大学物理机械波习题集附规范标准答案.doc
-*一、选择题:13147:一平面简谐波沿Ox正方向传播,波动表达式为 (SI),该波在t = 0.5 s时刻的波形图是 x (m) O 2 0.10 y (m) (A) x (m) O 2 0.10 y (m) (B) x (m) O 2 -0.10 y (m) (C) x (m) O 2 y (m) (D) -0.10 B 23407:横波以波速u沿x轴负方向传播。t时刻波形曲线如图。则该时刻(A) A点振动速度大于零(B) B点静止不动(C) C点向下运动(D) D点振动速度小于零 33411:若一平面简谐波的表达式为 ,式中A、B、C为正值常量,则:(A) 波速为C (B) 周期为1/B (C) 波长为 2p /C (D) 角频率为2p /B 43413:下列函数f (x。 t)可表示弹性介质中的一维波动,式中A、a和b是正的常量。其中哪个函数表示沿x轴负向传播的行波?(A) (B) (C) (D) 53479:在简谐波传播过程中,沿传播方向相距为(l 为波长)的两点的振动速度必定(A) 大小相同,而方向相反 (B) 大小和方向均相同(C) 大小不同,方向相同 (D) 大小不同,而方向相反 63483:一简谐横波沿Ox轴传播。若Ox轴上P1和P2两点相距l /8(其中l 为该波的波长),则在波的传播过程中,这两点振动速度的(A) 方向总是相同 (B) 方向总是相反(C) 方向有时相同,有时相反 (D) 大小总是不相等 5193图3847图73841:把一根十分长的绳子拉成水平,用手握其一端。维持拉力恒定,使绳端在垂直于绳子的方向上作简谐振动,则(A) 振动频率越高,波长越长 (B) 振动频率越低,波长越长(C) 振动频率越高,波速越大 (D) 振动频率越低,波速越大 83847:图为沿x轴负方向传播的平面简谐波在t = 0时刻的波形。若波的表达式以余弦函数表示,则O点处质点振动的初相为:(A) 0 (B) (C) (D) 95193:一横波沿x轴负方向传播,若t时刻波形曲线如图所示,则在t + T /4时刻x轴上的1、2、3三点的振动位移分别是:(A) A,0,-A (B) -A,0,A (C) 0,A,0 (D) 0,-A,0. 105513:频率为 100 Hz,传播速度为300 m/s的平面简谐波,波线上距离小于波长的两点振动的相位差为,则此两点相距(A) 2.86 m (B) 2.19 m (C) 0.5 m (D) 0.25 m 113068:已知一平面简谐波的表达式为 (a、b为正值常量),则(A) 波的频率为a (B) 波的传播速度为 b/a(C) 波长为 p / b (D) 波的周期为2p / a 123071:一平面简谐波以速度u沿x轴正方向传播,在t = t时波形曲线如图所示。则坐标原点O的振动方程为(A) (B) (C) (D) 133072:如图所示,一平面简谐波沿x轴正向传播,已知P点的振动方程为则波的表达式为(A) (B) (C) (D) 143073:如图,一平面简谐波以波速u沿x轴正方向传播,O为坐标原点。已知P点的振动方程为 ,则:(A) O点的振动方程为 (B) 波的表达式为 (C) 波的表达式为 (D) C点的振动方程为 153152:图中画出一平面简谐波在t = 2 s时刻的波形图,则平衡位置在P点的质点的振动方程是(A) (SI)(B) (SI)(C) (SI)(D) (SI) 163338:图示一简谐波在t = 0时刻的波形图,波速 u = 200 m/s,则图中O点的振动加速度的表达式为(A) (SI)(B) (SI)(C) (SI) (D) (SI)173341:图示一简谐波在t = 0时刻的波形图,波速 u = 200 m/s,则P处质点的振动速度表达式为:(A) (SI)(B) (SI)(C) (SI)(D) (SI) 183409:一简谐波沿x轴正方向传播,t = T /4时的波形曲线如图所示。若振动以余弦函数表示,且此题各点振动的初相取-p 到p 之间的值,则:(A) O点的初相为 (B) 1点的初相为(C) 2点的初相为(D) 3点的初相为 193412:一平面简谐波沿x轴负方向传播。已知 x = x0处质点的振动方程为:,若波速为u,则此波的表达式为(A) (B) (C) (D) 203415:一平面简谐波,沿x轴负方向传播。角频率为w ,波速为u。设 t = T /4 时刻的波形如图所示,则该波的表达式为:(A) (B) (C) (D) 213573:一平面简谐波沿x轴负方向传播。已知x = b处质点的振动方程为:,波速为u,则波的表达式为:(A) (B) (C) (D) 223575:一平面简谐波,波速u = 5 m/s,t = 3 s时波形曲线如图,则x = 0处质点的振动方程为:(A) (SI)(B) (SI)(C) (SI) (D) (SI)233088:一平面简谐波在弹性媒质中传播时,某一时刻媒质中某质元在负的最大位移处,则它的能量是(A) 动能为零,势能最大 (B) 动能为零,势能为零(C) 动能最大,势能最大 (D) 动能最大,势能为零 243089:一平面简谐波在弹性媒质中传播,在媒质质元从最大位移处回到平衡位置的过程中:(A) 它的势能转换成动能 (B) 它的动能转换成势能 (C) 它从相邻的一段媒质质元获得能量,其能量逐渐增加(D) 它把自己的能量传给相邻的一段媒质质元,其能量逐渐减小 253287:当一平面简谐机械波在弹性媒质中传播时,下述各结论哪个是正确的?(A) 媒质质元的振动动能增大时,其弹性势能减小,总机械能守恒(B) 媒质质元的振动动能和弹性势能都作周期性变化,但二者的相位不相同(C) 媒质质元的振动动能和弹性势能的相位在任一时刻都相同,但二者的数值不相等(D) 媒质质元在其平衡位置处弹性势能最大 263289:图示一平面简谐机械波在t时刻的波形曲线。