《第一節(jié) 機械波的產(chǎn)生和傳播》（同步訓練）高中物理選擇性必修 第一冊-粵教版

《第一節(jié)機械波的產(chǎn)生和傳播》同步訓練(答案在后面)一、單項選擇題（本大題有7小題，每小題4分，共28分）1、下列關于機械波的描述，哪一項是正確的？A.機械波可以在真空中傳播。B.機械波的傳播速度與介質(zhì)無關。C.機械波的傳播過程中，質(zhì)點會隨波一起遷移。D.機械波的產(chǎn)生需要振源和傳播介質(zhì)。2、一列簡諧橫波沿繩子傳播，當波從一種介質(zhì)進入另一種介質(zhì)時，以下哪種情況可能發(fā)生？A.波長不變，頻率變化。B.頻率不變，波長變化。C.波速不變，波長變化。D.波長和頻率同時變化。3、在機械波的形成過程中，以下哪個因素是波源振動的必要條件？A.波源的振動頻率B.波源的振動幅度C.波源的振動方向D.波源與傳播介質(zhì)的相互作用4、一列機械波在傳播過程中，如果波速不變，波長和頻率的關系是：A.波長越長，頻率越高B.波長越長，頻率越低C.波長越短，頻率越高D.波長越短，頻率越低5、機械波在介質(zhì)中的傳播速度取決于下列哪些因素？A.波的頻率B.波長C.介質(zhì)的性質(zhì)D.振幅6、關于機械波的產(chǎn)生和傳播，以下哪個陳述是正確的？A.機械波可以在真空中傳播B.只有縱波才能在固體中傳播C.橫波和縱波都可以在液體中傳播D.機械波需要介質(zhì)來傳播7、在波動現(xiàn)象中，下列哪個物理量可以描述波傳播的方向和速度？A.波長B.波速C.頻率D.波形二、多項選擇題（本大題有3小題，每小題6分，共18分）1、關于機械波的產(chǎn)生和傳播，以下說法正確的是：A.機械波的產(chǎn)生需要兩個相鄰的質(zhì)點之間的相互作用力。B.機械波在介質(zhì)中傳播時，介質(zhì)中的質(zhì)點會隨波遷移。C.機械波的傳播速度與介質(zhì)的密度有關，而與波源的頻率無關。D.機械波在真空中不能傳播。2、以下關于橫波和縱波的說法中，正確的是：A.橫波在傳播過程中，介質(zhì)中的質(zhì)點振動方向與波的傳播方向垂直。B.縱波在傳播過程中，介質(zhì)中的質(zhì)點振動方向與波的傳播方向平行。C.橫波的傳播速度總是大于縱波的傳播速度。D.在空氣中，聲波的傳播速度與頻率無關。3、下列關于機械波的產(chǎn)生和傳播的說法，正確的是（）A.機械波的產(chǎn)生需要兩個條件：機械振動和介質(zhì)。B.機械波的傳播速度只與介質(zhì)的性質(zhì)有關，與波的頻率無關。C.機械波在傳播過程中，質(zhì)點不隨波遷移，只是圍繞平衡位置做周期性振動。D.機械波在介質(zhì)中傳播時，介質(zhì)的質(zhì)點振動方向與波的傳播方向一定相同。三、非選擇題（前4題每題10分，最后一題14分，總分54分）第一題：某同學在研究機械波的產(chǎn)生和傳播時，進行了以下實驗：他將一根緊繃的橡皮筋固定在兩端，一端用手指撥動，另一端放置一個輕質(zhì)小球；觀察到橡皮筋振動時，小球在某一位置受到彈力，并開始振動。請回答以下問題：（1）請簡述實驗中橡皮筋振動產(chǎn)生機械波的過程；（2）請分析小球在某一位置受到彈力的原因；（3）請說明為什么小球在橡皮筋振動后開始振動。第二題：一列簡諧波在空氣中傳播，波源振動的周期為0.01秒，波速為340米/秒。請回答以下問題：（1）求這列簡諧波的波長是多少？（2）若波源從某一時刻開始振動，經(jīng)過多長時間，位于距波源2.5米處的質(zhì)點第一次出現(xiàn)振動位移為零的時刻？第三題：一列機械波在平面簡諧波模型上傳播，已知波源頻率為f=5Hz，波速為v=200m/s，波源振幅為A=4cm。假設波從波源沿x軸正方向傳播，在t=0時刻，質(zhì)點位于x軸上坐標為x=10m的位置，且質(zhì)點正在向上運動。請回答以下問題：寫出該機械波的波動方程。若在t=0.1s時刻，質(zhì)點的位移為y=3cm，求此時質(zhì)點的速度和加速度。求在t=0.1s時刻，距離波源x=50m處的質(zhì)點位移。第四題：一、簡答題請簡述機械波的產(chǎn)生條件。