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1、2023-2024（上） 全品学练考 高中物理 选择性必修第一册第3章 机械波第三章机械波1波的形成学习任务一对波的形成的理解教材链接 阅读教材,填写波的形成的相关知识.1.波动:的传播称为波动,简称波.2.观察绳波的产生和传播(1)一条绳子可以分成一个个小段,一个个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.例1 细绳的一端在外力作用下从t=0时刻开始做简谐运动,激发出一列简谐横波.如图所示,在细绳上选取15个点,
2、图甲为t=0时刻各点所处的位置,图乙为t=14T时刻的波形图(T为波源振动的周期).在图丙中画出t=34T时刻的波形图.变式1 (多选)下列关于机械波的说法中正确的是()A.波传播过程中,质点也随着波移动B.相邻质点间一定有相互作用力C.前一质点的振动带动相邻的后一质点的振动,后一质点的振动一定落后于前一质点的振动D.离波源越远,质点的振动频率越小变式2 如图所示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,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,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.t=0时质点1开始竖直向上运动,经过四分之一周期
3、,质点5开始运动.下列判断正确的是()A.质点6开始振动时的运动方向向下B.t=T2时质点6的速度方向向下C.t=3T4 时质点10的运动方向向上D.t=T时质点16开始运动学习任务二机械波教材链接 阅读教材,填写机械波的相关知识.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质点的振动.2.机械波机械振动在中传播,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.例2 (多选)关于机械波的以下说法中,正确的是()A.发生波动需要两个条件:波源和介质
4、B.波动过程是质点由近及远移动的过程C.波动过程是能量由近及远传递的过程D.离波源近的质点振动快,离波源远的质点振动慢变式3 关于机械波的形成和传播,下列说法中正确的是()A.振动是波动的成因,波动是振动的传播B.一旦波源振动起来,介质中的各个质点也就同时开始振动C.波动过程是介质中质点由近及远移动的过程D.横波的传播需要介质,纵波的传播不需要介质反思感悟 【要点总结】振动和波动的区别与联系振动波动区别研究对象单个质点在平衡位置附近的往复运动,研究的是单个质点的“个体行为”振动在介质中的传播,研究的是大量质点将波源振动传播的“群体行为”力的来源可以由作用在物体上的各种性质力提供介质中各质点间的
5、相互作用力运动性质质点在平衡位置附近做变加速运动在均匀介质中是匀速直线运动联系(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,但有振动不一定有波动.(2)波动的性质、频率和振幅都与振源相同.学习任务三对横波和纵波的理解教材链接 阅读教材,填写横波和纵波的相关知识.1.横波:质点的振动方向与波的传播方向的波.在横波中,凸起的最高处叫作,凹下的最低处叫作.2.纵波:质点的振动方向与波的传播方向在的波.在纵波中,质点分布最密的位置叫作,质点分布最疏的位置叫作.例3 下列关于横波和纵波的说法正确的是()A.横波中的质点做的是振动,纵波中的质点是沿波传播的方向运动B.纵波中的质点做的是振动,
6、横波中的质点是沿波传播的方向运动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变式4 日本曾经发生过里氏9.0级大地震,已知地震中的纵波和横波在地表附近的传播速度分别是9.1 km/s和3.7 km/s,在某地的观测站中,记录了纵波和横波到达该地的时间差为5.4 s.(1)求这个观测站与震中的距离x;(2)观测站首先观察到的是上下振动还是左右摇晃?【要点总结】分类质点振动和波的传播方向特征实例横波质点的振动方向与波的传播方向垂直交替、间隔出现波峰和波谷纵波质点的振动方向与波的传播方向在同一条直线上交替、间隔
