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

3.1 波的形成 分层作业 学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________ A层 1． 振源从时刻开始带动细绳上各点上下做简谐运动，振幅为0.4m。经0.2s绳上形成如图甲所示的波形。规定向上为质点振动位移的正方向，则点的简谐运动图像是（ ）A．B．C．D． 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．（多选）如图是某绳波形成过程的示意图，1、2、3、4…为绳上的一系列等间距的质点，相邻两质点间距为0.4m，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，时刻质点1开始竖直向上运动，经过0.5s质点1第一次到达最高点，质点6开始运动，此时质点1发生的位移为10cm。下列判断正确的是（　　） A．这列波的波长为8m B．t=1s时质点6的加速度方向向上 C．从计时开始到t=1.5s时质点6运动的路程为20cm D．t=2s时质点21正处于平衡位置且运动方向向上 4．（多选）关于振动和波的关系，下列说法正确的是（　　） A．如果波源停止振动，在介质中传播的波不会立即停止传播 B．发声体在振动时，一定会产生声波 C．波动的过程是介质中的质点由近及远的传播过程 D．波动的过程是质点的振动形式及能量由近及远的传播过程 5．艺术体操也叫韵律体操，是一种艺术性很强的女子竞赛体操项目，19世纪末20世纪初起源于欧洲。艺术体操表演项目有很多，丝带舞表演就是其中之一，如图所示是一幅丝带舞的表演图。讨论： (1)丝带上的各点有没有随波迁移？ (2)运动员的手停止抖动后，丝带上的波会立即停止吗？ 6．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是什么关系； （2）图乙是声波，其中质点的振动方向与波的传播方向是什么关系。 B层 7．关于机械波的形成和传播，下列说法中正确的是（　　） A．波的传播速度就是质点的振动速度 B．介质中有机械波传播时，介质中的某点会随波迁移 C．在波的传播中，后振动的质点总是跟着先振动的质点重复振动，只是振动频率会减小 D．发声体振动后，产生的声波在空气中传播，形成声波的质点分布不均匀 8．（多选）在一条软绳上选个等间距的质点，质点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，由波的形成及图可知，下列正确的是（　　） A．质点带动质点是利用绳上质点间的弹力实现的，因此每个质点均做受迫振动 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 9．如图所示，一列简谐横波由M向P方向传播，M、P、Q为波上的三个质点，若质点M是振源，当它由平衡位置开始向上振动时，经后第一次到达波峰。当波传到P时，质点M在波谷，再经过，质点Q第一次达到波谷。已知质点M与P之间的距离为，且，从质点M开始振动到质点Q第一次在波谷的过程中，质点M通过的路程是。求： ①质点P与Q平衡位置间的距离； ②这列简谐横波的振幅。 C层 10．如图所示，因波源S周期性振动产生向右传播的机械波，振幅呈现A、2A交替变化，当t=0时刻恰好传到x=7d位置处，P、Q分别是x=2d和x=4d位置处的两个质点，下列说法正确的是（　　） A．波源S的起振方向为y正方向 B．机械波的波速在不断变化 C．当机械波刚好传到x=1ld位置处时，P点和Q点经过的路程相等 D．当机械波刚好传到x=8d位置处时，P、Q均在平衡位置且速度方向相同 11．（多选）地震时，震源会同时发出波（纵波）和波（横波），其在地壳中传播的模拟图形如图所示，波和波的传播速度满足。设地壳内某处发生轻微地震，释放出相同频率的波和波，下列说法正确的有（　　） A．图a表示波，图b表示波 B．图b中，质点当前时刻振动方向向上，加速度方向向下 C．波将引起震中（震源正上方地表）左右摇晃 D．波与波的波长之比，周期之比 12．资料记载，海啸波是重力长波，波长可达100公里以上；它的传播速度等于重力加速度g与海水深度乘积的平方根，使得在开阔的深海区低于几米的一次单个波浪，到达浅海区波长减小，振幅增大，掀起10~40米高的拍岸巨浪，有时最先到达的海岸的海啸可能是波谷，水位下落，暴露出浅滩海底；几分钟后波峰到来，一退一进，造成毁灭性的破坏。 （i）在深海区有一海啸波（忽略海深度变化引起的波形变化）如图甲，实线是某时刻的波形图，虚线是t =900s后首次出现的波形图。已知波沿x轴正方向传播，波源到浅海区的水平距离s1=1.08万公里，求海啸波到浅海区的时间t1； （ii）在浅海区有一海啸波（忽略海深度变化引起的波形变化）如图乙，波从进入浅海区到达海岸的水平距离为s2，写出该海啸波的表达式和波谷最先到达海岸的关系式。 试卷第1页，共3页 试卷第1页，共3页 学科网（北京）股份有限公司 参考答案 题号 1 2 3 4 7 8 10 11 答案 A A ACD AD D AC C AB 1．A 【详解】由波动图可知，经过0.2s，波传播半个波长，则可知周期为 由波形图可知，t=0时刻A点起振方向为向上，又因为振幅为 故振动图像为 故选A。 2．A 【详解】A．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．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．机械波的传播速度只由介质决定，所以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．ACD 【详解】A．时刻质点1开始竖直向上运动，经过0.5s质点1第一次到达最高点，质点6开始运动，说明质点振动的周期，绳波的波长为，A正确； B．介质中的各点起振方向与波源相同，经过0.5s质点1第一次到达最高点，质点6开始运动，再经过0.5s质点6到达最高点，此时质点6的加速度方向向下，B错误； C．由题可知，绳波的振幅，故从计时开始到t=1.5s时质点6（实际运动了1.0s）运动的路程为 C正确； D．由题可知，绳波的周期，故时，绳波向右传播一个周期到达质点21位置，介质中的各点起振方向与波源相同，故此时质点21正处于平衡位置且运动方向向上，D正确。 故选ACD。 4．AD 【详解】A．由于机械波依据介质传播，如果振源停止振动，已经振动的质点，由于惯性还要振动一会儿，所以形成的波不会立即停止，故A正确； B．机械波是机械振动在介质中传播的过程，有机械振动不一定有机械波，还必须有传播振动的介质，故B错误； CD．波在介质中传播，不是介质质点由近及远的传播过程，而是质点的振动形式及能量由近及远的传播过程，故C错误，D正确。 故选AD。 5．(1)没有 (2)不会 【详解】（1）丝带上的各点在平衡位置附近做往复运动，没有随波迁移。 （2）运动员的手停止抖动后，丝带上的波继续向前传播，不会立即停止。 6．（1）相互垂直；（2）在同一条直线上 【详解】(1) 图甲是绳波，根据横波特点可知，其中质点的振动方向与波的传播方向相互垂直； (2) 图乙是声波，声波是纵波，根据纵波特点可知，其中质点的振动方向与波的传播方向在同一条直线上。 7．D 【详解】A．波的传播速度和振动速度是不同的概念，故A错误； B．波传播过程中，传播的是形式和能量，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B错误； C．后振动的质点总是跟着先振动的质点重复振动，只是时间落后而已，振动频率都等于波的频率，都相同，故C错误； D．发声体振动时在空气中产生的声波是纵波，纵波的波形是疏密相间的，故D正确。 故选D。 8．AC 【详解】 AC．机械波的形成原因是质点间的相互作用，前一质点带动后一质点，后一质点重复前一质点的振动，每个质点都做受迫振动，振动的周期都相同，所以质点是被质点1对它的弹力带动起来的，由图可知绳上的每一个质点开始振动时，方向都向上，故AC正确； B．质点只能在平衡位置附近振动，不能沿绳传递，故B错误； D．绳上波的传播过程也是能量的传递过程，每个质点均做等幅的受迫振动，故每个质点的机械能不守恒，故D错误。 故选AC。 9．①；② 【详解】①设波的周期为T，，波长为，质点M与P平衡位置间的距离为，且，波从M传到P的时间为，由于质点M与P平衡位置间的距离大于一倍波长小于二倍波长，且当波传到P时质点M在波谷，所以 所以 设质点P与Q平衡位置间的距离为x，波从P传到Q的时间为，当波传到Q点后，质点Q经过时间第一次在波谷，且这过程总时间为，则 解得 所以 解得 ②设波的振幅为A，从质点O开始振动到质点Q第一次在波谷经过的时间为，质点O通过的路程为L，且，则 解得 即 所以 解得 10．C 【详解】A．因恰好传到x=7d位置处的质点起振方向沿y轴负方向，则波源S的起振方向为y负方向，选项A错误； B．同一介质中波速一定，选项B错误； C．当机械波向右传过11d后，P点路程是 Q点路程 因振幅比为2：1，P点和Q点的路程相等，选项C正确； D．当机械波刚好传到x=8d位置处时，P在平衡位置，速度方向竖直向下，Q在平衡位置，速度方向竖直向上，不相同，选项D错误； 故选C。 11．AB 【详解】A．纵波的传播方向与质点振动方向在同一直线上，横波的传播方向与质点振动方向垂直，因此图a表示波，图b表示波，故A正确； B．根据“上、下坡法”可知，质点K处于下坡，向上振动，加速度指向平衡位置，故B正确； C．波沿震源振动方向传播，只会引起地表上下晃动，故C错误； D．根据波速、波长、频率的关系 可知波与波的频率相同，根据可知，其周期相同，即，故D错误。 故选AB。 12．（i）；(i）（m）    （s） 【详解】（i）由图甲得 依题意有 ，， 解得 （ii）由图像得波的振幅A=20m，波长由②式得波的周期 又，且 解得波的表达式 （m） 海啸波在浅海区的传播速度 波谷最先到达海岸的关系式 解得波谷最先到达海岸的时间 （s） 答案第1页，共2页 答案第1页，共2页 学科网（北京）股份有限公司 $