機械波的傳播過程中，波源和介質(zhì)中質(zhì)點的運動有何特點？舉例說明機械波在生活中的應用。第五題：一列機械波在均勻介質(zhì)中傳播，波源振動的周期為T，波速為v。已知某一時刻，距離波源10m的P點質(zhì)點的位移為y=5cm，且該質(zhì)點此時正在向下運動。求：（1）這列機械波的波長λ；（2）該質(zhì)點再次向上運動時，波源振動經(jīng)過了多少個周期?！兜谝还?jié)機械波的產(chǎn)生和傳播》同步訓練及答案解析一、單項選擇題（本大題有7小題，每小題4分，共28分）1、下列關于機械波的描述，哪一項是正確的？A.機械波可以在真空中傳播。B.機械波的傳播速度與介質(zhì)無關。C.機械波的傳播過程中，質(zhì)點會隨波一起遷移。D.機械波的產(chǎn)生需要振源和傳播介質(zhì)。答案：D解析：機械波的傳播需要兩種基本條件：振源（產(chǎn)生振動的物體）和傳播介質(zhì)（如空氣、水或固體等）。選項A錯誤，因為機械波不能在真空中傳播，只有電磁波才能在真空中傳播。選項B錯誤，因為機械波的傳播速度通常取決于介質(zhì)的性質(zhì)，比如彈性模量和密度。選項C也是錯誤的，因為雖然機械波能夠傳遞能量和信息，但是介質(zhì)中的質(zhì)點只是在其平衡位置附近做周期性振動，并不會隨著波形向前移動。2、一列簡諧橫波沿繩子傳播，當波從一種介質(zhì)進入另一種介質(zhì)時，以下哪種情況可能發(fā)生？A.波長不變，頻率變化。B.頻率不變，波長變化。C.波速不變，波長變化。D.波長和頻率同時變化。答案：B解析：當簡諧橫波從一種介質(zhì)傳入另一種介質(zhì)時，波的頻率保持不變，這是因為頻率是由波源決定的。然而，由于不同介質(zhì)的物理性質(zhì)（如密度和彈性）不同，波速會發(fā)生改變，根據(jù)公式v=λf（其中v為波速，λ為波長，f為頻率），如果波速v改變了而頻率f保持不變，則波長λ必須相應地改變。因此，正確答案是B。選項A、C和D均不符合波的基本傳播規(guī)律。3、在機械波的形成過程中，以下哪個因素是波源振動的必要條件？A.波源的振動頻率B.波源的振動幅度C.波源的振動方向D.波源與傳播介質(zhì)的相互作用答案：A解析：機械波的形成必須具備波源的振動，而波源的振動頻率決定了波源的振動快慢，是波源振動的必要條件。波源的振動幅度和方向雖然影響波的特性，但不是波源振動的必要條件。波源與傳播介質(zhì)的相互作用是波傳播的必要條件，但不是波源振動的必要條件。4、一列機械波在傳播過程中，如果波速不變，波長和頻率的關系是：A.波長越長，頻率越高B.波長越長，頻率越低C.波長越短，頻率越高D.波長越短，頻率越低答案：B解析：根據(jù)機械波的傳播公式v=λf，其中v為波速，λ為波長，f為頻率。在波速v不變的情況下，波長λ5、機械波在介質(zhì)中的傳播速度取決于下列哪些因素？A.波的頻率B.波長C.介質(zhì)的性質(zhì)D.振幅答案：C解析：機械波的速度主要由傳播介質(zhì)的物理性質(zhì)決定，例如彈性模量和密度。在給定的介質(zhì)中，波速是恒定的，而與波的頻率、波長或振幅無關。因此選項C正確。波的頻率和波長之間存在反比關系，但它們都不影響波在特定介質(zhì)中的傳播速度；振幅則與能量有關，同樣不影響波速。6、關于機械波的產(chǎn)生和傳播，以下哪個陳述是正確的？A.機械波可以在真空中傳播B.只有縱波才能在固體中傳播C.橫波和縱波都可以在液體中傳播D.機械波需要介質(zhì)來傳播答案：D解析：機械波的定義即為需要通過物質(zhì)介質(zhì)進行傳播的波動形式，這包括了固體、液體和氣體，但不能在真空中傳播，因此選項D是正確的。選項A錯誤，因為機械波不同于電磁波，它必須依賴于介質(zhì)中的粒子相互作用來進行能量傳遞。選項B不正確，因為在固體中既可以傳播橫波也可以傳播縱波。選項C也是錯誤的，因為液體只能傳播縱波，無法傳播橫波，因為液體沒有足夠的剪切強度來支持質(zhì)點垂直于波前進方向的振動。7、在波動現(xiàn)象中，下列哪個物理量可以描述波傳播的方向和速度？A.波長B.波速C.頻率D.