《波的形成和传播》课时作业

课时作业71．关于机械波的形成和传播，下列说法中正确的是()A．机械波只能在介质中传播，波源周围如果没有介质，就不能形成机械波B．离波源较近的质点总比离波源较远的质点振动得迟一些C．离波源较近的质点总比离波源较远的质点振动得早一些D．一旦波源振动起来，介质中的各个质点也就立刻振动起来解析：机械波形成的条件是有波源和介质，两者缺一，则形不成机械波；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的早一些，分析知A、C正确。答案：A、C2．关于机械波的几种说法，正确的是()A．机械波是介质随着波一起迁移的运动B．机械波是机械振动在介质中的传播C．机械波不能传递能量D．机械波是介质中质点匀速直线运动速度的传递解析：机械波传播的是波源的振动形式，传播能量和信息，传播过程中介质中各质点只在各自的平衡位置附近做往复运动，是变速运动，不随波迁移，故只有B项正确。答案：B3．横波和纵波的区别是()A．横波中，质点做振动，纵波中，质点沿波的传播方向运动B．横波的传播速度一定比纵波慢C．横波形成波峰和波谷，纵波形成疏部和密部D．横波中各质点振动方向与波的传播方向在同一直线上，纵波中各质点振动方向与波的传播方向垂直解析：无论在横波中，还是纵波中，质点都是在各自平衡位置附近振动，只不过横波中振动方向与传播方向垂直，而纵波中振动方向与传播方向在同一直线上；横波有波峰和波谷，纵波有疏部和密部；波的传播速度由介质决定，不同介质有不同波速，故只有C项正确。答案：C4．关于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解析：横波中的振动方向与传播方向垂直，故两者一定不同；纵波中振动方向与传播方向在同一直线上，故有时相同，有时相反，故B、C项正确。答案：B、C5．关于振动和波的关系，下列说法中正确的是()A．振动是波的成因，波是振动的传播B．振动是单个质点呈现的运动现象，波是许多质点联合起来呈现的运动现象C．波的传播速度就是质点振动的速度D．波源停止振动时，波立即停止传播解析：机械波有两类：横波和纵波。A项正确；横波与纵波中质点振动方向不同，但传播方向可以相同，故C项错误；在波传播过程中，离波源远的点重复离波源近的点的振动情况，故存在振动情况完全相同的点，D项错误。答案：AB6．如图7－1所示为波沿着一条一端固定的绳子传播到B点时的波形图，由图可判断出A点开始振动的方向是()图7－1A．向左B．向右C．向上D．向下解析：由图可知，沿波传播方向B点的前边质点在其上方，B点要重复前边质点的振动，故B向上运动，故振源也是向上起振的，C项正确。答案：C7．下列关于波的应用正确的是()A．要将放在河中的纸船逐渐靠近河岸，可向比纸船更远处投掷石子形成水波B．两个在水中潜泳并且靠得较近的运动员能听到对方发出的声音是声波在液体中传播的应用C．光缆是利用机械波传递信息D．宇航员在宇宙飞船里，击打船壁只能引起机械振动，不能形成声波解析：机械波在介质中传播的过程中，质点只是在各自的平衡位置附近振动，介质本身并不迁移，故A错误；光缆是利用光波传递信息，故C错误；固体也能传播机械波，故D错误，B正确。答案：B8．地震震动以波动的形式传播，地震波有纵波和横波之分，且纵波传播速度大于横波传播速度。图7－2(1)如图7－2所示是某一地震波的传播图，其振幅为A，波长为λ，某一时刻质点a的坐标为(λ，0)，经14周期该质点的坐标是多少？该波是纵波还是横波()A.54λ，0纵波B．(λ，－A)横波C．(λ，A)纵波D.54λ，A横波(2)若a、b两处与c处分别相距300km和200km。当c处地下15km处发生地震，则()A．c处居民会感到先上下颠簸，后水平摇动B．地震波是横波C．地震波传到a地时，震动方向垂直于地面D．a、b两处烈度可能不同解析：(1)由题图知，该地震波为横波，即传播方向与振动方向垂直。经14周期，a点到达负的最大位移处，即位移大小等于振幅。坐标为(λ，－A)。(水平方向质点并不随波逐流)(2)由于地震波有横波、纵波之分，二者同时发生，传播速度因波而异，传到a、b两处，由于v纵＞v横，A正确；由于距离不同烈度也不同，D项正确。答案：(1)B(2)A、D9．如图7－3所示为一简谐横波在某一时刻的波形图，已知此时质点A正向上运动，如图中箭头所示。由此可判定此横波()图7－3A．向右传播，且此时质点B正向上运动B．向右传播，且此时质点C正向下运动C．向左传播，且此时质点D正向上运动D．向左传播，且此时质点E正向下运动解析：先根据A点向上运动，可判定波向左传播(后一质点总是落后于前一质点的振动)，然后依据同一原则可断定D点应向上运动，选项C正确。答案：C10．如图7－4所示，一列简谐波在某时刻的波形图，a、b、c、d为介质中的四个质点。a在波峰，d在波谷，c在平衡位置，b的位移大小等于振幅的一半，四个质点的加速度大小分别为aa、ab、ac、ad，它们的速度大小分别为va、vb、vc、vd，则()图7－4A．