若此时A点处媒质质元的振动动能在增大,则:(A) A点处质元的弹性势能在减小(B) 波沿x轴负方向传播(C) B点处质元的振动动能在减小(D) 各点的波的能量密度都不随时间变化 273295:如图所示,S1和S2为两相干波源,它们的振动方向均垂直于图面,发出波长为l 的简谐波,P点是两列波相遇区域中的一点,已知 ,两列波在P点发生相消干涉。若S1的振动方程为 ,则S2的振动方程为(A) (B) (C) (D) 283433:如图所示,两列波长为l 的相干波在P点相遇。波在S1点振动的初相是f 1,S1到P点的距离是r1;波在S2点的初相是f 2,S2到P点的距离是r2,以k代表零或正、负整数,则P点是干涉极大的条件为:(A) (B) (C) (D) 293434:两相干波源S1和S2相距l /4,(l 为波长),S1的相位比S2的相位超前,在S1,S2的连线上,S1外侧各点(例如P点)两波引起的两谐振动的相位差是:(A) 0 (B) (C) p (D) 303101:在驻波中,两个相邻波节间各质点的振动(A) 振幅相同,相位相同 (B) 振幅不同,相位相同 (C) 振幅相同,相位不同 (D) 振幅不同,相位不同 313308在波长为l 的驻波中,两个相邻波腹之间的距离为(A) l /4 (B) l /2 (C) 3l /4 (D) l 323309:在波长为l 的驻波中两个相邻波节之间的距离为:(A) l (B) 3l /4 (C) l /2 (D) l /4 333591:沿着相反方向传播的两列相干波,其表达式为 和 。在叠加后形成的驻波中,各处简谐振动的振幅是:(A) A (B) 2A (C) (D) 343592:沿着相反方向传播的两列相干波,其表达式为: 和 。叠加后形成的驻波中,波节的位置坐标为:(A) (B) (C) (D) 其中的k = 0,1,2,3。 355523:设声波在媒质中的传播速度为u,声源的频率为若声源S不动,而接收器R相对于媒质以速度vR沿着S、R连线向着声源S运动,则位于S、R连线中点的质点P的振动频率为: (A) (B) (C) (D) 363112:一机车汽笛频率为750 Hz,机车以时速90公里远离静止的观察者观察者听到的声音的频率是(设空气中声速为340 m/s) (A) 810 Hz (B) 699 Hz (C) 805 Hz (D) 695 Hz 二、填空题:13065:频率为500 Hz的波,其波速为350 m/s,相位差为2p/3 的两点间距离为_。23075:一平面简谐波的表达式为 (SI),其角频率w =_,波速u =_,波长l = _。33342:一平面简谐波(机械波)沿x轴正方向传播,波动表达式为(SI),则x = -3 m处媒质质点的振动加速度a的表达式为_。3441图43423:一列平面简谐波沿x轴正向无衰减地传播,波的振幅为 210-3 m,周期为0.01 s,波速为400 m/s. 当t = 0时x轴原点处的质元正通过平衡位置向y轴正方向运动,则该简谐波的表达式为_。53426一声纳装置向海水中发出超声波,其波的表达式为: (SI)则此波的频率n =_,波长l = _,海水中声速u =_。3442图yxLBO63441:设沿弦线传播的一入射波的表达式为 ,波在x = L处(B点)发生反射,反射点为自由端(如图)。设波在传播和反射过程中振幅不变,则反射波的表达式是 y2 = _73442:设沿弦线传播的一入射波的表达式为:波在x = L处(B点)发生反射,反射点为固定端(如图)。设波在传播和反射过程中振幅不变,则反射波的表达式为y2 = _。83572:已知一平面简谐波的波长l = 1 m,振幅A = 0.1 m,周期T = 0.5 s。选波的传播方向为x轴正方向,并以振动初相为零的点为x轴原点,则波动表达式为y = _(SI)。93576:已知一平面简谐波的表达式为 ,(a、b均为正值常量),则波沿x轴传播的速度为_。 103852:一横波的表达式是 (SI), 则振幅是_,波长是_,频率是_,波的传播速度是_。 113853:一平面简谐波。波速为6.0 m/s,振动周期为0.1 s,则波长为_。在波的传播方向上,有两质点(其间距离小于波长)的振动相位差为5p /6,则此两质点相距_。125515:A,B是简谐波波线上的两点。已知,B点振动的相位比A点落后,A、B两点相距0.5 m,波的频率为 100 Hz,则该波的波长 l = _m,波速 u = _m/s。133062:已知波源的振动周期为4.0010-2 s,波的传播速度为300 m/s,波沿x轴正方向传播,则位于x1 = 10.0 m 和x2 = 16.0 m的两质点振动相位差为_。143076:图为t = T / 4 时一平面简谐波的波形曲线,则其波的表达式为_。153077:一平面简谐波沿x轴负方向传播。已知x = -1 m处质点的振动方程为:,若波速为u,则此波的表达式为_。3134图163133:一平面简谐波沿Ox轴正方向传播,波长为l。若如图P1点处质点的振动方程为,则P2点处质点的振动方程为_;与P1点处质点振动状态相同的那些点的位置是_。3076图3133图173134:如图所示,一平面简谐波沿Ox轴负方向传播,波长为l ,若P处质点的振动方程是,则该波的表达式是_;P处质点_时刻的振动状态与O处质点t1时刻的振动状态相同。 3330图183136:一平面余弦波沿Ox轴正方向传播,波动表达式为,则x = -l 处质点的振动方程是_;若以x = l处为新的坐标轴原点,且此坐标轴指向与波的传播方向相反,则对此新的坐标轴,该波的波动表达式是_。 193330:图示一平面简谐波在t = 2 s时刻的波形图,波的振幅为0.2 m,周期为4 s,则图中P点处质点的振动方程为_。 203344一简谐波沿Ox轴负方向传播,x轴上P1点处的振动方程为 (SI) 。