波形答案：B解析：在波動現(xiàn)象中，波速是描述波傳播的方向和速度的物理量。波長是描述波在空間傳播的長度，頻率是每秒鐘振動的次數(shù)，波形則是波的形狀。因此，正確答案是B。二、多項選擇題（本大題有3小題，每小題6分，共18分）1、關于機械波的產(chǎn)生和傳播，以下說法正確的是：A.機械波的產(chǎn)生需要兩個相鄰的質(zhì)點之間的相互作用力。B.機械波在介質(zhì)中傳播時，介質(zhì)中的質(zhì)點會隨波遷移。C.機械波的傳播速度與介質(zhì)的密度有關，而與波源的頻率無關。D.機械波在真空中不能傳播。答案：ACD解析：A項正確，機械波的產(chǎn)生確實需要質(zhì)點間的相互作用力；B項錯誤，介質(zhì)中的質(zhì)點在波動過程中并不隨波遷移，而是做振動；C項正確，機械波的傳播速度與介質(zhì)的性質(zhì)有關，如密度和彈性模量，而與波源的頻率無關；D項正確，機械波需要介質(zhì)來傳播，真空中沒有介質(zhì)，因此機械波不能傳播。2、以下關于橫波和縱波的說法中，正確的是：A.橫波在傳播過程中，介質(zhì)中的質(zhì)點振動方向與波的傳播方向垂直。B.縱波在傳播過程中，介質(zhì)中的質(zhì)點振動方向與波的傳播方向平行。C.橫波的傳播速度總是大于縱波的傳播速度。D.在空氣中，聲波的傳播速度與頻率無關。答案：ABD解析：A項正確，橫波的特點是質(zhì)點的振動方向與波的傳播方向垂直；B項正確，縱波的特點是質(zhì)點的振動方向與波的傳播方向平行；C項錯誤，橫波和縱波的傳播速度取決于介質(zhì)的性質(zhì)，而不是恒定的，因此不能說橫波的傳播速度總是大于縱波的傳播速度；D項正確，在空氣中，聲波的傳播速度主要取決于介質(zhì)的溫度和壓力，與頻率無關。3、下列關于機械波的產(chǎn)生和傳播的說法，正確的是（）A.機械波的產(chǎn)生需要兩個條件：機械振動和介質(zhì)。B.機械波的傳播速度只與介質(zhì)的性質(zhì)有關，與波的頻率無關。C.機械波在傳播過程中，質(zhì)點不隨波遷移，只是圍繞平衡位置做周期性振動。D.機械波在介質(zhì)中傳播時，介質(zhì)的質(zhì)點振動方向與波的傳播方向一定相同。答案：AC解析：A選項正確，機械波的產(chǎn)生需要兩個條件：機械振動和介質(zhì)。機械振動是指物體在平衡位置附近來回振動的現(xiàn)象，而介質(zhì)是波傳播的媒介。B選項錯誤，機械波的傳播速度不僅與介質(zhì)的性質(zhì)有關，還與波的頻率有關。在同一介質(zhì)中，波的傳播速度與頻率成正比。C選項正確，機械波在傳播過程中，介質(zhì)中的質(zhì)點只是圍繞平衡位置做周期性振動，而不隨波遷移。D選項錯誤，機械波的傳播速度與波的振動方向無關。例如，橫波中質(zhì)點的振動方向與波的傳播方向垂直，而縱波中質(zhì)點的振動方向與波的傳播方向相同。三、非選擇題（前4題每題10分，最后一題14分，總分54分）第一題：某同學在研究機械波的產(chǎn)生和傳播時，進行了以下實驗：他將一根緊繃的橡皮筋固定在兩端，一端用手指撥動，另一端放置一個輕質(zhì)小球；觀察到橡皮筋振動時，小球在某一位置受到彈力，并開始振動。請回答以下問題：（1）請簡述實驗中橡皮筋振動產(chǎn)生機械波的過程；（2）請分析小球在某一位置受到彈力的原因；（3）請說明為什么小球在橡皮筋振動后開始振動。答案：（1）實驗中，橡皮筋振動時，橡皮筋的形變產(chǎn)生彈力，彈力使橡皮筋恢復原狀，同時帶動鄰近的橡皮筋產(chǎn)生形變，形成連續(xù)的彈力傳遞，從而產(chǎn)生機械波。（2）小球在某一位置受到彈力的原因是：當橡皮筋振動時，小球所在位置的橡皮筋形變，使小球受到彈力的作用，從而產(chǎn)生振動。（3）小球在橡皮筋振動后開始振動的原因是：當橡皮筋振動時，其形變產(chǎn)生的彈力傳遞給鄰近的橡皮筋，進而使小球受到彈力作用，從而產(chǎn)生振動。這樣，機械波得以傳播，小球隨之振動。第二題：一列簡諧波在空氣中傳播，波源振動的周期為0.01秒，波速為340米/秒。請回答以下問題：（1）求這列簡諧波的波長是多少？