3.1 波的形成 讲义-2026-2027学年高二上学期物理人教版选择性必修第一册

波的形成 知识点一：波的形成 1、波动 波：振动的传播称为波动，简称波。 2、波的形成 波源（被手握住的绳端）上、下做简谐振动，如图． 水平均质绳上的振动传播过程，如图． 知识点二：横波和纵波 1、横波和纵波 （1）横波：质点的振动方向与波的传播方向垂直的波叫横波，凸起的最高处叫波峰，凹下的最低处叫波谷． （2）纵波：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．质点分布密的部分叫密部，分布疏的部分叫疏部． 2、横波与纵波的比较 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，这种波叫横波 在波动中，质点的振动方向和波的传播方向在同一直线上，这种波叫纵波 介质 只能在固体中传播 在固体、液体和气体中均能传播． 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 知识点三：机械波 1、机械波定义：机械振动在介质中由近及远的传播就形成了机械波。 2、机械波产生条件 （1）有振源。 （2）有可传播波的介质。 3、机械波的特点 (1)沿波传播的方向由近及远的传播。 (2)机械波传播的是振动的形式、能量和信息。 (3)各质点都以自己的平衡位置为中心振动，质点并不随波迁移。 (4)介质中各质点都在做受迫振动，其振动频率都等于波源的振动频率。 (5)各质点的起振方向都与波源的起振方向相同。 4、传播规律：波在同一种均匀介质中匀速传播。 5、波动与振动的区别和联系 类别 振动 波动 运动现象 振动是单个质点所表现出的周而复始的运动现象 波动是质点群联合起来表现出的周而复始的运动现象 运动成因 质点由于某种原因离开平衡位置，同时受到指向平衡位置的力——回复力的作用 介质中质点受到相邻质点的扰动而随着运动，并将振动形式由近及远的传播开，各质点间存在相互作用的弹力 联系 （1）振动是波动的起因，波动是振动的传播 （2）有波动一定有振动，有振动不一定有波动（3）波动的周期等于质点振动的周期 一、单选题 1．如图所示，一组学生在玩“人浪”游戏。学生手挽手排成一行，从左边第一位同学开始，周期性地“下蹲、起立”，呈现类似波浪的效果。若把“人浪”类比成波，则（　　） A．“人浪”是纵波 B．“人浪”传播的是“下蹲、起立”这种运动形式 C．当“人浪”向右传播时，学生随“人浪”向右移动 D．只要有学生周期性地“下蹲、起立”，就一定能形成“人浪” 2．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，形成一列简谐纵波。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开始运动，则此时刻，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的运动方向向右 3．关于机械波，下列说法正确的是（　　） A．机械波传播的是振动形式和能量 B．机械波传播的是介质本身 C．机械波传播的是振动形式，不传播能量 D．机械波传播的是能量，不传播振动形式 4．下列说法正确的是（　　） A．声波是横波 B．横波中质点振动方向与波传播方向相同 C．气体和固体都能传播声音 D．声波不能在真空中传播，在空气中的传播速度比在钢铁中传播速度快 5．关于机械波，下列说法中正确的是（　　） A．物体做机械振动，一定产生机械波 B．沿波的传播方向，相位总相同的两个质点间的距离等于一个波长 C．参与振动的各个质点，振动的频率相同 D．机械波是介质随波迁移，也是振动能量的传递 6．机械振动在介质中传播，形成了机械波。下列说法正确的是（　　） A．发声体振动时在空气中产生的声波是纵波 B．机械波在真空中可以传播 C．在纵波中，质点的分布是均匀的 D．介质中有机械波传播时，介质与波一起传播 7．关于机械波的描述，下列说法中正确的是（　　） A．机械波的传播速度即波源的振动速度 B．机械波中各质点的振动方向总是与机械波的传播方向垂直 C．机械波不仅能传递能量，参与振动的质点也以波速随波迁移 D．机械波在介质中传播的频率等于振源的振动频率，与介质性质无关 8．如图所示，为了观察波的产生与传播，某同学用手握住一条较长软绳的左端上下抖动，让绳左端做简谐运动，绳上形成一列简谐横波，A为绳上一标记点。现仅增大抖动频率，则（　　） A．A点振动周期变大 B．A点振幅变大 C．