- 机械波
- 共538题
【选修3-4选做题】
在某介质中形成一列简谐波
(1)波向右传播,在0.1s时刻刚好传到B点,波形如图中实线所示,且再经过0.6 s,P点也开始起振,求:
①该列波的周期;
②从=0时刻起到P点第一次达到波峰时止,O点对平衡位置的位移0及其所经过的路程0各为多少?
③在上图中画出B点的振动图象。
(2)若该列波的传播速度大小为20 m/s,且波形中由实线变成虚线需要经历0.525 s时间,则该列波的传播方向如何?
正确答案
(1 )①
②0=-2cm,0=34cm
③“略”
(2)波沿轴负方向传播
一列简谐横波沿直线传播,PQ是这一直线上的两点,其间距PQ=30 m,已知PQ的振动图象分别如图甲、乙所示。
(1).若波由P传向Q,求可能的波速;
(2)若波由Q传向P,求可能的波速。
正确答案
解:(1)若波由P传向Q
T=8 s
(n=0,1,2,3,…)
(n=0,1,2,3,…)
(2)若波由Q传向P
(n=0,1,2,3,…)
(n=0,1,2,3,…)
一列简谐横波沿直线传播,在波的传播方向上有P、Q两个质点,它们相距0.8 m,当t=0时,P、Q两点位移恰好都是正的最大值,且P、Q间只有一个波谷。当t=0.6 s时,P、Q两点正好都处于平衡位置,且P、Q两点间有一个波峰和一个波谷,且波峰距Q点为0.2 m。试求:
(1)若波由P传到Q,波的周期;
(2)若波由Q传到P,波的速度;
(3)若波由Q传到P,从t=0时开始观察,哪些时刻P、Q间(P、Q除外)只有一个质点的位移等于振幅。
正确答案
(1)T=0.8 s
(2)
(3)1.2n s(n=0,1,2,3,…)
已知一列简谐横波在t=0时刻的波动图像如图所示,再经过1.1s时,x=1m处的P质点第3次出现波峰。求:
(1)波速v=?
(2)由图示时刻起,Q点再经过多长时间第二次出现波峰?
正确答案
解:(1)由传播方向可以判断P点在t=0时刻振动的方向向下,需经2个周期第3次达波峰位置,即
2T=1.1s
∴T=×1.1 s=0.40 s
∴v==10.0 m/s
(2)波峰由x1=2m处传播至x2=6m处的Q点,Δx=x2-x1=4m
所求时间Δt=s=0.4s
Q点第二次出现波峰需要t=Δt+T=0.8s
如图所示,甲乙两船相距40 m,一列水波在水面上从左向右传播,当某时刻甲船位于波峰时乙船恰位于波谷,且峰、谷间的高度差为0.4m。若波速为4 m/s,通过计算回答;
(1)9s后甲处于上升还是下降状态?
(2)9s内甲上下运动了多少路程?
正确答案
解:(1)由图可知,两船员之间相距
λ=16m
由得
因为
所以9s时甲船向下运动
(2)由题意知,船振动的振幅A=0.2 m
甲船在9s内走过的路程d=9A=1.8m
一列简谐横波由波源O点沿x轴正方向传播,OA=0.4m,AB=0.6m,经时间4×10-2s,振动从O点传播到了A点,此时波形如图所示。当这列波进入AB区域时,它的传播速度变为原来的1.5倍,那么:
(1)这列波在OA和AB区域的波长分别是多少?
(2)从图示时刻起,经过多长时间,质点B第三次到达正向最大位移处?
正确答案
(1)OA段:;OB段:
(2)t=9.5×10-2 s
已知在t1时刻简谐横波的波形如图中实线所示;在时刻t2该波的波形如图中虚线所示。t2-t1=0.02s,求:
(1)该波可能的传播速度。
(2)若已知T<t2-t1<2T,且图中P质点在t1时刻的瞬时速度方向向上,求可能的波速。
(3)若0.01s<T<0.02s,且从t1时刻起,图中Q质点比R质点先回到平衡位置,求可能的波速。
正确答案
解:(1)如果这列简谐横波是向右传播的,在t2-t1内波形向右匀速传播了
所以波速=100(3n+1)m/s(n=0,1,2,…)
同理可得若该波是向左传播的,可能的波速v=100(3n+2)m/s(n=0,1,2,…)
(2)P质点速度向上,说明波向左传播,T<t2-t1<2T,说明这段时间内波只可能是向左传播了5/3个波长,所以速度是唯一的:v=500m/s
(3)“Q比R先回到平衡位置”,说明波只能是向右传播的,而0.01s<T<0.02s,也就是T<0.02s<2T,所以这段时间内波只可能向右传播了4/3个波长,解也是唯一的:v=400m/s
一根弹性绳沿x轴方向放置,左端在原点O,用手握住绳的左端使其沿y轴方向做周期为1 s的简谐运动,于是在绳上形成一列简谐波,求:
(1)若从波传到平衡位置在x=1 m处的M质点时开始计时,那么经过的时间Δt等于多少时,平衡位置在x=4.5 m处的N质点恰好第一次沿y轴正向通过平衡位置?
(2)从绳的左端点开始做简谐运动起,当它通过的总路程为88 cm时,N质点振动通过的总路程是多少?