（2）若波源從某一時刻開始振動，經(jīng)過多長時間，位于距波源2.5米處的質(zhì)點第一次出現(xiàn)振動位移為零的時刻？答案：（1）波長λ=波速v/頻率f由于頻率f=1/周期T，所以f=1/0.01=100Hz因此，波長λ=v/f=340m/s/100Hz=3.4m（2）質(zhì)點第一次出現(xiàn)振動位移為零的時刻，即波傳到該質(zhì)點的時間t，可以通過以下公式計算：t=距離d/波速v代入已知值，得：t=2.5m/340m/s≈0.00735秒但是，由于波源開始振動時質(zhì)點還未開始振動，所以需要再加上半個周期的時間，即：t_total=t+T/2=0.00735s+0.005s=0.01235s解析：（1）波長是波在傳播方向上兩個相鄰波峰（或波谷）之間的距離。根據(jù)波的基本關系式，波長等于波速除以頻率。已知波源振動的周期和波速，可以計算出頻率，進而求出波長。（2）質(zhì)點第一次出現(xiàn)振動位移為零的時刻，即波傳到該質(zhì)點的時間。由于波在均勻介質(zhì)中傳播時，各質(zhì)點的振動周期與波源相同，所以質(zhì)點的振動位移為零的時刻，實際上就是波傳到該質(zhì)點的時間。計算波傳到質(zhì)點的時間時，需要考慮波源開始振動時質(zhì)點還未開始振動的情況，因此要加上半個周期的時間。第三題：一列機械波在平面簡諧波模型上傳播，已知波源頻率為f=5Hz，波速為v=200m/s，波源振幅為A=4cm。假設波從波源沿x軸正方向傳播，在t=0時刻，質(zhì)點位于x軸上坐標為x=10m的位置，且質(zhì)點正在向上運動。請回答以下問題：寫出該機械波的波動方程。若在t=0.1s時刻，質(zhì)點的位移為y=3cm，求此時質(zhì)點的速度和加速度。求在t=0.1s時刻，距離波源x=50m處的質(zhì)點位移。答案：機械波的波動方程為：y=Asin(2πft-kx+φ)，其中k為波數(shù)，φ為初相位。由題意知，A=4cm，f=5Hz，v=200m/s，因此波長λ=v/f=200m/5Hz=40m，波數(shù)k=2π/λ=2π/40m=π/20rad/m。由于質(zhì)點在t=0時刻向上運動，初相位φ=π/2。因此，波動方程為：y=4cm*sin(πt-π/20x+π/2)。在t=0.1s時刻，代入波動方程得：3cm=4cm*sin(π*0.1-π/20*10+π/2)，解得sin(π*0.1-π/20*10+π/2)=3/4。根據(jù)三角函數(shù)性質(zhì)，可知此時質(zhì)點的速度v=Aωcos(ωt-kx+φ)，其中ω=2πf=10πrad/s。代入t=0.1s、x=10m和φ=π/2，得v=4cm*10π*cos(π*0.1-π/2)≈-6.28cm/s。加速度a=-Aω^2sin(ωt-kx+φ)，代入t=0.1s、x=10m和φ=π/2，得a=-4cm*(10π)^2*sin(π*0.1-π/2)≈-78.54cm/s^2。在t=0.1s時刻，距離波源x=50m處的質(zhì)點位移為：y=4cm*sin(π*0.1-π/20*50+π/2)=4cm*sin(π*0.1-5π/2)=4cm*sin(-9π/2)=-4cm*sin(π/2)=-4cm。解析：根據(jù)題意，已知波源頻率、波速和波源振幅，利用波動方程公式寫出波動方程。在t=0.1s時刻，根據(jù)波動方程和三角函數(shù)性質(zhì)，求出質(zhì)點的位移。再利用速度和加速度的公式，代入已知參數(shù)，求出質(zhì)點的速度和加速度。在t=0.1s時刻，代入波動方程和已知參數(shù)，求出距離波源x=50m處的質(zhì)點位移。第四題：一、簡答題請簡述機械波的產(chǎn)生條件。機械波的傳播過程中，波源和介質(zhì)中質(zhì)點的運動有何特點？舉例說明機械波在生活中的應用。答案：機械波的產(chǎn)生條件：機械波的產(chǎn)生需要有兩個條件，一是波源，即產(chǎn)生振動的物體；二是介質(zhì)，即振動能在其中傳播的物質(zhì)。機械波的傳播過程中，波源和介質(zhì)中質(zhì)點的運動特