普通物理学波动课后习题答案.doc

姓名 _ 学号 _ 大学物理答题纸 第十一章第十一章 机械波一. 选择题C 1（基础训练1）图14-10为一平面简谐波在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 图14-10 (A) (SI) (B) (SI) (C) (SI) (D) (SI)由t=2s波形，及波向X轴负向传播，波动方程，为P点初相。以代入。图14-11D 2（基础训练2）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14-11所示，则该波的表达式为： (A) (B) (C) (D) 同1。为处初相。B 3（基础训练5）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，相位不同驻波特点图14-14D 4（基础训练7） 如图14-14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) 干涉极大条件 D 5（自测提高5）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波的能量特点。D 6（自测提高6）如图14-25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) 二. 填空题7（基础训练13）设入射波的表达式为 波在x = 0处发生反射，反射点为自由端，则形成的驻波表达式为_反射波表达式为 驻波方程8（基础训练14）一广播电台的平均辐射功率为20 kW假定辐射的能量均匀分布在以电台为球心的球面上那么，距离电台为10 km处电磁波的平均辐射强度为_1.5910-5 Wm-2 _。9（基础训练16）在真空中沿着z轴负方向传播的平面电磁波，O点处电场强度为 (SI)，则O点处磁场强度为_A/m _在图14-18上表示出电场强度，磁场强度和传播速度之间的相互关系电磁波特性。同相。为电磁波传播方向。10（基础训练17）一列强度为I的平面简谐波通过一面积为S的平面，波速与该平面的法线 能流及波的强度定义11（基础训练18）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_637.5 Hz _和_935Hz_（设空气中声速为340 m/s）12（自测提高13）两列波在一根很长的弦线上传播，其表达式为 y1 = 6.010-2cosp(x - 40t) /2 (SI) , y2 = 6.010-2cosp(x + 40t) /2 (SI) 则合成波的表达式为_（SI）_；在x = 0至x = 10.0 m内波节的位置是_；波腹的位置是_ 得合成波表达式，得波节位置，得波腹位置三. 计算题图14-1913（基础训练20）一列平面简谐波在媒质中以波速u = 5 m/s沿x轴正向传播，原点O处质元的振动曲线如图14-19所示 (1) 求解x = 25 m处质元的振动曲线 (2) 求解t = 3 s时的波形曲线解：(1) 原点O处质元的振动方程为 ， (m) 波的表达式为 ， (m) x = 25 m处质元的振动方程为 ， (m) 振动曲线见图 (a) (2) t = 3 s时的波形曲线方程 ， (m) 波形曲线见图 (b) 图14-2014（基础训练21）如图14-20所示为一平面简谐波在t = 0 时刻的波形图，设此简谐波的频率为250 Hz，且此时质点P的运动方向向下，求 (1) 该波的表达式； (2) 在距原点O为100 m处质点的振动方程与振动速度表达式解：(1) 由P点的运动方向，可判定该波向左传播 原点O处质点，t = 0 时 , 所以 O处振动方程为 (m) 由图可判定波长l = 200 m，故波动表达式为 (m) (2) 距O点100 m处质点的振动方程是 (m) 或 (m/s) 振动速度表达式是 (m/s) 或 (m/s) 15（基础训练23）如图14-21，一平面波在介质中以波速u = 20 m/s沿x轴负方向传播，已知A点的振动方程为 (SI) (1) 以A点为坐标原点写出波的表达式； (2) 以距A点5 m处的B点为坐标原点，写出波的表达式图14-21解：（1）以A点为坐标原点，波的表达式为 （SI） （2）以距A点5 m处的B点为坐标原点，波的表达式为 （SI）16（基础训练25）由振动频率为 400 Hz的音叉在两端固定拉紧的弦线上建立驻波这个驻波共有三个波腹，其振幅为0.30 cm波在弦上的速度为 320 m/s(1) 求此弦线的长度 (2) 若以弦线中点为坐标原点，试写出弦线上驻波的表达式解：(1) ln = u m (2) 弦的中点是波腹，故 (SI) 式中的f 可由初始条件来选择 17（自测提高22）相干波源S1和S1，相距11 m，S1的相位比S2超前这两个相干波在S1 、S2连线和延长线上传播时可看成两等幅的平面余弦波，它们的频率都等于100 Hz， 波速都等于400 m/s试求在S1、S2的连线上及延长线上，因干涉而静止不动的各点位置解：取S1、S2连线及延长线为x轴，向右为正，以S1为坐标原点令 (1) 先考虑x 0的各点干涉情况取P点如图从S1、S2分别传播来的两波在P点的相位差为 = 6 p x l各点的干涉情况取Q点如图则从S1、S2分别传播的两波在Q点的相位差为 = 5 p x l各点为干涉静止点 (3) 最后考虑0x11 m范围内各点的干涉情况取P点如图从S1、S2分别传播来的两波在P点的相位差为 由干涉静止的条件可得 ( k = 0，1，2，) x = 5-2k ( -3k2 ) 即 x = 1，3，5，7，9，11 m 为干涉静止点 综上分析干涉静止点的坐标是x = 1，3，5，7，9，11 m及x 11 m 各点。 选做题图14-3218（自测提高24）如图14-32，一圆频率为，振幅为A的平面简谐波沿x轴正方向传播，设在t=0时该波在原点O处引起的振动使媒质元由平衡位置向y轴的负方向运动，M是垂直于x轴的波密媒质反射面，已知(为该波波长)，设反射波不衰减，求：(1)