x轴上P2点的坐标减去P1点的坐标等于3l /4(l为波长),则P2点的振动方程为_。213424:一沿x轴正方向传播的平面简谐波,频率为n ,振幅为A,已知t = t0时刻的波形曲线如图所示,则x = 0 点的振动方程为_。 223608:一简谐波沿x轴正方向传播。x1和x2两点处的振动曲线分别如图(a)和(b)所示。已知x2 . x1且x2 - x1 10 cm,求该平面波的表达式。 43141:图示一平面简谐波在t = 0 时刻的波形图,求:(1) 该波的波动表达式;3142图3141图5206图(2) P处质点的振动方程。53142:图示一平面余弦波在t = 0 时刻与t = 2 s时刻的波形图。已知波速为u,求:(1) 坐标原点处介质质点的振动方程;(2) 该波的波动表达式。 65200:已知波长为l 的平面简谐波沿x轴负方向传播。x = l /4处质点的振动方程为 (SI)(1) 写出该平面简谐波的表达式;(2) 画出t = T时刻的波形图。75206:沿x轴负方向传播的平面简谐波在t = 2 s时刻的波形曲线如图所示,设波速u = 0.5 m/s。 求:原点O的振动方程。85516:平面简谐波沿x轴正方向传播,振幅为2 cm,频率为 50 Hz,波速为 200 m/s。在t = 0时,x = 0处的质点正在平衡位置向y轴正方向运动,求x = 4 m处媒质质点振动的表达式及该点在t = 2 s时的振动速度。93078:一平面简谐波沿x轴正向传播,其振幅为A,频率为n ,波速为u。设t = t时刻的波形曲线如图所示。求:(1) x = 0处质点振动方程;(2) 该波的表达式。 103099:如图所示,两相干波源在x轴上的位置为S1和S2,其间距离为d = 30 m,S1位于坐标原点O。设波只沿x轴正负方向传播,单独传播时强度保持不变。x1 = 9 m 和x2 = 12 m处的两点是相邻的两个因干涉而静止的点。求两波的波长和两波源间最小相位差。113476:一平面简谐波沿Ox轴正方向传播,波的表达式为 ,而另一平面简谐波沿Ox轴负方向传播,波的表达式为 ,求:(1) x = l /4 处介质质点的合振动方程;(2) x = l /4 处介质质点的速度表达式。 3078图123111:如图所示,一平面简谐波沿x轴正方向传播,BC为波密媒质的反射面。波由P点反射,= 3l /4,= l /6。在t = 0时,O处质点的合振动是经过平衡位置向负方向运动。求D点处入射波与反射波的合振动方程。(设入射波和反射波的振幅皆为A,频率为n。)3099图3111图一、选择题:13147:B;23407:D;33411:C;43413:A;53479:A;63483:C;73841:B;83847:D;95193:B;105513:C;113068:D;123071:D;133072:A;143073:C;153152:C;163338:D;173341:A;183409:D;193412:A;203415:D;213573:C;223575:A;233088:B;243089:C;253287:D;263289:B;273295:D;283433:D;293434:C;303101:B;313308:B;323309:C;333591:D;343592:D;355523:A;363112:B二、填空题:13065: 0.233m23075: 125 rad/s; 338m/s; 17.0m 33342: (SI) 43423: (SI) 53426: 5.0 104 2.8610-2 m 1.43103 m/s 63441: 73442: 或 83572: 93576: a/b 103852: 2 cm; 2.5 cm; 100 Hz; 250 cm/s113853: 0.6m; 0.25m 125515: 3; 300 133062: p 143076: (SI)153077: (SI) 163133: ; ( k = 1, 2,)173134: ; , k = 0,1,2, 183136: ; 193330: 203344: (SI)213424: 223608: 233294: 243301: 253587: 2A 263588: 0 273589: 0285517: 2k p + p /2, k = 0,1,2,; 2k p +3 p /2,k = 0,1,2,293154: 或 303313: 或 或 313315: ,k = 0,1,2,3, 323487: p333597: 343115: 637.5; 566.7三、计算题:13410:(1) 已知波的表达式为: 与标准形式: 比较得:A = 0.05 m, n = 50 Hz, l = 1.0 m-各1分u = ln = 50 m/s-1分(2) m /s-2分 m/s2-2分(3) ,二振动反相-2分25319:解:这是一个向x轴负方向传播的波(1) 由波数 k = 2p / l 得波长 l = 2p / k = 1 m-1分由 w = 2pn 得频率 n = w / 2p = 2 Hz-1分波速 u = nl = 2 m/s-1分(2) 波峰的位置,即y = A的位置,由:,有: ( k = 0,1,2,)解上式,有: 当 t = 4.2 s 时, m-2分所谓离坐标原点最近,即| x |最小的波峰在上式中取k = 8,可得 x = -0.4 的波峰离坐标原点最近-2分(3) 设该波峰由原点传播到x = -0.4 m处所需的时间为Dt,则:Dt = | Dx | /u = | Dx | / (n l ) = 0.2 s -1分 该波峰经过原点的时刻:t = 4 s -2分33086:解:设平面简谐波的波长为l,坐标原点处质点振动初相为f,则该列平面简谐波的表达式可写成: (SI)-2分t = 1 s时,因此时a质点向y轴负方向运动,故: -2分而此时,b质点正通过y = 0.05 m处向y轴正方向运动,应有:且 -2分由、两式联立得: l = 0.24 m-1分;-1分 该平面简谐波的表达式为: (SI)-2分或 (SI) -1分43141:解:(1) O处质点,t = 0 时, 所以: -2分又 (0.40/ 0.08) s= 5 s-2分故波动表达式为: (SI)-4分(2) P处质点的振动方程为: (SI)-2分53142:解:(1) 比较t = 0 时刻波形图与t = 2 s时刻波形图,可知此波向左传播在t = 0时刻,O处质点: , 故: -2分又t = 2 s,O处质点位移为: 所以: , n = 1/16 Hz-2分振动方程为: (SI)-1分(2) 波速: u = 20 /2 m/s = 10 m/s波长: l = u /n = 160 m-2分波动表达式: (SI)-3分65200:解:(1) 如图A,取波线上任一点P,其坐标设为x,由波的传播特性,P点的振动落后于l /4处质点的振动-2分x (m)t = T图B.AuOly (m)-AOxPxl/4u图A该波的表达式为:-3分(2) t = T 时的波形和 t = 0时波形一样。t = 0时-2分按上述方程画的波形图见图B-3分75206:解:由图,l = 2 m, 又 u = 0.5 m/s, n = 1 /4 Hz,T = 4 s-3分题图中t = 2 s =。t = 0时,波形比题图中的波形倒退,见图-2分此时O点位移y0 = 0(过平衡位置)且朝y轴负方向运动 -2分 (SI)-3分85516:解:设x = 0处质点振动的表达式为 ,已知 t = 0 时,y0 = 0,且 v0 0 (SI)-2分由波的传播概念,可得该平面简谐波的表达式为 (SI)-2分x = 4 m处的质点在t时刻的位移: (SI)-1分该质点在t = 2 s时的振动速度为:-3分93078:解:(1) 设x = 0 处质点的振动方程为:由图可知,t = t时, -1分-1分所以: , -2分x = 0处的振动方程为:-1分(2) 该波的表达式为 -3分103099:解:设S1和S2的振动相位分别为f 1和f 2在x1点两波引起的振动相位差即 -2分在x2点两波引起的振动相位差: 即: -3分得: m-2分由: -2分当K = -2、-3时相位差最小:-1分113476:解:(1) x = l /4处,-2分 y1,y2反相, 合振动振幅:,且合振动的初相f 和y2的初相一样为-4分合振动方程: -1分(2) x = l /4处质点的速度:-3分123111:解:选O点为坐标原点,设入射波表达式为:-
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大学物理
机械波
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一、选择题:
1.3147:一平面简谐波沿Ox正方向传播,波动表达式为 (SI),该波在t = 0.5 s时刻的波形图是
x
(m)
O
2
0.1
0
y
(m)
(
A
)
x
(m)
O
2
0.1
0
y
(m)
(
B
)
x
(m)
O
2
-
0.1
0
y
(m)
(
C
)
x
(m)
O
2
y
(m)
(
D
)
-
0.1
0
[ B ]
2.3407:横波以波速u沿x轴负方向传播。t时刻波形曲线如图。则该时刻
(A) A点振动速度大于零
(B) B点静止不动
(C) C点向下运动
(D) D点振动速度小于零 [ ]
3.3411:若一平面简谐波的表达式为 ,式中A、B、C为正值常量,则:
(A) 波速为C (B) 周期为1/B (C) 波长为 2p /C (D) 角频率为2p /B [ ]
4.3413:下列函数f (x。 t)可表示弹性介质中的一维波动,式中A、a和b是正的常量。其中哪个函数表示沿x轴负向传播的行波?
(A) (B)
(C) (D) [ ]
5.3479:在简谐波传播过程中,沿传播方向相距为(l 为波长)的两点的振动速度必定
(A) 大小相同,而方向相反 (B) 大小和方向均相同
(C) 大小不同,方向相同 (D) 大小不同,而方向相反 [ ]
6.3483:一简谐横波沿Ox轴传播。若Ox轴上P1和P2两点相距l /8(其中l 为该波的波长),则在波的传播过程中,这两点振动速度的
(A) 方向总是相同 (B) 方向总是相反
(C) 方向有时相同,有时相反 (D) 大小总是不相等 [ ]
5193图
3847图
7.3841:把一根十分长的绳子拉成水平,用手握其一端。维持拉力恒定,使绳端在垂直于绳子的方向上作简谐振动,则
(A) 振动频率越高,波长越长
(B) 振动频率越低,波长越长
(C) 振动频率越高,波速越大
(D) 振动频率越低,波速越大 [ ]
8.3847:图为沿x轴负方向传播的平面简谐波在t = 0时刻的波形。若波的表达式以余弦函数表示,则O点处质点振动的初相为:
(A) 0 (B) (C) (D) [ ]
9.5193:一横波沿x轴负方向传播,若t时刻波形曲线如图所示,则在t + T /4时刻x轴上的1、2、3三点的振动位移分别是:
(A) A,0,-A (B) -A,0,A (C) 0,A,0 (D) 0,-A,0. [ ]
10.5513:频率为 100 Hz,传播速度为300 m/s的平面简谐波,波线上距离小于波长的两点振动的相位差为,则此两点相距
(A) 2.86 m (B) 2.19 m (C) 0.5 m (D) 0.25 m [ ]
11.3068:已知一平面简谐波的表达式为 (a、b为正值常量),则
(A) 波的频率为a (B) 波的传播速度为 b/a
(C) 波长为 p / b (D) 波的周期为2p / a [ ]