正确答案
解:(1)图示时刻O点刚好沿y轴正向通过平衡位置,由图知波长为2 m
波速v==2 m/s
到达N点的时间t==2.25 s
(2)一个周期内O点经过的路程为32 cm,通过88 cm的路程经过的周期个数为N=个=2.75个
从O点传到N点需要2.25个周期,故在O点通过的总路程为88 cm时,N质点振动了半个周期,故N质点振动通过的总路程是16 cm
【选修3-4选做题】
一列横波如图所示,波长m,实线表示
时刻的波形图,虚线表示
s时刻的波形图.求:
(1)波速多大?
(2)若,波速又为多大?
(3)若,并且波速为3600m/s,则波沿哪个方向传播?
正确答案
解:(1)设波沿X轴正向传播时,可能传播的距离是
设波沿X轴负向传播时,可能传播的距离是
(2)设波沿X轴正向传播时,
设波沿X轴负向传播时,
(3)
所以波是沿X轴正向传播的
【选修3-4选做题】
一根弹性绳沿x轴方向放置,左端在原点O,用手握住绳的左端使其沿y轴方向做周期为1 s的简谐运动,波传到平衡位置在x=1 m处的M质点时在弹性绳上形成的波形如图所示,求:
(1)若从波传到平衡位置在x=1 m处的M质点时开始计时,那么经过的时间t等于多少时,平衡位置在x=4.5 m处的N质点恰好第一次沿y轴正向通过平衡位置;
(2)从绳的左端点开始做简谐运动起,当它通过的总路程为56 cm时,M质点振动通过的总路程是多少?
正确答案
解:(1)由图可知,波长λ=2 m
则波速
波从M点传到N点所需时间
因质点刚开始振动时方向向下,所以从波刚传到N到N第一次沿y轴正向通过平衡位置,还需时间
所以总时间t=t1+t2=2.25 s
(2)振幅A=8 cm
则绳左端共振动了个周期
波传到M点需半个周期的时间
则M共振动了个周期
所以其通过的总路程s=8×5 cm=40 cm
【选修3-4选做题】
一根弹性绳沿x轴方向放置,左端在原点O,用手握住绳的左端使其沿y轴方向做周期为1 s的简谐运动,波传到平衡位置在x=1 m处的M质点时在弹性绳上形成的波形如图所示,求:
(1)若从波传到平衡位置在x=1 m处的M质点时开始计时,那么经过的时间t等于多少时,平衡位置在x=4.5 m处的N质点恰好第一次沿y轴正向通过平衡位置;
(2)从绳的左端点开始做简谐运动起,当它通过的总路程为56 cm时,M质点振动通过的总路程是多少?
正确答案
解:(1)由图可知,波长λ=2 m
则波速
波从M点传到N点所需时间
因质点刚开始振动时方向向下,所以从波刚传到N到N第一次沿y轴正向通过平衡位置,还需时间
所以总时间t=t1+t2=2.25 s
(2)振幅A=8 cm
则绳左端共振动了个周期
波传到M点需半个周期的时间
则M共振动了个周期
所以其通过的总路程s=8×5 cm=40 cm
(6分)一列简谐横波,某时刻的波形如图甲所示,从该时刻开始计时,波上A质点的振动图象如图乙所示,
①该列波沿x轴 传播(填“正向”或“负向”);
②该列波的波速大小为 m/s;
③若此波遇到另一列简谐横波并发生稳定的干涉现象,则所遇到的波的频率为 Hz。
正确答案
①正向; ②1m/s; ③2.5Hz
试题分析:①由A点的振动图线可知,t=0时质点向下振动,故波沿x轴正向传播;②波速;③因为此波的频率为2.5 Hz,若此波遇到另一列简谐横波并发生稳定的干涉现象,则所遇到的波的频率等于该波的频率2.5 Hz。
一列简谐横波沿x轴正方向传播,在t=0时刻的波形如图所示,已知在t=1.1s时刻,质点P出现第三次波峰,那么质点Q第一次出现波峰的时间是_____________。
正确答案
0.8s
一根弹性绳沿x轴方向放置,左端在原点O处,用手握住绳的左端使其沿y轴方向做周期为1 s的简谐运动,于是在绳上形成一简谐波,绳上质点N的平衡位置为x=5 m,振动传播到质点M时的波形如图所示,求:
(1)绳的左端振动后经多长时间传播到质点N;
(2)质点N开始振动时,绳的左端已通过的路程。
正确答案
解:(1)由图可知,波长λ=2 m ①
波速 ②
振动传播到质点经历的时间 ③
(2)质点N开始振动时,绳的左端已通过的路程 ④
一列沿x轴正方向传播的简谐横波,在t=0时刻恰好传到x1=1.2m处,其波形如图所示.已知再经过时间t1=0.60s,A点恰好第三次出现在波峰处.试求:
(1)该简谐波的周期T;
(2)从t=0时刻起,该简谐波传播到x2=7.2m处的B点所用时间t2;
(3)从t=0时刻起,当B点第一次出现波峰时,A点经过的路程s.
正确答案
(1)由题意知,A点经过2.5个周期第三次出现在波峰处,有
5T=0.6 s
解得 T=0.24s
该简谐波的周期T为0.24s;
(2)由图知 λ=1.2 m
波速
v==
=5m/s
波传到B点的时间
t2==
=1.2s
简谐波传播到x2=7.2m处的B点所用时间t2为1.2s;
(3)当0.3 m 处的波峰传到7.2 m处时,B点第一次出现波峰,其所用时间
t3==
=1.38s
由于 =5.75,
即t3=5T
故A经过的路程:
s=×4A=2.3m
A经过的路程为2.3m.
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