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

**基本信息** 该同步练习通过基础、能力、培优三层递进设计，覆盖机械波形成与传播的核心概念，从单一知识点辨析到实际情境综合应用，梯度清晰，适配新授课概念巩固与科学思维培养。 **分层设计** |层次|知识覆盖|设计特色| |----|----------|----------| |基础过关练|机械波形成条件、横纵波区别、质点振动与波传播关系|10道单选聚焦概念辨析，如质点是否随波迁移、横纵波特征判断，强化物理观念| |能力提升练|波速计算、波形分析、受迫振动与共振|7题含多选，综合应用如波传播时间与质点振动方向推理，培养科学思维| |培优拓展练|实际情境波现象（海啸、运动状态）|3题结合奥运、地震等情境，含计算与多选，如海啸波传播分析，体现科学探究与社会责任|

3.1 波的形成 同步练 学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________ 基础过关练 1．关于波的形成和特点，下列说法正确的是（　　） A．随着波的传播，介质中各质点都在沿波的传播方向运动 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 2．如图所示，一列绳波沿着绳由左向右传播，A是波源，t时刻，波刚传到B点。下列说法正确的是（　　） A．质点C在t时刻的振动方向向下 B．质点D的起振方向与A相反 C．质点B在t时刻的振动方向向下 D．波源A开始振动时振动方向向上 3．关于机械波，下列说法正确的是（　　） A．只要有质点的振动，就能产生机械波 B．纵波中，质点的振动方向与波的传播方向垂直 C．波不仅能传递信息和能量，质点还可以随波迁移 D．横波中，凸起的最高处叫波峰 4．关于横波和纵波，下列说法正确的是（　　） A．质点的振动方向和波的传播方向垂直的波叫纵波 B．质点的振动方向与波的传播方向在同一直线上的波叫横波 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 5．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．横波可以在空气中传播 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．在声波的疏部处，火焰的高度最大 6．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 7．如图为某一时刻的简谐横波波形图，下列说法正确的是（　　） A．该波波长为，处的质点位移为0，此时速度为0，加速度最大 B．若将横轴替换为时间t（单位：s），该图像可表示简谐运动的振动图像，两种图像中，都对应振动的一个完整周期。 C．若该简谐横波沿x轴正方向传播，经过半个周期，处的质点运动的路程为2A D．若该波的波速为v，可得频率，波速越大，质点振动频率越高 8．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 9．关于机械振动和机械波，下列说法正确的是（　　） A．横波的传播需要介质，纵波的传播不需要介质 B．机械波在传播过程中，介质中各质点不会沿波的传播方向宏观移动 C．汽车由远及近时，观测者接收到鸣笛声的音调变化是声波的衍射现象 D．拨动吉他上的一根琴弦，其他琴弦也跟着振动，这是声波的干涉现象 10．取一条很长的弹性软绳，用手握住左端拉平后连续向上、向下抖动，可以看到一列横波产生和传播的情形，如图，在绳上做个红色标记，将绳波视作简谐横波，则在波传播的过程中，这个红色标记的运动是（     ） A．保持不动 B．连续上下运动 C．连续左右运动 D．一直向右运动 能力提升练 11．时刻，一列波从质点1开始振动，沿图中箭头所示方向传播，经过3t0时间，振动刚好传到质点7，此时的波形如图所示。已知图中相邻质点平衡位置间的距离均为L，下列说法正确的是（     ） A．该波的波速为 B．质点1开始振动时速度方向向下 C．从图示时刻开始再经过2t0，质点9第一次达到波峰 D．质点9开始振动时，质点6的加速度方向向上 12．如图所示，1、2、3、4……是一个水平放置松弛状态下的弹簧（可认为是均匀弹性介质）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开始振动的方向向左，经过二分之一周期，质点9开始运动，则此时刻（     ） A．