12.3071:一平面简谐波以速度u沿x轴正方向传播,在t = t'时波形曲线如图所示。则坐标原点O的振动方程为
(A) (B)
(C) (D)
13.3072:如图所示,一平面简谐波沿x轴正向传播,已知P点的振动方程为
则波的表达式为
(A)
(B)
(C) (D) [ ]
14.3073:如图,一平面简谐波以波速u沿x轴正方向传播,O为坐标原点。已知P点的振动方程为 ,则:
(A) O点的振动方程为
(B) 波的表达式为
(C) 波的表达式为
(D) C点的振动方程为 [ ]
15.3152:图中画出一平面简谐波在t = 2 s时刻的波形图,则平衡位置在P点的质点的振动方程是
(A) (SI)
(B) (SI)
(C) (SI)
(D) (SI) [ ]
16.3338:图示一简谐波在t = 0时刻的波形图,波速 u = 200 m/s,则图中O点的振动加速度的表达式为
(A) (SI)
(B) (SI)
(C) (SI)
(D) (SI)
17.3341:图示一简谐波在t = 0时刻的波形图,波速 u = 200 m/s,则P处质点的振动速度表达式为:
(A) (SI)
(B) (SI)
(C) (SI)
(D) (SI) [ ]
18.3409:一简谐波沿x轴正方向传播,t = T /4时的波形曲线如图所示。若振动以余弦函数表示,且此题各点振动的初相取-p 到p 之间的值,则:
(A) O点的初相为 (B) 1点的初相为
(C) 2点的初相为
(D) 3点的初相为 [ ]
19.3412:一平面简谐波沿x轴负方向传播。已知 x = x0处质点的振动方程为:,若波速为u,则此波的表达式为
(A)
(B)
(C)
(D) [ ]
20.3415:一平面简谐波,沿x轴负方向传播。角频率为w ,波速为u。设 t = T /4 时刻的波形如图所示,则该波的表达式为:
(A)
(B)
(C)
(D) [ ]
21.3573:一平面简谐波沿x轴负方向传播。已知x = b处质点的振动方程为:,波速为u,则波的表达式为:
(A) (B)
(C) (D) [ ]
22.3575:一平面简谐波,波速u = 5 m/s,t = 3 s时波形曲线如图,则x = 0处质点的振动方程为:
(A) (SI)
(B) (SI)
(C) (SI) (D) (SI)
23.3088:一平面简谐波在弹性媒质中传播时,某一时刻媒质中某质元在负的最大位移处,则它的能量是
(A) 动能为零,势能最大 (B) 动能为零,势能为零
(C) 动能最大,势能最大 (D) 动能最大,势能为零 [ ]
24.3089:一平面简谐波在弹性媒质中传播,在媒质质元从最大位移处回到平衡位置的过程中:
(A) 它的势能转换成动能 (B) 它的动能转换成势能
(C) 它从相邻的一段媒质质元获得能量,其能量逐渐增加
(D) 它把自己的能量传给相邻的一段媒质质元,其能量逐渐减小 [ ]
25.3287:当一平面简谐机械波在弹性媒质中传播时,下述各结论哪个是正确的?
(A) 媒质质元的振动动能增大时,其弹性势能减小,总机械能守恒
(B) 媒质质元的振动动能和弹性势能都作周期性变化,但二者的相位不相同
(C) 媒质质元的振动动能和弹性势能的相位在任一时刻都相同,但二者的数值不相等
(D) 媒质质元在其平衡位置处弹性势能最大 [ ]
26.3289:图示一平面简谐机械波在t时刻的波形曲线。若此时A点处媒质质元的振动动能在增大,则:
(A) A点处质元的弹性势能在减小
(B) 波沿x轴负方向传播
(C) B点处质元的振动动能在减小
(D) 各点的波的能量密度都不随时间变化 [ ]
27.3295:如图所示,S1和S2为两相干波源,它们的振动方向均垂直于图面,发出波长为l 的简谐波,P点是两列波相遇区域中的一点,已知 ,,两列波在P点发生相消干涉。若S1的振动方程为 ,则S2的振动方程为
(A) (B)
(C) (D)
28.3433:如图所示,两列波长为l 的相干波在P点相遇。波在S1点振动的初相是f 1,S1到P点的距离是r1;波在S2点的初相是f 2,S2到P点的距离是r2,以k代表零或正、负整数,则P点是干涉极大的条件为:
(A) (B)
(C)
(D) [ ]
29.3434:两相干波源S1和S2相距l /4,(l 为波长),S1的相位比S2的相位超前,在S1,S2的连线上,S1外侧各点(例如P点)两波引起的两谐振动的相位差是:
(A) 0 (B) (C) p (D)
30.3101:在驻波中,两个相邻波节间各质点的振动
(A) 振幅相同,相位相同 (B) 振幅不同,相位相同
(C) 振幅相同,相位不同 (D) 振幅不同,相位不同 [ ]
31.3308在波长为l 的驻波中,两个相邻波腹之间的距离为
(A) l /4 (B) l /2 (C) 3l /4 (D) l [ ]
32.3309:在波长为l 的驻波中两个相邻波节之间的距离为:
(A) l (B) 3l /4 (C) l /2 (D) l /4 [ ]
33.3591:沿着相反方向传播的两列相干波,其表达式为 和 。在叠加后形成的驻波中,各处简谐振动的振幅是:
(A) A (B) 2A (C) (D) [ ]
34.3592:沿着相反方向传播的两列相干波,其表达式为: 和 。叠加后形成的驻波中,波节的位置坐标为:
(A) (B) (C) (D)
其中的k = 0,1,2,3。 … [ ]
35.5523:设声波在媒质中的传播速度为u,声源的频率为.若声源S不动,而接收器R相对于媒质以速度vR沿着S、R连线向着声源S运动,则位于S、R连线中点的质点P的振动频率为: (A) (B) (C) (D) [ ]
36.3112:一机车汽笛频率为750 Hz,机车以时速90公里远离静止的观察者.观察者听到的声音的频率是(设空气中声速为340 m/s).