7、出现密部和疏部1.(机械波的形成和传播)关于机械振动及机械波说法正确的是()A.机械振动的物体在振动过程经过平衡位置时合力为零B.有机械振动就一定有机械波C.机械波在传播过程中,介质中的质点随波移动D.机械波传播的是“机械振动”这种振动形式,同时也将波源的能量传递出去2.(对波的形成的理解)一列横波沿一条长绳传播,当波源突然停止振动时,其余质点的振动情况是()A.所有质点都立即停止振动B.已经振动的质点继续振动,尚未振动的质点不会振动C.离波源近的质点先停止振动,然后才是离波源远的质点停止振动D.离波源远的质点先停止振动,然后才是离波源近的质点停止振动3.(横波和纵波)关于横波与纵波,下列说法
8、中不正确的是()A.机械波可分为横波和纵波B.声波在固体、液体、气体中都能传播C.在空气中传播的声波是横波D.在横波中,质点在波谷时动能最小4.(对波的形成的理解)如图所示,0、1、2、9为弹性介质中间隔相等的若干连续质点,t=0时刻,0点从平衡位置开始向上做简谐运动,当0点第1次达到正向最大位移处时,2点开始振动.下列说法正确的是()A.2点开始振动的方向向下B.经过一段时间,1点运动到5点的位置C.9点开始振动后,其振动情况与1点完全相同D.0点的振动频率大于后面所有点的振动频率第三章机械波1波的形成教材链接 1.振动例1如图所示解析 设相邻质点的平衡位置间的距离为s,由题意知,质点起振方
9、向向上,在34T时间内波传播的距离s=9s,故在t=34T时刻波传到第10个质点,可画出此时的波形图如图所示.变式1BC解析 波传播过程中,质点不随波迁移,选项A错误;因相邻质点间有相互作用力,前一质点的振动带动相邻的后一质点的振动,故后一质点的振动一定落后于前一质点的振动,选项B、C正确;质点做受迫振动,频率与波源的频率相等,选项D错误.变式2C解析 介质中各质点开始振动时的振动方向和振源开始振动时的振动方向相同,A错误;经过t=T2质点1回到平衡位置,质点9开始向上振动,质点5振动到正的最大位移处,质点6在平衡位置上方,向上振动,即速度的方向向上,B错误;t=3T4时质点1振动到负的最大位
10、移处,质点13开始振动,513之间的质点在平衡位置上方,913之间的质点振动方向都向上,C正确;依题意,t=T时,波刚好传播到质点17,质点17开始运动,质点16已经向上振动了T16,D错误.教材链接 1.(1)传播(2)相互作用相邻2.介质3.(1)振动(2)能量(3)信息例2AC解析 波源振动时,依靠介质中的相互作用力带动周围各部分质点振动起来,形成机械波,故A正确;各质点只在平衡位置附近振动,并不随波向外迁移,仅把波源的振动和能量向外传播,故B错误,C正确;各个质点的振动频率等于波源的振动频率,故离波源近的质点和离波源远的质点振动快慢相同,故D错误.变式3A解析 振动是波动的成因,波动是
11、振动的传播,故A正确;机械波的形成可表述为离波源近的质点带动离波源远的质点,故离波源近的质点振动早一些,故B错误;波动过程是介质中质点振动形式由近及远移动,而质点不随波迁移,故C错误;机械横波与纵波的传播都需要介质,故D错误.教材链接 1.互相垂直波峰波谷2.同一直线上密部疏部例3C解析 无论是横波还是纵波,在传播的过程中,质点都只在平衡位置附近振动,并不随波迁移,选项A、B错误;由横波和纵波的知识可知,选项D错误,选项C正确.变式4(1)33.67 km(2)上下振动解析 (1)根据纵、横波传到观测站的时间差,有x3.7km/s-x9.1km/s=5.4 s,解得x=33.67 km.(2)
12、先传到的是纵波,所以观测站首先观察到的是上下振动.随堂巩固1.D解析 经过平衡位置时回复力为零,不是合力为零,A错误;有机械振动还需有介质才会形成机械波,B错误;机械波在传播过程中,介质中质点在各自平衡位置附近振动,C错误;机械波传播的是“机械振动”这种振动形式,同时也将波源的能量传递出去,这是波的特性,D正确.2.C解析 波源停止振动时,波仍然向前传播,只是不再产生新的波动,离波源近的质点先停止振动,离波源远的质点后停止振动,选项C正确.3.C解析 机械波可分为横波和纵波两类,故A正确;声波在固体、液体、气体中都能传播,故B正确;在空气中传播的声波是纵波,故C错误;在横波中,质点在波谷时速度
13、为零,动能最小,故D正确.4.C解析 质点的振动方向与波源的起振方向相同,0点从平衡位置开始向上做简谐运动,故2点开始振动的方向向上,A错误;质点在竖直方向上振动,1点不会运动到5点的位置,B错误;当0点第1次达到正向最大位移处时,2点开始振动,可知0点到2点的相位差为2,各点间的间隔相等,故9点与1点的相位差为2,则9点开始振动后,其振动情况与1点完全相同,C正确;机械波在传播的过程中所有质点的振动频率都与波源的振动频率相同,故D错误.第三章机械波1波的形成建议用时:40分钟 知识点一波的形成1.关于波,下列说法中正确的是()A.介质中的质点随波的传播而迁移B.质点振动的方向总是垂直于波的传