波速变小 D．波长变小 9．质点S沿竖直方向做简谐运动，某时刻在绳上形成的波形如图所示，P为绳上一质点。此时质点P的运动方向（    ） A．向下 B．向上 C．向右 D．向左 10．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 11．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 12．手持软绳的一端O点在竖直方向上做简谐运动，带动绳上的其他质点振动形成沿绳水平传播的简谐波，P、Q为绳上的两点。时O点由平衡位置出发开始振动，时刻绳波刚好传到Q点，如图。下列说法正确的是（　　） A．时刻O点刚好完成一次全振动 B．时O点运动方向向上 C．时刻P点刚好完成一次全振动 D．时P点运动方向向上 二、多选题 13．在一条软绳上选18个等间距的质点，质点1在外力作用下首先向上振动，其余质点在相互作用力的带动下依次振动，从而形成简谐波，由波的形成图可知，下列正确的是（　　） A．质点1带动质点2是利用绳上质点间的弹力实现的，因此质点2做受迫振动 B．每个质点开始运动后，均在水平方向做匀速运动，在竖直方向做简谐运动 C．绳上的每一个质点开始振动时，方向都向上，振动周期都相同 D．绳上波的传播过程也是能量的传递过程，每个质点均做等幅振动，故每个质点的机械能守恒 14．关于机械波的形成，下列说法中正确的是（　　） A．相邻的质点要相互做功 B．后振动的质点总是跟着先振动的质点重复振动，只是时间落后一步 C．参与振动的质点各自的频率不同 D．机械波是介质随波迁移，也是振动能量的传递 15．横波和纵波的区别是（　　） A．横波中质点的振动方向与波的传播方向垂直，纵波中质点的振动方向与波的传播方向相同或相反 B．纵波不能在空气中传播 C．横波形成波峰和波谷，纵波形成疏部和密部 D．横波中质点的振动方向与波的传播方向在同一条直线上，纵波中质点的振动方向与波的传播方向垂直 16．一条绳子可以分成一个个小段，每小段都可以看作一个质点，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。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。下列判断中正确的是（　　） A．质点1与质点17间相距一个波长 B．质点20开始振动时运动方向向下 C．t =时质点5的加速度方向向上 D．t =时质点12的运动方向向上 2 学科网（北京）股份有限公司 参考答案 题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 B A A C C A D D A B 题号 11 12 13 14 15 16 答案 D C AC AB AC AD 1．B 【详解】A．学生“下蹲、起立”时身体的运动方向与“人浪”传播的方向垂直，则可知“人浪”是横波，A错误； B．“人浪”传播的是“下蹲、起立”这种运动形式，B正确； C．当“人浪”向右传播时，学生只在自己的位置上下振动，不随“人浪”向右移动，C错误； D．只要有学生周期性地“下蹲、起立”，必须符合简谐振动的规律才能形成“人浪”，D错误。 故选B。 2．A 【详解】A．经过时，质点1从平衡位置再次运动到平衡位置，质点3振动了，即质点3在从左侧最大位移处向平衡位置运动的过程中(向右运动)，故A正确； B．经过时，质点5恰好到达左侧最大位移处，所受回复力向右，故B错误； C．经过时，质点6振动了，正在向左侧最大位移处运动，加速度方向向右，故C错误； D．在波传播过程中，后一个质点重复前一个质点的振动，所以每一个质点的起振方向都和波源的起振方向相同，即质点9的运动方向向左，故D错误。 故选A。 3．A 【详解】机械波传播的是振动形式和能量，介质中的质点只在自己平衡位置附近振动，而不随波迁移。 故选A。 4．C 【详解】A．声波是纵波，故A错误； B．横波中质点振动方向与波传播方向垂直，故B错误； C．气体和固体都能传播声音，故C正确； D．声波在真空中是不能传播的，在钢铁中传播速度比空气中快，故D错误。 故选C。 5．C 【详解】A．物体做机械振动，若有传播波的介质才会产生机械波，故A错误。 B．沿波的传播方向，相位总相同的两个质点间的距离等于波长的整数倍，故B错误。 C．参与振动的质点有相同的频率，都等于波源的振动频率，故C正确。 D．机械波传播的过程中介质不随波迁移，但机械波传播的过程是振动能量的传递，故D错误。 故选C。 6．A 【详解】A．