(A) 810 Hz (B) 699 Hz (C) 805 Hz (D) 695 Hz [ ]
二、填空题:
1.3065:频率为500 Hz的波,其波速为350 m/s,相位差为2p/3 的两点间距离为______。
2.3075:一平面简谐波的表达式为 (SI),其角频率w =______,波速u =________,波长l = _________。
3.3342:一平面简谐波(机械波)沿x轴正方向传播,波动表达式为(SI),则x = -3 m处媒质质点的振动加速度a的表达式为_____________。
3441图
4.3423:一列平面简谐波沿x轴正向无衰减地传播,波的振幅为 210-3 m,周期为0.01 s,波速为400 m/s. 当t = 0时x轴原点处的质元正通过平衡位置向y轴正方向运动,则该简谐波的表达式为________________。
5.3426一声纳装置向海水中发出超声波,其波的表达式为:
(SI)
则此波的频率n =_______,波长l = _______,海水中声速u =_________。
3442图
y
x
L
B
O
6.3441:设沿弦线传播的一入射波的表达式为 ,波在x = L处(B点)发生反射,反射点为自由端(如图)。设波在传播和反射过程中振幅不变,则反射波的表达式是 y2 = ______________________
7.3442:设沿弦线传播的一入射波的表达式为:
波在x = L处(B点)发生反射,反射点为固定端(如图)。设波在传播
和反射过程中振幅不变,则反射波的表达式为y2 = _______________________。
8.3572:已知一平面简谐波的波长l = 1 m,振幅A = 0.1 m,周期T = 0.5 s。选波的传播方向为x轴正方向,并以振动初相为零的点为x轴原点,则波动表达式为y = ______________(SI)。
9.3576:已知一平面简谐波的表达式为 ,(a、b均为正值常量),则波沿x轴传播的速度为___________________。
10.3852:一横波的表达式是 (SI), 则振幅是________,波长是_________,频率是__________,波的传播速度是______________。
11.3853:一平面简谐波。波速为6.0 m/s,振动周期为0.1 s,则波长为_________。在波的传播方向上,有两质点(其间距离小于波长)的振动相位差为5p /6,则此两质点相距______。
12.5515:A,B是简谐波波线上的两点。已知,B点振动的相位比A点落后,A、B两点相距0.5 m,波的频率为 100 Hz,则该波的波长 l = ___________m,波速 u = ________m/s。
13.3062:已知波源的振动周期为4.0010-2 s,波的传播速度为300 m/s,波沿x轴正方向传播,则位于x1 = 10.0 m 和x2 = 16.0 m的两质点振动相位差为__________。
14.3076:图为t = T / 4 时一平面简谐波的波形曲线,则其波的表达式为__________。
15.3077:一平面简谐波沿x轴负方向传播。已知x = -1 m处质点的振动方程为:,若波速为u,则此波的表达式为_________________________。
3134图
16.3133:一平面简谐波沿Ox轴正方向传播,波长为l。若如图P1点处质点的振动方程为,则P2点处质点的振动方程为____________________________;与P1点处质点振动状态相同的那些点的位置是______________________。
3076图
3133图
17.3134:如图所示,一平面简谐波沿Ox轴负方向传播,波长为l ,若P处质点的振动方程是,则该波的表达式是_______________________________;P处质点____________________________时刻的振动状态与O处质点t1时刻的振动状态相同。
3330图
18.3136:一平面余弦波沿Ox轴正方向传播,波动表达式为,则x = -l 处质点的振动方程是____________________;若以x = l处为新的坐标轴原点,且此坐标轴指向与波的传播方向相反,则对此新的坐标轴,该波的波动表达式
是__________________。
19.3330:图示一平面简谐波在t = 2 s时刻的波形图,波的振
幅为0.2 m,周期为4 s,则图中P点处质点的振动方程为________。
20.3344一简谐波沿Ox轴负方向传播,x轴上P1点处的振动方
程为 (SI) 。x轴上P2点的坐标减去P1点的坐标等于3l /4(l为波长),则P2点的振动方程为________。
21.3424:一沿x轴正方向传播的平面简谐波,频率为n ,振幅为A,已知t = t0时刻的波形曲线如图所示,则x = 0 点的振动方程为______________________________________。
22.3608:一简谐波沿x轴正方向传播。x1和x2两点处的振动曲线分别如图(a)和(b)所示。已知x2 .> x1且x2 - x1 < l(l为波长),则x2点的相位比x1点的相位滞后___________________。
23.3294:在截面积为S的圆管中,有一列平面简谐波在传播,其波的表达式为:,管中波的平均能量密度是w,则通过截面积S的平均能流是_______。
3608图
24.3301:如图所示,S1和S2为同相位的两相干波源,相距为L,P点距S1为r;波源S1在P点引起的振动振幅为A1,波源S2在P点引起的振动振幅为A2,两波波长都是l ,则P点的振幅A_________________________________________________________。
3424图
3301图
25.3587:两个相干点波源S1和S2,它们的振动方程分别是 和。波从S1传到P点经过的路程等于2个波长,波从S2传到P点的路程等于个波长。设两波波速相同,在传播过程中振幅不衰减,则两波传到P点的振动的合振幅为____。
26.3588:两相干波源S1和S2的振动方程分别是和,S1距P点3个波长,S2距P点 4.5个波长。设波传播过程中振幅不变,则两波同时传到P点时的合振幅是________________。
27.3589:两相干波源S1和S2的振动方程分别是和。S1距P点3个波长,S2距P点21/4个波长。两波在P点引起的两个振动的相位差是_________。
28.5517:S1,S2为振动频率、振动方向均相同的两个点波源,振动方向垂直纸面,两者相距(l为波长)如图。已知S1的初相为。
(1)若使射线S2C上各点由两列波引起的振动均干涉相消,则S2的
初相应为______________________。
(2)若使S1 S2连线的中垂线MN上各点由两列波引起的振动均干涉
相消,则S2的初位相应为_______________________。
29.3154:一驻波表达式为,则处质点的振动方程是_____________________;该质点的振动速度表达式是________________________________。
30.3313:设入射波的表达式为 。波在x = 0处发生反射,反射点为固定端,则形成的驻波表达式为____________________________________。
31.3315:设平面简谐波沿x轴传播时在x = 0处发生反射,反射波的表达式为:,已知反射点为一自由端,则由入射波和反射波形成的驻波的波节位置的坐标为__________。
32.3487:一驻波表达式为 (SI)。位于x1 = (1 /8) m处的质元P1与位于x2 = (3 /8) m处的质元P2的振动相位差为_______________。
33.3597:在弦线上有一驻波,其表达式为,两个相邻波节之间的距离是_______________。
34.3115:一列火车以20 m/s的速度行驶,若机车汽笛的频率为600 Hz,一静止观测者在机车前和机车后所听到的声音频率分别为______和_____________(设空气中声速为340 m/s)。
三、计算题:
1.3410:一横波沿绳子传播,其波的表达式为 (SI)
(1) 求此波的振幅、波速、频率和波长;
(2) 求绳子上各质点的最大振动速度和最大振动加速度;
(3) 求x1 = 0.2 m处和x2 = 0.7 m处二质点振动的相位差。
2.5319:已知一平面简谐波的表达式为 (SI)。
(1) 求该波的波长l,频率n 和波速u的值;
(2) 写出t = 4.2 s时刻各波峰位置的坐标表达式,并求出此时离坐标原点最近的那个波峰的位置;
(3) 求t = 4.2 s 时离坐标原点最近的那个波峰通过坐标原点的时刻t。
3.3086:一平面简谐波沿x轴正向传播,波的振幅A = 10 cm,波的角频率w = 7p rad/s.当t = 1.0 s时,x = 10 cm处的a质点正通过其平衡位置向y轴负方向运动,而x = 20 cm处的b质点正通过y = 5.0 cm点向y轴正方向运动。设该波波长l >10 cm,求该平面波的表达式。
4.3141:图示一平面简谐波在t = 0 时刻的波形图,求:
(1) 该波的波动表达式;
3142图
3141图
5206图
(2) P处质点的振动方程。
5.3142:图示一平面余弦波在t = 0 时刻与t = 2 s时刻的波形图。已知波速为u,求:
(1) 坐标原点处介质质点的振动方程;
(2) 该波的波动表达式。
6.5200:已知波长为l 的平面简谐波沿x轴负方向传播。x = l /4处质点的振动方程为 (SI)
(1) 写出该平面简谐波的表达式;(2) 画出t = T时刻的波形图。
7.5206:沿x轴负方向传播的平面简谐波在t = 2 s时刻的波形曲线如图所示,设波速u = 0.5 m/s。 求:原点O的振动方程。
8.5516:平面简谐波沿x轴正方向传播,振幅为2 cm,频率为 50 Hz,波速为 200 m/s。在t = 0时,x = 0处的质点正在平衡位置向y轴正方向运动,求x = 4 m处媒质质点振动的表达式及该点在t = 2 s时的振动速度。
9.3078:一平面简谐波沿x轴正向传播,其振幅为A,频率为n ,波速为u。设t = t'时刻的波形曲线如图所示。求:(1) x = 0处质点振动方程;(2) 该波的表达式。
10.3099:如图所示,两相干波源在x轴上的位置为S1和S2,其间距离为d = 30 m,S1位于坐标原点O。设波只沿x轴正负方向传播,单独传播时强度保持不变。x1 = 9 m 和x2 = 12 m处的两点是相邻的两个因干涉而静止的点。求两波的波长和两波源间最小相位差。
11.3476:一平面简谐波沿Ox轴正方向传播,波的表达式为 ,而另一平面简谐波沿Ox轴负方向传播,波的表达式为 ,求:
(1) x = l /4 处介质质点的合振动方程;
(2) x = l /4 处介质质点的速度表达式。
3078图
12.3111:如图所示,一平面简谐波沿x轴正方向传播,BC为波密媒质的反射面。波由P点反射,= 3l /4,= l /6。在t = 0时,O处质点的合振动是经过平衡位置向负方向运动。求D点处入射波与反射波的合振动方程。(设入射波和反射波的振幅皆为A,频率为n。)
3099图
3111图
一、选择题:
1.3147:B;2.3407:D;3.3411:C;4.3413:A;5.3479:A;6.3483:C;
7.3841:B;8.3847:D;9.5193:B;10.5513:C;11.3068:D;12.3071:D;
13.3072:A;14.3073:C;15.3152:C;16.3338:D;17.3341:A;18.3409:D;
19.3412:A;20.3415:D;21.3573:C;22.3575:A;23.3088:B;24.3089:C;
25.3287:D;26.3289:B;27.3295:D;28.3433:D;29.3434:C;30.3101:B;
31.3308:B;32.3309:C;33.3591:D;34.3592:D;35.5523:A;36.3112:B
二、填空题:
1.3065: 0.233m
2.3075: 125 rad/s; 338m/s; 17.0m
3.3342: (SI)
4.3423: (SI)
5.3426: 5.0 104 2.8610-2 m 1.43103 m/s
6.3441:
7.3442: 或
8.3572:
9.3576: a/b
10.3852: 2 cm; 2.5 cm; 100 Hz; 250 cm/s
11.3853: 0.6m; 0.25m
12.5515: 3; 300
13.3062: p
14.3076: (SI)
15.3077: (SI)
16.3133: ; ( k = 1, 2,…)
17.3134: ; , k = 0,1,2, …
18.3136: ;
19.3330:
20.3344: (SI)
21.3424:
22.3608:
23.3294:
24.3301:
25.3587: 2A
26.3588: 0
27.3589: 0
28.5517: 2k p + p /2, k = 0,1,2,…; 2k p +3 p /2,k = 0,1,2,
29.3154: 或
30.3313: 或
或
31.3315: ,k = 0,1,2,3,…
32.3487: p
33.3597:
34.3115: 637.5; 566.7
三、计算题:
1.3410:(1) 已知波的表达式为:
与标准形式: 比较得:
A = 0.05 m, n = 50 Hz, l = 1.0 m--------------------------各1分
u = ln = 50 m/s-----------------------------------------------------1分
