大学精品课件:机械波作业答案.ppt

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1、第十一章 机械波,1.一平面简谐波,沿x轴负方向传播,x=0处的质点的振动曲线如图所示。若波函数用余弦表示,则初相角为( ),y(m),1,2,0,t(s),(一)选择题,2. 如图所示,两列波长为l 的相干波在P点相遇,S1的初相位是 ,S1点到P点的距离是r1,S2点的初相位是 ,S2到P点的距离是r2,以k代表零或正、负数,则P点是干涉极大的条件为(),P,S1,S2,r1,r2,3. 对于波动方程 中的,A. 波源的振动相位; B. 波源的振动初相位; C. x处质点的振动相位; D. x处质点的振动初相位。,4. 平面简谐波在同一介质中传播,下列说法中正确的是,波源的频率与振动的频率

2、不相同。 B.波源的振动速度与波速相同; C. 在波的传播方向上各质点都在各自平衡位置附近振动。 D.单位体积介质中的波动能量(能量密度)为恒量。,表示,5. 两列振幅相同的相干波在空间P点相遇, 某时刻观测到P点的合成振动的位移既不等于这两列振幅之和,又不等于这两列波的振幅之差,则我们可以断言( ),A. P点不可能是振动最弱的点 B. P点不可能是振动最强的点 C. P点不是振动最强的点,也不是最 弱的点 D. P点可能是振动最强的点,6. 关于驻波,以下见解正确的是( ),A. 波形不变 B. 波腹处质点位移恒不为零 C. 波节处质点位移恒为零 D. 两相邻波腹间的距离为四分之一波长,7

3、. 在驻波中,两个相邻波节间各质点的振动( ),A.振幅相同,位相相同 B.振幅不同,位相相同 C.振幅相同,位相不同 D.振幅不同,位相不同,8. 一平面简谐波表达式为 则该波的频率 ,波速u(m/s)及波线上各点振幅A(m)依次为( ),9. 一列机械横波在t时刻的波形曲线如图所示,则该时刻能量为最大值的媒质质元的位置是:,(二) 填空题,1.一横波的波动方程为:,若t0.1s,则x=2m处质点的位移为_m, 该处质点的振动速度为_ms-1,加速度 为_ms-2。,2. 如图所示,一平面简谐波沿Ox轴负方向传播,波长为,若P处质点的振动方程是 ,则波的波动方程是_。,625p2,0,-0.

4、01,P处质点_时刻的振动状态与O处的质点t1时刻的振动状态相同。,3. 一平面简谐波在媒质中传播,在某时刻,某质元的动能为最大值时,其势能_。,最大,4. 两相干波源S1和S2,相距20m,其振幅相等,周期为0.2s,在同一媒质中传播,波速度均为40 ms-1。S1的振动方程: ,S2的振动方程: 。以S1、S2连线为坐标轴x,以S1、S2连线中点为原点,则S1S2间因干涉而静止的各点的坐标:x=_。,6. 在简谐驻波中,同一波节两侧的两个媒质元(在距该波节二分之一波长的范围内)的振动相位差是_。,5. 两列平面简谐波在一很长的弦上传播,设其方程为,则弦线上波腹的位置_。,7. 在截面积为S

5、的圆管中,有一列平面简谐波传播,表达式为y = A cos(t - 2x/),管中波的平均能量密度是 w ,则通过截面 S 的平均能流是_。,8. 如图所示,波源S1和S2发出的波在P点相遇,P点距波源的距离分别为3l和10l /3,l为两列波在介质中的波长,若P点的合振幅总是极大值,则两波源振动方向_(填相同或不同),振动频率_(填相同或不同),波源S2的相位比S1的相位领先_。,相同,相同,9. 已知波源的振动周期为4.0010-2s,波的传播速度为300ms-1,波沿x轴正方向传播,则位于x1=10.0m和x2=16.0m的两质点的振动相位差为_。,*10. 一日本妇女的喊声创吉尼斯世界

6、记录,达到115dB,则其喊声的声强为_。,(三) 计算题,1. 沿绳子传播的平面简谐波的波动方程为,式中x、y以米计,t 以秒计。求: (1)波的波速、频率和波长; (2)绳子上各质点振动时的最大速度和最大加速度; (3)求x=0.2m处质点在t=1s时的相位,它是原点在哪一时刻的相位?这一相位所代表的运动状态在t=1.25s时刻达到哪一点?,解:(1),(2),1. 沿绳子传播的平面简谐波的波动方程为,式中x、y以米计,t 以秒计。求: (3)求x=0.2m处质点在t=1s时的相位,它是原点在哪一时刻的相位?这一相位所代表的运动状态在t=1.25s时刻达到哪一点?,解:(3),2. 如图所

7、示,一平面波媒质中以波速u=20ms-1沿直线传播,已知A点的振动方程为: 。 求:(1)以A为坐标原点的波动方程; (2)以B为坐标原点的波动方程。,解:(1),(2),3. 一平面余弦波,沿直径为14cm的圆柱形管传播,波的强度为18.010-3Jm-2s-1,频率为300Hz,波速为300ms-1,求:,(1)波的平均能量密度和最大能量密度? (2)两个相邻同相位面之间有多少波的能量?,解:(1),(2),相邻两个同相位面之间距离为一个波长,4. 在同一均匀媒质中有两个相干波源分别位于A、B两点,其振幅相等,频率皆为100Hz,初相差 。若A、B两点间的距离为30m,波速为400ms-1

8、,求AB间连线上因干涉而静止的各点的位置。,30m,A,B,P,x,30-x,解:选取A点为坐标原点,AB间静止点满足:,驻波法求解:取A点为坐标原点,A、B连线为x轴。,在A点相遇的相位差:,A点是波腹点,节点在距A为/4处,满足:,4. 在同一均匀媒质中有两个相干波源分别位于A、B两点,其振幅相等,频率皆为100Hz,初相差 。若A、B两点间的距离为30m,波速为400ms-1,求AB间连线上因干涉而静止的各点的位置。,5. 如果在固定端x0处反射的反射波是,解(1),设反射波无能量损失,求: (1)入射波方程;(2)形成的驻波方程,(2),入射波在O点的相位一定超前于反射波,7. 放置在海底的超声波探测器发出一束频率为30000Hz的超声波,被迎面驶来的潜水艇反射回探测器来,测得反射波频率与原频率差为241Hz。已知超声波在海水中的传播速度为1500ms-1,试求潜水艇航行速度u。,解(1)潜水艇反射波的频率同于潜水艇接收的频率,探测器再接收到的频率,

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