14、播方向C.波不但能传递能量,还能传递信息D.波只能传递能量,不能传递信息2.科学探测表明,月球表面无大气层,也没有水,更没有任何生命存在的痕迹.在月球上,两宇航员面对面讲话也无法听到,这是因为()A.月球太冷,声音传播太慢B.月球上没有空气,声音无法传播C.宇航员不适应月球,声音太小了D.月球上太嘈杂,声音听不清楚 知识点二机械波3.机械波在介质中传播时,下列说法中错误的是()A.各质点都在各自的平衡位置附近振动B.相邻质点间必有相互作用力,波传播过程中,各质点均做受迫振动C.后一质点的振动必定落后于前一质点D.各质点也随波的传播而迁移4.关于振动和波的关系,下列说法正确的是()A.如果波源停
15、止振动,在介质中传播的波也立即停止B.发声体在振动时,一定会产生声波C.波动的过程是介质质点由近及远的迁移过程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5.2022石家庄一中期中 下列关于理想机械波的说法错误的是()A.波中各质点的振动频率是相同的B.质点开始振动时的速度方向与波的传播方向相同C.波由近及远迁移,质点只在平衡位置附近做往返运动D.波源的能量随波动由近及远传播 知识点三横波与纵波6.(多选)关于质点的振动方向和波的传播方向,下列说法中正确的是()A.在横波中二者方向有时相同B.在横波中二者方向一定不同C.在纵波中二者方向有时相同D.在纵波中二者方向一定相同7.2022
16、浙江嘉兴一中月考 下面关于横波、纵波的说法中正确的是()A.同一波源在同一介质中形成的机械波中可同时具有横波和纵波B.由于横波、纵波的振动方向与波的传播方向的关系不同,故横波、纵波不可能沿同一方向传播C.横波、纵波在同一介质中的传播速度一定相等D.声波通常是横波,在固体、液体或气体中均可传播8.下列关于横波、纵波的说法错误的是()A.凸凹相间的波叫横波,凸起的最高处叫波峰,凹下的最低处叫波谷B.质点振动方向和波的传播方向在同一直线上的波叫横波C.纵波的波形是疏密相间的,质点分布最密的地方叫密部,分布最疏的地方叫疏部D.质点的振动方向和波的传播方向在同一直线上的波叫纵波9.2022江苏徐州一中月
17、考 在一平静的湖面上漂浮着一轻木块,向湖中投入一石块,在湖面上激起水波.关于木块的运动情况,以下说法正确的是()A.因为“随波逐流”,木块将被推至远处B.因不知道木块离波源的远近如何,所以无法确定木块的运动情况C.木块被推动的距离与木块的质量大小和所受水的阻力的大小等情况有关D.无论木块离波源的远近如何,它都不能被波推动,最多只能在湖面上做上下振动10.地壳深处的岩层活动产生强烈震动而引发地震.地震波的纵波传播速度较快,约为6 km/s;横波传播速度较慢,约为4 km/s.2022年3月26日在青海发生6.0级地震,震源深度10 km.地震发生后距震源163 km的嘉峪关市震感强烈.则以下说法
18、正确的是()A.震源的正上方,地震波的纵波会引起地面物体上下跳动,横波会引起地面上物体水平晃动B.地震波的横波在介质中传播时,介质中的质点会沿波的传播方向运动,从而导致房屋倒塌C.嘉峪关市的防震减灾机构有约3.6秒的时间提前预警更具破坏性的横波何时到达D.建筑物的固有周期与地震波的振动周期越接近,建筑物受到的损伤就越小11.2022浙江余杭高级中学期中 如图,手持较长软绳端点O以周期T在竖直方向上做简谐运动,带动绳上的其他质点振动形成简谐波,该波沿水平方向传播.绳上有另一质点P(图中未画出),t=0时,O点位于最高点,P点位于最低点,则()A.t=T4时,P点位于平衡位置上方B.P点的起振方向
19、与O点的起振方向相反C.t=T8时,P点的速度方向水平向右D.P点的起振方向与O点的起振方向相同12.(多选)下图是沿水平方向的介质中的部分质点,每相邻质点间的距离相等,其中O为波源,设波源的振动周期为T,自波源通过平衡位置竖直向下振动开始计时,经过14T,质点1开始振动,则下列关于各质点的振动和介质中的波的说法正确的是()A.介质中所有的质点的起振方向都竖直向下,且图中质点9起振最晚B.图中所画出的质点起振时间都是相同的,起振的位置和起振的方向是不同的C.图中质点8的振动完全重复质点7的振动,只是质点8起振、通过平衡位置或最大位移处的时间总是比质点7落后D.只要图中所有的质点都已振动了,质点