(2) m /s------------------2分
m/s2------------2分
(3) ,二振动反相---------------------------2分
2.5319:解:这是一个向x轴负方向传播的波
(1) 由波数 k = 2p / l 得波长 l = 2p / k = 1 m----------------------1分
由 w = 2pn 得频率 n = w / 2p = 2 Hz------------------------------1分
波速 u = nl = 2 m/s---------------------------------------------------------1分
(2) 波峰的位置,即y = A的位置,由:,有:
( k = 0,1,2,…)
解上式,有:
当 t = 4.2 s 时, m-------------------------------------------2分
所谓离坐标原点最近,即| x |最小的波峰.在上式中取k = 8,可得 x = -0.4 的波峰离坐标原点最近---------------------------------------------------------------------------------------2分
(3) 设该波峰由原点传播到x = -0.4 m处所需的时间为Dt,则:
Dt = | Dx | /u = | Dx | / (n l ) = 0.2 s ------------------------------1分
∴ 该波峰经过原点的时刻:t = 4 s -----------------------------------------2分
3.3086:解:设平面简谐波的波长为l,坐标原点处质点振动初相为f,则该列平面简谐波的表达式可写成: (SI)--------------------2分
t = 1 s时,
因此时a质点向y轴负方向运动,故: ①--------------2分
而此时,b质点正通过y = 0.05 m处向y轴正方向运动,应有:
且 ②-----------------------------2分
由①、②两式联立得: l = 0.24 m------------1分;--------------1分
∴ 该平面简谐波的表达式为: (SI)---------2分
或 (SI) -------------1分
4.3141:解:(1) O处质点,t = 0 时,,
所以: --------------------------------2分
又 (0.40/ 0.08) s= 5 s-------2分
故波动表达式为: (SI)----------------4分
(2) P处质点的振动方程为:
(SI)--------------2分
5.3142:解:(1) 比较t = 0 时刻波形图与t = 2 s时刻波形图,可知此波向左传播.在t = 0时刻,O处质点: ,
故: ----------------------------------2分
又t = 2 s,O处质点位移为:
所以: , n = 1/16 Hz------------------------------2分
振动方程为: (SI)-------------------------1分
(2) 波速: u = 20 /2 m/s = 10 m/s
波长: l = u /n = 160 m---------------------------------------------2分
波动表达式: (SI)----------3分
6.5200:解:(1) 如图A,取波线上任一点P,其坐标设为x,由波的传播特性,P点的振动落后于l /4处质点的振动-----------------------------------2分
x (m)
t = T
图B
.A
u
O
l
y (m)
-A
O
x
P
x
l/4
u
图A
该波的表达式为:
------3分
(2) t = T 时的波形和 t = 0时波形一样。t = 0时
-------------------------2分
按上述方程画的波形图见图B---------------------------3分
7.5206:解:由图,l = 2 m, 又 ∵u = 0.5 m/s,
∴ n = 1 /4 Hz,T = 4 s------------------------------------3分
题图中t = 2 s =。t = 0时,波形比题图中的波形
倒退,见图--------------------------2分
此时O点位移y0 = 0(过平衡位置)且朝y轴负方向运动
∴ ------------------------------2分
∴ (SI)----------------------3分
8.5516:解:设x = 0处质点振动的表达式为 ,已知 t = 0 时,y0 = 0,且 v0 > 0 ∴
∴ (SI)----------------2分
由波的传播概念,可得该平面简谐波的表达式为
(SI)----2分
x = 4 m处的质点在t时刻的位移: (SI)------------------1分
该质点在t = 2 s时的振动速度为:-----3分
9.3078:解:(1) 设x = 0 处质点的振动方程为:
由图可知,t = t'时, ---------------------1分
------------------------------1分
所以: , ------------------------2分
x = 0处的振动方程为:---------------1分
(2) 该波的表达式为 ---------------3分
10.3099:解:设S1和S2的振动相位分别为f 1和f 2.在x1点两波引起的振动相位差
即 ①--------------------2分
在x2点两波引起的振动相位差:
即: ②-------------------3分
②-①得:
m--------------------------2分
由①: ---------------------2分
当K = -2、-3时相位差最小:--------------------------------------------1分
11.3476:解:(1) x = l /4处,,---2分
∵ y1,y2反相, ∴ 合振动振幅:,且合振动的初相f 和y2的初相一样为----------------------------4分
合振动方程: -------------------------1分
(2) x = l /4处质点的速度:
-------------------3分
12.3111:解:选O点为坐标原点,设入射波表达式为:
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