质点2向左运动 B．质点5所受回复力向右 C．质点6的速度向右 D．质点9的振幅为零 13．某同学自制了一台“地动仪”，他将一个弹簧振子和一个单摆悬挂在天花板上，弹簧振子的弹簧和小球（球中间有孔）都套在固定的光滑竖直杆上。某次有感地震中，震源同时产生频率相同的横波与纵波，“地动仪”恰好位于震源的正上方，他观察到，静止的振子开始振动，时间t后单摆才开始摆动。下列说法正确的是（　　） A．实验现象证明地震波中横波传播得比纵波快 B．单摆的稳定振动频率等于弹簧振子的稳定振动频率 C．增加小球的质量，弹簧振子的稳定振动频率变小 D．若震源产生的纵波和横波的波速分别为、，则震源到“地动仪”的距离为 14．如图甲，春晚创意节目《满庭芳·国色》中的水袖舞文化在我国源远流长。其简化模型如下：材质不同的重水袖A和轻水袖B连接在一起，放在光滑水平玻璃上。某时刻在重水袖A左端抖动产生如图乙所示波形，下列说法正确的是（　　） A．振幅越大，则波速越小 B．波在A、B中传播的周期一定相等 C．波在A、B中传播的速度一定相等 D．重水袖上的某点在一个周期内向右平移一个波长的距离 能力提升练 15．（多选）如图一条弹性轻绳放置于x轴正半轴，绳的左端位于坐标原点，P、Q是弹性绳上坐标分别为、的两点，时刻，坐标原点处的波源沿y轴正方向开始振动，振动规律为。此后，测得P点开始振动的时刻为。下列说法正确的是（　　） A．波传播速度为 B．时，P点的速度方向沿轴负方向 C．Q点开始振动时P点位于负向最大位移处 D．至时间内Q点通过的路程 16．（多选）2023年8月6日2时33分，德州市平原县发生5.5级地震。已知地震波分三种：横波（S波），波速；纵波（P波），波速；面波（L波），是由纵波与横波在地表相遇后激发产生的混合波，波速。某地震观测台记录到的该地震曲线，如图甲所示；另外位于震源上方某中学的简易地震预警装置，由单摆A和竖直弹簧振子B组成，A、B的固有周期相同，如图乙所示。下列说法正确的是（　　） A．地震发生时最先明显振动的是弹簧振子B B．地震曲线中a为横波（S波） C．地震曲线中c为纵波（P波） D．若在地震曲线上测得纵波（P波）与横波（S波）的时间差为6s，则地震观测台距震源约为 17．（多选）下端附着重物的粗细均匀木棒，竖直浮在河面，在重力和浮力作用下，沿竖直方向做频率为1Hz的简谐运动；与此同时，木棒在水平方向上随河水做匀速直线运动，如图（a）所示。以木棒所受浮力F为纵轴，木棒水平位移x为横轴建立直角坐标系，浮力F随水平位移x的变化如图（b）所示。已知河水密度为，木棒横截面积为S，重力加速度大小为g。下列说法正确的是（　　） A．x从0.05m到0.15m的过程中，木棒的动能先增大后减小 B．x从0.21m到0.25m的过程中，木棒加速度方向竖直向下，大小逐渐变小 C．和时，木棒的竖直分速度大小相等，方向相同 D．木棒的运动能看作是沿x轴正方向传播的机械横波 培优拓展练 在2024年巴黎夏季奥林匹克运动会中，除了体操等传统项目外，还将增设攀岩和滑板等项目。 18．如图所示，攀岩运动员在到达较高处时，为恢复体能，每攀爬一步都稍作停留。在其确定好双手及蹬脚的位置后，用力一蹬向上攀爬一步的过程中，运动员（　　） A．始终处于超重状态 B．始终处于失重状态 C．先超重，后失重 D．先失重，后超重 19．艺术体操运动员以频率f=4Hz上下抖动长绸带的一端，绸带自左向右呈现波浪状起伏。t=0时刻，绸带形状如图所示（符合正弦函数图像特征）。 （1）P为绸带上的一点，其偏离平衡位置的位移x随时间t的变化可表示为______。 A．x=0.3sin（8πt）（SI）B．x=30sin（8πt）（SI） C．x=0.3sin（4t）（SI）D．x=0.3sin（8πt+）（SI） （2）若运动员保持抖动幅度不变，加快抖动频率，则波的传播速度会______。 A．增大B．减小C．保持不变 20．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。 （1）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； （2）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 学科网（北京）股份有限公司 《3.1 波的形成 同步练》参考答案 题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 C D D C C C C A B B 题号 11 12 13 14 15 16 17 答案 C B B B BD AD AB 1．C 【知识点】机械波及其形成 【详解】AB．随着波的传播，介质中各质点都在各自的平衡位置附近来回振动，不随波迁移，故AB错误； C．波源的振动使质点一个个被带动，且与波源振动形式相同，且总滞后于前一个质点，可知各质点间有力的作用，故C正确； D．某一横波在介质中沿水平方向传播，介质中的质点的振动方向与波的传播方向垂直，但不一定沿竖直方向，故D错误。 故选C。 2．D 【知识点】机械波及其形成 【详解】A．波沿着绳由左向右传播，根据同侧法可知C质点的振动方向向上，故A错误； BCD．波刚传到B点，即B点刚好起振，由同侧法可知B点起振方向向上，而所有质点起振方向均相同，即A、C、D、B的起振方向均向上，故BC错误，D正确。 故选D。 3．D 【知识点】机械波及其形成 【详解】A．机械波产生需要两个条件：一是有做振动的振源，二是有传播振动的介质，仅有质点振动没有介质无法产生机械波，故A错误； B．纵波的定义是质点振动方向与波的传播方向在同一直线上，质点振动方向与波传播方向垂直的是横波，故B错误； C．波传播过程中仅传递信息和能量，介质中的质点只在平衡位置附近做往复振动，不会随波迁移，故C错误； D．横波中质点振动方向与波传播方向垂直，凸起的最高处叫波峰，凹下的最低处叫波谷，故D正确。 故选D。 4．C 【知识点】横波和纵波 【详解】A．质点的振动方向和波的传播方向垂直的波叫横波，故A错误； 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错误； C．横波有波峰和波谷，纵波有密部和疏部，故C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。 故选C。 5．C 【知识点】横波和纵波 【详解】A．空气中只能传播纵波，横波不可以在空气中传播，故A错误； B．声波是纵波，故声波中气体分子的振动方向与波的传播方向在同一直线上，故B错误； CD．在声波的密部处，气压最大，火焰的高度最大，故C正确，D错误。 故选C。 6．C 【知识点】机械波及其形成、横波和纵波 【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。 7．C 【知识点】机械振动和机械波的关系 【详解】A．由简谐横波波形图可知，该波的波长为，该时刻处的质点位于平衡位置，所以质点位移为0，由回复力公式可知回复力为0，根据牛顿第二定律可知加速度为0，速度最大，故A错误。 B．若将横轴替换为时间t（单位：s），该图像可表示简谐运动的振动图像，描述简谐运动的参数没有波长，波长是波所有的描述参数，所以说两种图像中，都对应振动的一个完整周期是错误的，故B错误。 C．若该简谐横波沿x轴正方向传播，经过半个周期，处的质点运动完成半个周期的简谐运动，所以运动的路程为，故C正确。 D．简谐横波的振动频率由振源振动频率决定，与传播介质和波速没有关系，故D错误。 故选C。 8．A 【知识点】机械振动和机械波的关系 【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。 9．B 【知识点】多普勒效应、机械振动和机械波的关系 【详解】A．横波和纵波均属于机械波，机械波的传播均需要介质，故A错误； B．机械波传播时，介质质点仅在平衡位置附近振动，波传播的是振动形式和能量，质点本身不会发生宏观迁移，故B正确； C．汽车由远及近时，观测者接收到的鸣笛声音调变高，是由于声源与观测者相对运动引起的多普勒效应，故C错误； D．拨动一根琴弦导致其他琴弦的受迫振动，是因琴弦固有频率匹配引发的共振现象，故D错误。 故选B。 10．B 【知识点】横波和纵波 【详解】简谐横波传播过程中介质中的质点振动方向与波的传播方向垂直，质点不会随波迁移，只在自身平衡位置附近振动。因此绳上的红色标记会在平衡位置连续上下运动，不会随波发生水平方向的迁移。 故选B。 11．C 【知识点】机械波及其形成 【详解】A．由图可知该波的波速为，故A错误； B．波刚传到质点7，质点7的振动方向就是波源起振的方向；波向右传播，用上下坡法可得质点7处于下坡，振动方向向上，即质点1起振速度向上，故B错误； C．