程中，只是把振动这种传播形式和振动的能量向外传播，而介质本身并不迁移，故A错误，CD正确； B、质点的频率只与波源有关，不会随波的传播而减小，故B错误； 故选：CD。 10．（多选）关于机械振动和机械波，下列说法正确的是（　　） A．有机械振动必有机械波 B．在空气中传播的声音是纵波 C．在机械波的传播中质点并不随波迁移 D．质点的振动方向与波的传播方向总在同一直线上 【答案】BC 【解答】解：A、有机械波一定有机械振动，有机械振动不一定有机械波，还需要有传播振动的介质，故A错误； B、声波在空气中传播方向和质点的振动方向在同一直线上，属于纵波，故B正确； C、在波的传播中，振动质点只在各自的平衡位置附近振动，并不随波的传播发生迁移，故C正确； D、波在均匀介质中匀速传播，如果是横波，两者相互垂直，故D错误。 故选：BC。 11．（多选）在机械波形成的过程中，以下说法正确的是（　　） A．媒质中的质点也沿波的方向传播 B．媒质中的质点并没有传播，只是在平衡位置附近往复运动 C．机械波是传播能量的一种方式 D．机械波传播的是机械振动的形式 【答案】BCD 【解答】解：AB．机械波的传播过程中，媒质中的质点只在平衡位置附近振动，不随着波迁移，故A错误，B正确； CD．机械波是机械振动在介质中的传播过程，传递能量和振动这种形式，故CD正确。 故选BCD。 第10页（共10页） 学科网（北京）股份有限公司 $