ac＜ab＜aa＝adB．ac＞ab＞aa＝ad＝0C．va＝vd＞vb＞vcD．va＝vd＜vb＜vc解析：由简谐运动规律可知，质点受F回与位移x的大小成正比，因而a的大小与x的大小成正比，所以aa＝ad＞ab＞ac，A项正确；而质点越靠近平衡位置v越大，越远离平衡位置v越小，所以va＝vd＜vb＜vc，D项正确。答案：A、D11．一列简谐横波在x轴上传播，某时刻的波形图如图7－5所示，a、b、c为三个质元，a正向上运动。由此可知()图7－5A．该波沿x轴正方向传播B．c正向上运动C．该时刻以后，b比c先到达平衡位置D．该时刻以后，b比c先到达离平衡位置最远处解析：由波传播的规律和质元的振动是先振动的质元带动后振动的质元，由题图知a质元偏离平衡位置的位移，说明a质元左侧质元先于a质元振动，波是沿x轴正方向传播的，选项A正确；质元c和质元a之间有一波谷，质元c振动方向与质元a振动方向相反，质元c向下运动，故选项B错误；b质元正向着平衡位置运动，故b比c先到达平衡位置，选项C正确；c比b先到达偏离平衡位置的最远处，选项D是错误的。答案：A、C12.如图7－6所示是一列向右传播的横波，请标出这列波中a、b、c、d…h等质点这一时刻的速度方向。图7－6解析：由波的形成特点可知，介质中先振动的质点将带动它后面的质点振动，后面质点的振动是前面质点振动的重复。比较沿波传播方向上相邻的两质点，可知后面质点的振动状态总是滞后于前面的质点。此题中质点c和g此时在最大位移处，速度为零，无速度方向可言。若以此时最大位移处的c点为参照点，由波的传播方向和传播的特点可知d点相对于c点为后一质点，d点的振动滞后于c，要追随移动到负的最大位移处，所以速度方向向下，e、f依次跟上，速度都向下；b的振动超前，已从负的最大位移回振，所以速度向上；a超前b，已回到平衡位置，速度最大也向上；同理以g为参照点，可知h点速度向上。答案：a、b、h向上，c、g无速度，d、e、f向下13．如图7－7(a)所示中有一条均匀的绳，1、2、3、4…是绳上一系列等间隔的点。现有一列简谐横波沿此绳传播。某时刻，绳上9、10、11、12四点的位置和运动方向如图7－7(b)所示(其他点的运动情况未画出)，其中12的位移为零，向上运动，点9的位移达到最大值。试在图7－7(c)中画出再经过34周期时点3、4、5、6的位置和速度方向，其他点不必画。(图7－7(c)的横、纵坐标与图7－7(a)、(b)完全相同)图7－7解析：根据横波的形成原理，由题中给出9、10、11、12四点的位置和运动方向，可画出其他各点的位置和运动方向，如图甲所示，居中的直线为各点的平衡位置，根据各点此时的运动方向，即可找到再过34T各个质点的位置和运动方向。如图甲虚线所示。甲乙则可知经过34周期时点3、4、5、6的位置和速度方向，如图乙所示。答案：见解析14．2010年4月14日，青海省玉树县发生里氏7.1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为9.1km/s和3.7km/s，在某地观测站中，记录了玉树地震的纵波和横波到达该地的时间差为5.4s。(1)求这个观测站距玉树的距离。(2)观测站首先观察到的是上下振动还是左右晃动？解析：(1)设观测站距玉树的距离为s，则sv横－sv纵＝t，则s＝v横v纵v纵－v横t＝9.1×3.79.1－3.7×5.4km＝34km。(2)因为纵波先到观测点，因而先观察到的是上下振动。答案：(1)34km(2)上下振动15．中国四川消息：2008年5月12日14时28分，四川汶川地区发生了8.0级大地震，它是由两块断层受到挤压，造成剧烈上升及平行移位而造成的。已知地震波分为三种：纵波(P波)，速度vP＝9.9km/s；横波(S波)，速度vS＝4.5km/s；面波(L波)，速度vL＜vS，在浅源地震中破坏力最大。(1)位于震源上方的汶川地区某中学实验室内有水平摆A与竖直摆B，如图7－8(A)所示，地震发生时最先剧烈振动的是哪个摆？(2)成都市地震观测台记录到的地震曲线假若如图7－8(B)所示，则由图可知a、b、c三处波形各对应于哪种地震波？若在曲线图上测得P波与S波的时间差为12.6s，则地震台距震源多远？(3)假若地震P波沿直线传播到成都市时，当地地表某标志物振动方向沿如图7－8(C)中ZT方向，测得某时刻该标志物的水平分位移x＝23.1mm，竖直分位移y＝0.4mm，试由此估算震源深度h。图7－8解析：(1)由题意可知，在地震时产生的三种地震波中，P波的速度最大，S波其次，因此P波最先到达汶川地区，某中学实验室先发生竖直方向振动，后发生水平方向振动，所以最先振动的为B摆。(2)a为P波，b为S波，c为L波。设地震台距震源距离为s，由svS－svP＝t得s＝vPvSvP－vSt＝104.0km(3)纵波沿ZT方向传播，因y≪x，由几何知识：hs＝yx得h＝1.8km。答案：(1)B摆(2)P、S、L104.0km(3)1.8km