发声体振动时在空气中产生的声波是纵波，故A正确； B．机械波的传播需要介质，不能在真空中传播，故B错误； C．纵波的波形是疏密相间的，质点分布最密的部分叫密部，分布最疏的地方叫疏部，故C错误； D．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D错误。 故选A。 7．D 【详解】A．机械波的传播速度与波源的振动速度是两个不同的概念，两者不相同，选项A错误； B．横波中各质点的振动方向总是与机械波的传播方向垂直，纵波中各质点的振动方向与机械波的传播方向平行，选项B错误； C．机械波能传递能量，但是参与振动的质点不会随波迁移，选项C错误； D．机械波在介质中传播的频率等于振源的振动频率，与介质性质无关，选项D正确。 故选D。 8．D 【详解】A．质点A做受迫振动的频率等于波源的频率，增大抖动频率则A的振动频率增大，由可知A点振动周期变小，故A错误； B．振幅由波源的抖动幅度决定，仅增大抖动频率，而振幅不变，故B错误； C．机械波的波速由介质决定，在同一介质绳上，即使增加抖动频率，波速也不会改变，故C错误； D．因波速不变，由可知，频率增大时，波长会减小，故D正确。 故选D。 9．A 【详解】质点在波的传播过程中，只在各自的平衡位置附近上下振动，不随波迁移。图中波向右传播，根据“上坡下，下坡上”的口诀，质点位于“上坡”路段，因此点向下振动。故A正确，B、C、D错误。 故选A。 10．B 【详解】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．由于机械波传播的速度不变（由介质决定），根据可知，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。 11．D 【详解】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．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，二者概念不同，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，与波源振动周期相等，故D正确。 故选D。 12．C 【详解】A．时点由平衡位置出发开始振动，时刻绳波刚好传到点，而根据图像可知，该波传到点需要，所以时刻点振动了，故A错误； B．时刻绳波刚好传到点，根据“同侧法”可知，时刻点运动方向向下，故该绳波的起振方向为向下，所以时点运动方向向下，故B错误； C．根据图像可知，该波传到点需要，所以时刻点振动了一个周期，刚好完成一次全振动，故C正确； D．时点由平衡位置出发开始振动，故时点还未开始振动，D错误。 故选C。 13．AC 【详解】A．质点1带动质点2是利用绳上质点间的弹力实现的，因此质点2做受迫振动，故A正确； B．每个质点开始运动后，均在竖直方向做简谐运动，波在水平方向匀速运动，故B错误； C．绳上的每一个质点开始振动时，都与波源质点1 的起振方向相同都向上，振动周期都相同，故C正确； D．波的传播过程也是能量的传递过程，每个质点均做等振幅的受迫振动，每个质点的机械能并不守恒，故D错误。 故选AC。 14．AB 【详解】A．在机械波中，相邻质点间通过弹性力相互做功，传递振动能量，故A正确； B．机械波的形成是振动在介质中传播的过程，后振动的质点重复先振动质点的振动，时间上落后一步，故B正确； C．参与振动的质点振动频率均相同，等于波源的振动频率，故C错误； D．机械波传播时，介质质点不随波迁移，只在平衡位置附近振动，但振动能量被传递，故D错误。 故选AB。 15．AC 【详解】AD．横波中质点的振动方向与波的传播方向垂直，纵波中质点的振动方向与波的传播方向在一条线上，相同或相反，故A正确，D错误； B．纵波能在空气中传播，如声音，故B错误； C．横波形成波峰和波谷，纵波形成疏部和密部，故C正确。 故选AC。 16．AD 【详解】A．质点1与质点5之间相距四分之一波长，可知质点1与质点17间相距一个波长，故A正确； B．因质点1开始起振的方向向上，可知质点20开始振动时运动方向向上，故B错误； C．时振动刚传到质点9，此时质点5在波峰位置，此时质点5的加速度方向向下，故C错误； D．时振动传到质点13位置，此时质点12正由平衡位置向波峰位置振动的过程中，则其速度方向向上，故D正确。 故选AD。 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $