工科物理大作业13-波动

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1、1313波动班号学号姓名成绩一、选择题（在下列各题中，均给出了4个~5个答案，其中有的只有1个是正确答案，有的则有几个是正确答案，请把正确答案的英文字母序号填在题后的括号内）1.在下列关于机械波的表述中，不正确的是：A.机械波实际上就是在波的传播方向上，介质中各质元的集体受迫振动；B.在波的传播方向上，相位差为2p的两质元之间的距离称为波长；C.振动状态在介质中传播时，波线上各质元均可视为新的子波波源；D.波的振幅、频率、相位与波源相同；E.波线上离波源越远的质元，相位越落后。（D）[知识点]机械波的概念。[分析与题解]平面简谐波在弹性介质中传播，

2、介质中各质元都做受迫振动，各质元均可视为新的子波波源，因此，各质元的振幅、频率与波源是相同的，但各质元的相位是沿传播方向逐点落后的。2.平面简谐波波函数的一般表达式为，则下列说法中不正确的是：A．表示波线上任一质元落后于原点处质元的相位，或者说是波线上相距为x的两质元的相位差；B．表示波从x=0传到x处所需时间；C．中的负号表示相位落后；中的正号表示相位超前；D．是任一时刻波线上任一质元的振动速度v，它并不等于波速u；E．表示波速u，它与介质的性质有关。（E）[知识点]波动方程中各物理量的意义。[分析与题解]表示波动某一质元的振动速度v，它并不等于

3、波速u。一般来说是时间的函数并且与质元位置x有关，而波速u只与介质的性质有关。3．在下列关于波的能量的表述中，正确的是：A．波的能量；B．机械波在介质中传播时，任一质元的Ek和EP均随时间t变化，但相位相差；C．由于Ek和EP同时为零，又同时达到最大值，表明能量守恒定律在波动中不成立；D．Ek和EP同相位，表明波的传播是能量传播的过程。（D）[知识点]波的能量特征。[分析与题解]波在介质中传播时，各质元的动能和势能都随时间变化，且两者同相位，其总能量随时间变化，说明能量在传播。能量守恒定律是自然界普遍适用的物理规律，波动中各质元的机械能不守恒，是因

4、为前后质元作用给该质元的弹性力要做功，这也说明了波的传播是能量传播的过程。4.一列平面余弦波，在t=0时波动曲线如图13-1(a)所示，则P点和Q点的振动初相位分别为：A．，；B．，；C．0，0；D．，。（A）图13-1(b)图13-1(a)[知识点]波线上任一点振动方向的判断。[分析与题解]依平面余弦波行波的特性，时刻的波形如图13-1(b)所示。可知t=0时刻，P点向y轴正方向运动，且，则P点此时振动的初相位；Q点与P点相距半个波长，则Q点与P点必反向，则Q点此时振动的初相位。图13-25.一列平面余弦波t时刻的波形如图13-2所示，则该时刻能

5、量为最大值的介质质元的位置是：（B）A．a,c,e；B．b,d,f；C．a,e；D．c。[知识点]平面简谐波能量特征，最大能量位置判断。[分析与题解]波动中质元的动能、势能与总能量同相变化，且在平衡位置处动能、势能与总能量最大，在位移最大处动能、势能与总能量最小。由题意得：b、d、f在平衡位置处，且向x轴正或负方向运动；a、c、e处在位移最大处。因此，则该时刻能量为最大值的介质质元的位置是b、d、f。6.一频率为500Hz的平面简谐波，波速为360m/s，则同一波线上相位差为两点间距离为：A．0.24m；B．0.48m；C．0.36m；D．0.12

6、m。（D）[知识点]波线上两点间相位差公式。[分析与题解]已知，，则波长为由波线上相隔距离为d的两点间相位差公式，得7.已知一波动在t=0.5s的波形如图13-3(a)所示，波速为10m/s，若此时P点处介质质元的振动动能在逐渐增大，则波动方程为：A．B．；C．；图13-3(b)图13-3(a)D．。（B）[知识点]由波形曲线求波动方程。[分析与题解]已知，由图13-3(a)的波形曲线知，，且此时P点质元的动能在增大，应向平衡位置靠近，则下一时刻的波形曲线如图13-3(b)中虚线所示。由行波特性知此波沿x轴负方向传播，进而得出当t=0.5s时坐标原

7、点（x=0）的质元在平衡位置且向y轴的正方向运动。即所以波动方程为8.在下列关于波的干涉的表述中，正确的是：A．两列波在空间相遇，叠加的结果形成干涉；B．两列相干波干涉的结果，使介质中各质元不是“加强”，就是“减弱”（即极大或极小）；C．干涉加强意味着合振幅A有极大值，干涉减弱意味着合振幅A有极小值；D．干涉加强点意味着该质元的y不随时间变化，始终处于极大值位置；E．两列相干波形成干涉，某时刻介质中P点处的质元距平衡位置为y，且（Amin

8、涉必须是满足相干条件的两列波叠加而成，而不满足相干条件的两列波叠加后不能形成干涉。干涉加强或减弱是指合振幅取极大值或极小值