《大学物理》波动练习题

《大学物理》波动练习题

一、简答题

1、什么是波动? 振动和波动有什么区别和联系?

答：波动一般指振动在介质中的传播。振动通常指一个质点在平衡位置附近往复地运动，波动是介质中的无数个质点振动的总体表现。

2、机械波的波长、频率、周期和波速四个量中，(1) 在同一介质中，哪些量是不变的? (2) 当波从一种介质进入另一种介质中，哪些量是不变的?

答：(1) 频率、周期、波速、波长 （2）频率和周期

3、波动方程⎪⎭⎫ ⎝⎛-=u x cos y t A ω中的u x 表示什么? 如果把它写成⎪⎭⎫ ⎝

⎛-=u x cos y ωωt A ，u x

ω又表示什么? 答：u x 表示原点处的振动状态传播到x 处所需的时间。u

x ω表示x 处的质点比原点处的质点

所落后的相位。

4、波形曲线与振动曲线有什么不同行? 试说明之. 答：波形曲线代表某一时间波的形状，它是质点的位移关于其空间位置的函数；振动曲线代表某一个质点的振动过程，它是质点的位移关于时间的函数。

5、波动的能量与哪些物理量有关? 比较波动的能量与简谐运动的能量.

答：波的能量与振幅、角频率、介质密度以及所选择的波动区域的体积都有关系。简谐运动中是振子的动能与势能相互转化，能量保持守恒的过程；而行波在传播过程中某一介质微元的总能量在随时间变化，从整体上看，介质中各个微元能量的变化体现了能量传播的过程。

6. 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。

7. 驻波是如何形成的？驻波的相位特点什么？

答案：驻波是两列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π的相位差。

8. 行波和驻波的能量特点有什么差异？

答案：行波能量不断地从波源向外传播，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。驻波形成后，介质中各质点分别在各自的平衡位置附近作简谐运动．能量(动能和势能)在波节和波腹之间来回传递，无能量传播。

9. 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。

10. 什么叫波的干涉现象?获得相干光的方法有哪几种?

答案：当频率相同、振动方向平行、相位相同或相位差恒定的两列波相遇时，使某些地方振动始终加强，而使另一些地方振动始终减弱的现象，叫做波的干涉现象。

获得相干光的方法有两种：振幅分割法和波阵面分割法。

11. 什么是波速?什么是振动速度?有何不同?平面简谐波和简谐振动的波速各由什么公式计算?答案：波速是指波在介质中传播的速度，平面简谐波在无限大均匀介质中传播的速度为λ=

υλ

u/，波速与介质的特性及波的种类有关。

=T

振动速度是质点在平衡位置附近位移随时间的变化率，对简谐振动来说，振动速度为

)sin(0ϕωω+-=t A v ，与振动系统本身的性质、振幅以及初相0ϕ有关。

12、横波的波形及传播方向如本题所示，试画出点A 、B 、C 、D 的运动方向.并画出经过1/4周期后的波形曲线.

答案：A 向下 B 向上 C 向上 D 向下

二、选择题

1、一机械波在国际单位制中的表达式为()m x t 01.0cos605.0y

+=π,则下列结果正确的是( B )。

(A) 其振幅为5 m (B) 其周期为1/3 s (C) 其波速为1m/s (D) 波沿x 正方向传播

2、 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．

3、图(a)表示0=t 时的简谐波的波形图，沿着x 轴正方向传播，图(b)为一质点的振动曲线.

则图(a)中所表示的0=x

处质点振动的初相位与图(b)所表示的振动的初相位分别为( D )

(A) 均为0 (B) 均为2π (C) 均为2π- (D) 2π与2π- (E) 2π-与2π

4、机械波的表达式为()x t ππ06.06cos 05.0y +=，式中

y 和x 的单位为m ,t 的单位为s ，

则( C ) (A) 波长为m 5(B) 波速为1

10-⋅s m (C) 周期为31 (D) 波沿x 轴正方向传播 5、一平面简谐波，沿x 轴负方向传播，角频率为ω，波速为u .设4

T t =时刻的波形如图所

示，则该波的表达式为( D ) (A)

⎥⎦⎤⎢⎣⎡+⎪⎭⎫ ⎝⎛-=πωu x t A cos y (B) ⎥⎦⎤⎢⎣⎡-⎪⎭⎫ ⎝⎛-=2cos y πωu x t A (C) ⎥⎦⎤⎢⎣⎡-⎪⎭⎫ ⎝⎛+=2cos y πωu x t A (D) ⎥⎦

⎤⎢⎣⎡+⎪⎭⎫ ⎝⎛+=πωu x t A cos y 6、 如图所示，有一平面简谐波沿x 轴负方向传播，坐标原点O 的简谐运动方程为)cos(0ϕω+=t A y ，则B 点的运动方程为（ D ）。