第10章-波动答案

第10章 波动 作业题班级： 学号： 姓名： cv一、简答题1 惠更斯原理的内容是什么？利用惠更斯原理可以定性解释哪些物理现象？答案：介质中任一波振面上的各点，都可以看做发射子波的波源，其后任一时刻，这些子波的包络面就是该时刻的波振面。利用惠更斯原理可以定性解释波的干涉、衍射反射和折射现象。1. 平面简谐波传播过程中的能量特点是什么？在什么位置能量为最大？答案：能量从波源向外传播，波传播时某一体元的能量不守桓，波的传播方向与能量的传播方向一致，量值按正弦或余弦函数形式变化，介质中某一体元的波动动能和势能相同，处于平衡位置处的质点，速度最大，其动能最大，在平衡位置附近介质发生的形变也最大，势能也为最大。3简述波动方程的物理意义。答：波函数，是波程 x 和时间 t 的函数，描写某一时刻任意位置处质点振动位移。（1）当时，为距离波源为 d 处一点的振动方程。（2）当时（为常数），为某一时刻各质点的振动位移，波形的“拍照”。4. 驻波是如何形成的？驻波的相位特点什么？答案：驻波是两列频率、振幅相同的相干波在同一直线上沿相反方向传播时叠加而成。驻波的相位特点是：相邻波节之间各质点的相位相同，波节两边质点的振动有的相位差。二、选择题1. 在下面几种说法中，正确的说法是( C )。(A)波源不动时，波源的振动周期与波动的周期在数值上是不同的；(B)波源振动的速度与波速相同；(C)在波传播方向上的任一质点振动相位总是比波源的相位滞后；(D)在波传播方向上的任一质点的振动相位总是比波源的相位超前2.一横波以速度u沿x轴负方向传播，t时刻波形图如图所示，则该时刻（B ）。（A）A点相位为； （B）B点相位为 （C）C点相位为； （D）D点向上运动；3. 一列波在介质分界面反射而产生半波损失的条件是( C )。（A）波是横波 （B）波是纵波（C）波从波疏介质入射到波密介质 （D）波从波密介质入射到波琉介质4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 )。 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5.一平面简谐波的波动方程为，则x5m处质点的振动曲线为( A )。三、填空题1已知平面简谐波的波动方程为，则波长为 200 ；周期为 0.8 ；波速为 250 ；波沿轴 负 方向传播。2有一平面简谐波沿轴正方向传播，波速为6，已知在处的质点的振动方程为，则波动方程为 ；质点在轴上处的振动方程为 。3有一平面简谐波沿轴负方向传播，波源谐振动的周期，振幅为，由平衡位置向正方向运动到一半振幅时开始计时，波速为，则波动方程为 ； 波在处的质点的初相位为 。4、火车以的速度行驶，其汽笛声的频率为500Hz，火车进站时观察者听到汽笛声的频率，火车离开车站时观察者听到汽笛声的频率.（空气中的声速330m/s）三、计算题1一平面简谐波在介质中以波速沿轴正方向传播，原点处质点的振动曲线如图所示。求：（1）该波的波动方程；（2）处质点的振动方程。2、已知一平面简谐波在t=0时刻的波形曲线如图所示，波速。试求：（1）该平面简谐波的波函数；（2）P点的振动方程；（3）P点回到平衡位置所需的最短时间。解：（1）设平面简谐波的波函数为由旋转矢量法可知：初相位，x=5.0m处的相位， 所以，（2）对于P点，相位为振动方程为（3）由前P点回到平衡位置满足的条件为3、一平面余弦波在时波形图如下，（1）画出时波形图；（2）求O点振动方程；（3）求波动方程。解：（1）时波形图即把时波形自-X方向平移个周期即可，见上图中下面的结果。（2）设O处质点振动方程为可知： 时，O处质点由平衡位置向下振动，由旋转矢量图知， （3）波动方程为：即 4平面简谐波以波速沿轴正向传播，轴上、三点的坐标如（）图所示，已知点处质点的振动曲线如图（）所示。求：（1）点的振动方程；（2）若以点作为原点，求波动方程；（3）时刻、两点振动的相位差。5如图所示为一平面简谐在 时刻的波形图，设此简谐波的频率为 250Hz，若波沿 x 负方向传播。（1）该波的波动方程；（2）画出 时刻的波形图；（3）距原点 为 100m 处质点的振动方程与振动速度表达式。6