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．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 2．“振动是波的起源，波是振动的传播”，下列关于机械振动和机械波，说法正确的是（　　） A．波速表示介质中质点振动的快慢 B．机械波在一个周期内传播的距离是振幅的4倍 C．简谐运动的平衡位置就是质点所受合力为零的位置 D．弹簧振子每次经过平衡位置时，位移为零、动能最大 3．（多选）下列说法正确的是（　　） A．同一波面上的各质点振动情况完全相同 B．同一振源的不同波面上的质点的振动情况一定不同 C．球面波是以波源为中心的一个个球面 D．无论怎样的波，波线都始终和波面垂直 4．（多选）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 5．查阅资料，简述地震波中包含的波的种类和特点。 6．手持长绳的一端不停地上下振动，在长绳上形成一列横波。描述当手停止运动后绳上的波形。 B层 7．用手握住绳的一端上下做简谐振动，时刻形成的简谐波如图所示，此时绳上A、B、C、D四个质点的位移大小相等，则下列说法正确的是（　　） A．时刻，质点A正在向上振动 B．时刻，B、C两质点的速度不同 C．时刻，B、D两质点的加速度相同 D．A、C两质点的振动方向总是相反 8．（多选）一列简谐横波沿轴方向传播，波长为，振幅为。介质中有A和B两个质点，其平衡位置相距。某时刻A质点位于波峰位置，从此时刻开始计时，B质点的振动图像可能为（　　） A．B．C．D． 9．平衡位置位于原点O的波源发出的简谐横波在均匀介质中沿水平x轴传播，P、Q为x轴上的两个点（均位于x轴正方），P与O的距离为35cm，此距离介于一倍波长与二倍波长之间。已知波源自t=0时由平衡位置开始向上振动，周期T=1s，振幅A=4cm。当波传到P点时，波源恰好处于波峰位置；此后再经过5s，平衡位置在Q处的质点第一次处于波峰位置。求： (1)P、Q间的距离； (2)从t=0开始到平衡位置在Q处的质点第一次处于波峰位置时，波源在振动过程中通过的路程。 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，海啸波浪海啸波是重力长波，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 《 3.1 波的形成 分层作业》参考答案 题号 1 2 3 4 7 8 10 11 答案 D D ACD AB D CD C AB 1．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。 2．D 【详解】A．波速是波在介质中的传播速度，由波长和频率决定（），而质点振动的快慢由振动频率或最大速度（）决定，两者无直接关联。故A错误； B．机械波在一个周期内传播的距离为波长（），而振幅是质点的最大位移，两者单位不同且无必然倍数关系。故B错误； C．简谐运动的平衡位置是回复力为零的位置，但合力不一定为零。例如单摆的平衡位置存在向心力，合力不为零。故C错误； D．弹簧振子在平衡位置时位移为零，弹性势能最小，动能最大（速度最大）。故D正确。 故选D。 3．ACD 【详解】A．介质中任一波面上的各点，都可以看成发射子波的波源，其后任意时刻，这些子波在波前进方向的包络面就是新的波面，同一波面上各质点的振动情况完全相同，A正确； B．不同波面上质点的振动情况可能相同，B错误； C．球面波是以波源为中心的一个个球面，C正确； D．任何波的波线都始终与波面垂直，D正确。 故选ACD。 4．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。 5．见解析 【详解】地震波是指从震源产生向四周辐射的弹性波。 地震发生时，震源区的介质发生急速的破裂和运动，这种扰动构成一个波源。由于地球介质的连续性，这种波动就向地球内部及表层各处传播开去，形成了连续介质中的弹性波。 地震波按传播方式分为三种类型：纵波、横波和面波。 纵波是推进波，地壳中传播速度为5.5~7千米/秒，最先到达震中，又称P波，它使地面发生上下振动，破坏性较弱。 横波是剪切波：在地壳中的传播速度为3.2～4.0千米/秒，第二个到达震中，又称S波，它使地面发生前后、左右抖动，破坏性较强。 面波又称L波，是由纵波与横波在地表相遇后激发产生的混合波。其波长大、振幅强，只能沿地表面传播，是造成建筑物强烈破坏的主要因素。 6．当手停止运动后，绳上已形成的波形继续由近及远的传播，靠近手一侧的绳上不再形成新的波形。 【详解】当手停止运动后，绳上已形成的波形继续由近及远的传播，靠近手一侧的绳上不再形成新的波形。 7．D 【详解】A．波向右传播，用“上下坡法”判断质点振动方向。沿波的传播方向，上坡段质点向下振动，下坡段质点向上振动。A点位于波峰左侧的上坡段，因此时刻A向下振动，故A错误； B．B、C两质点位移大小相等，由简谐运动的对称性可知，B、C两质点速度大小相同。由同侧法可知，B、C两质点均向上振动，运动方向相同，因此B、C两质点的速度相同，故B错误； C．B、D两质点位移大小相等，由简谐运动的对称性可知，B、D两质点加速度大小相同。B、D两质点的加速度方向指向各自的平衡位置，因此B、D两质点的加速度方向不同，则B、D两质点的加速度不同，故C错误； D．由位移关系可得A、C的水平间距刚好为半个波长，相差半个波长的两个质点，振动相位差恒为，因此振动方向总是相反，故D正确。 故选D。 8．CD 【详解】由题知，该波波长为，振幅为，介质中A和B两个质点，平衡位置相距，则有 某时刻A质点位于波峰位置，则根据 可得 解得 由A和B两个质点平衡位置之间的距离可知 解得 由此可知，此时B质点的位移为 因为未告知A、B的位置关系，所以此时B可能向上振动也可能向下振动。 故选CD。 9．(1)133cm (2)100cm 【详解】（1）当波传到P点时，O点恰好处于波峰，则O点振动了 个周期，P到O的距离 则 λ=28cm 波传到P点时间为 因波传到Q点时，Q过平衡位置往上振动，过 到达波峰，所以波从P传到Q的时间 则P到Q距离 （2）波传到Q点时间为 则波源振动总路程为 。 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 $