由图可知周期为 故波过时间传播到质点9，其开始振动，再过时间，振动到最大位移处即波峰位置，故C正确； D．5到9为半个波形，故质点9开始振动时，质点6会向平衡位置运动，但仍在平衡位置上方，位移向上，故质点6此时加速度向下，故D错误。 故选C。 12．B 【知识点】横波和纵波 【详解】AC．取向左为正方向，画出时刻的简谐波的波形图。经过时，质点1从平衡位置再次运动到平衡位置且向右运动，根据图像可知质点2正在向右运动，质点6的速度向左，故A错误，C错误； B．经过时，质点5到达正向最大位移处，方向向左，根据，可知质点5所受回复力最大，方向向右，故B正确； D．在波传播过程中，后一个质点重复前一个质点的振动，可知质点9的振幅不为零，故D错误。 故选B。 13．B 【知识点】简谐运动的回复力和能量、受迫振动与共振、横波和纵波 【详解】A．弹簧振子由纵波驱动，振子先振动说明纵波先到达，即纵波传播速度比横波快，故A错误； B．受迫振动的稳定振动频率等于驱动力的频率，题干明确横波与纵波频率相同，弹簧振子的驱动力为纵波、单摆的驱动力为横波，因此二者稳定振动频率相等，故B正确； C．弹簧振子的稳定振动频率由驱动力（纵波）的频率决定，与小球质量等自身结构参数无关，故C错误； D．设震源到“地动仪”的距离为，纵波传播时间，横波传播时间，且，故时间差 整理得，故D错误。 故选B。 14．B 【知识点】机械振动和机械波的关系 【详解】A．机械波的波速仅由介质决定，与振幅无关，则介质一定时，振幅变大，但波速不变，故A错误； BC．波的频率仅由波源决定，机械波从一种介质中进入另一种介质时，其频率不变，周期不变，波速改变，故B正确，C错误； D．重水袖上某点一个周期内通过的路程为4倍振幅，而这一个周期内机械波传播的距离为一个波长，但质点不会随波迁移，故D错误。 故选B。 15．BD 【知识点】机械波及其形成、机械振动和机械波的关系 【详解】A．P点坐标，开始振动，因此波速，故A错误； B．已知波源振动方程，得振幅，圆频率 周期 P点开始振动，起振方向与波源一致沿正方向。时，P点振动时间 在时间内，P从平衡向负向最大位移处运动，速度方向沿轴负方向，故B正确； C．Q点坐标，波传到Q点的时间 此时P点已经振动了 P点从平衡向上起振，经过后，位于正向最大位移处，不是负向最大位移处，故C错误； D．到，Q点振动的时间 Q点从平衡位置开始振动，总路程为，故D正确。 故选BD。 16．AD 【知识点】横波和纵波 【详解】A．P波速度最大，最先到达观测点；P波引起竖直方向振动，而竖直弹簧振子对竖直振动响应，因此最先明显振动的是弹簧振子，故A正确； B．波速越大越先到达观测点，最早出现的对应速度最大的P波（纵波），不是横波S波，故B错误； C．速度最小的面波L最后到达，因此最晚出现的对应面波，不是纵波P波，故C错误； D．设观测台到震源的距离为，纵波和横波的时间差满足 代入解得，故D正确。 故选AD。 17．AB 【知识点】简谐运动的定义及特征、机械振动和机械波的关系 【详解】A．由简谐运动的对称性可知，0.1m、0.3m、0.5m时木棒处于平衡位置；则x从0.05m到0.15m的过程中，木棒从平衡位置下方向上移动，经平衡位置后到达平衡位置上方，速度先增大后减小，所以动能先增大后减小，故A正确； B．x从0.21m到0.25m的过程中，木棒从平衡位置上方靠近最大位移处向下运动（未到平衡位置），加速度竖直向下，大小减小，故B正确； C．和时，由图像的对称性知浮力大小相等，说明木棒在同一位置，竖直方向速度大小相等，方向相反，故C错误； D．木棒上各质点相对静止随木棒一起运动，不能看成向x轴正方向传播的机械横波，故D错误。 故选AB。 18．C 19． A C 20． D 【知识点】超重和失重的概念、平抛运动速度的计算、机械波及其形成 【详解】18．运动员竖直方向向上先做加速运动后做减速运动，加速度先向上后向下，则该过程运动员先处于超重状态，后处于失重状态，故选C。 19．[1]振动圆频率为 振幅为0.3m，偏离平衡位置的位移x随时间t的变化可表示为 x=0.3sin（8πt）（SI） 故选A。 [2]介质不变，波的传播速度不变，故选C。 20．（1）；(i）（m）    （s） 【详解】（i）由图甲得 依题意有 ，， 解得 （2）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 $