20、1与质点9的振动步调就完全相反13.2022青岛二中月考 如图所示是某绳波形成过程的示意图,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,已知t=0时,质点1开始向上运动,t=T4时,1到达最上方,5开始向上运动,问:(1)t=T2时,质点6、10、14的运动状态(是否运动、运动方向)如何?(2)画出t=3T4时的波形图,并说明质点6、10、14的运动状态.第三章机械波1波的形成1.C解析 波在传播过程中传播振动形式并传递能量与信息,而质点并不随波迁移.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直线
21、上.2.B解析 机械波的传播需要介质,由于月球表面无大气层,所以声波无法传播出去,B正确.3.D解析 机械波在介质中传播时,各质点都在各自的平衡位置附近振动,不会随波的传播而迁移,相邻质点间必有相互作用力,波传播过程中,各质点均做受迫振动,且后一质点的振动必定落后于前一质点,故A、B、C正确,D错误.4.D解析 机械波依靠介质传播,如果振源停止振动,则已经振动的质点还要振动一会儿,所以形成的波不会立即停止,故A错误;机械波是机械振动在介质中传播的过程,有机械振动时,不一定有机械波,还必须有传播振动的介质,故B错误;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
22、的传播过程,故C错误,D正确.5.B解析 波中各质点的振动频率等于波源的振动频率,所以波中各质点的振动频率是相同的,A正确;对于横波,波在传播的过程中,质点的振动方向与波的传播方向垂直,B错误;波在传播过程中,质点在平衡位置附近做往复运动,波由近及远迁移,C正确;波在传播振动的过程中,同时将能量由近及远传播,D正确.6.BC解析 横波中质点的振动方向与波的传播方向垂直,故二者方向一定不同;纵波中质点的振动方向与波的传播方向在同一直线上,二者方向有时相同,有时相反,故选项B、C正确.7.A解析 同一波源产生的机械波中可同时具有横波和纵波,如地震波,A正确.虽然横波与纵波的振动方向与波传播方向的关
23、系不同,但并不妨碍两者沿同一方向传播,B错误.在同一介质中,横波和纵波的传播速度一般不同,如地震波中纵波比横波传播得快,C错误.声波通常是纵波,可在固体、液体和气体中传播,D错误.8.B解析 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,在横波中,凸起的最高处称为波峰,凹下的最低处称为波谷,故A正确;把质点的振动方向与波的传播方向在同一直线的波称作纵波,故B错误,D正确;质点在纵波传播时来回振动,其中质点分布最密集的地方称为密部,质点分布最稀疏的地方称为疏部,故C正确.9.D解析 波传播的是振动这种形式,各质点在各自平衡位置运动,不随波向前移动,故A、B、C错误,D正确.10.A解析
24、 振动方向与传播方向在同一条直线上的波叫作纵波,振动方向与传播方向相互垂直的波叫作横波,所以,震源的正上方,地震波的纵波会引起地面物体上下跳动,横波会引起地面上物体水平晃动,A正确;地震波的横波在介质中传播时,介质中的质点会沿垂直于波的传播方向运动,从而导致房屋倒塌,B错误;横波与纵波到达嘉峪关市的时间差为t=1634 s-1636 s=13.6 s,C错误;建筑物的固有周期与地震波的振动周期越接近,建筑物的振幅越大,受到的损伤就越大,D错误.11.D解析 t=T4时,P点从最低点经历14个周期后回到平衡位置,故A错误;每一个质点的起振方向都跟波源的起振方向相同,故B错误,D正确;t=T8时,
25、P点的速度方向向上,向平衡位置移动,故C错误.12.AC解析 从题图可知,质点9是图中距波源最远的点,起振方向向下,但起振时刻最晚,故选项A正确,B错误;质点7与质点8相比较,质点7是质点8的前质点,质点7先振动,质点8后振动,故选项C正确;质点9比质点1晚2T开始振动,一旦质点9起振后,1、9振动步调就完全一致,故选项D错误.13.(1)质点6未到达波峰,正在向上运动,质点10、14未运动(2)如图所示质点6正在向下运动,质点10向上运动,质点14未运动解析 (1)各质点在t=T2时的情况如图甲所示由图甲可知,t=T2时,质点6未到达波峰,正在向上运动,质点10、14未运动;(2)t=34T时的波形图如图乙所示质点6正在向下运动,质点10向上运动,质点14未运动.