- 电磁波及其应用
- 共2372题
一列简谐横波在t=0时的波形图如下,若波自右向左传播的,则在X=0.2m处且处于平衡位置的P点此时的运动方向是______.若经过时间t=0.03S后,P点刚好第一次到达波峰,则波的传播速度是______,从t=0到t=0.41S时P点走过的路程为______.
正确答案
波自右向左传播,将波形向左微微平移,会发现质点P的位移变大且为负值,故P向下运动;
经过时间t=0.03s后,P点刚好第一次到达波峰,即P右侧x=0.5m处的波峰传到P位置时P点形成第一次,传播的距离为△x=0.5m-0.2m=0.3m;
故波速为:v==
m/s=10m/s;
由图知,波长λ=0.4m,则得周期 T==
s=0.04s
因为 n==
=10
,质点P做简谐运动,在一个周期内通过的路程是4A,则从t=0到t=0.41s时P点走过的路程 S=10×4A+1A=41×5cm=205cm=2.05m
故答案为:向下;10m/s;2.05m
直线上有相距1.2m的A、B两点,一列横波从A向B传播,,当波刚好到达A点开始计时,4s内A点完成了10次全振动,B点完成了8次全振动,求:
(1)周期是多少?
(2)波长等于多少?
(3)波速v等于多少?
正确答案
(1) T="0.4s" (2)λ=0.6m (3) v=1.5m/S
试题分析:(1)波的周期为
(2)由题意可得AB相距两个波长,所以
(3)根据公式可得
点评:本题是突破口是“4s内A完成8次全振动,B完成10次全振动”.质点完成一次全振动的时间即为一个周期.基础题.
图所示是一列简谐横波(实线),已知a质点的起振时间比b质点晚0.4s,ac之间距离为4m,则这列波是沿______方向传播的,波速v=______m/s.图中虚线所示波形可能比实线波形早出现______s,也可能比实线波形晚出现______s.
正确答案
靠近波源的质点要先振动,故波应由b传向a,故波沿x轴负方向传播;由图可知,波长为4m,而ab相隔半个波长,故两点间的距离为2m;
由速度公式可得:v==
=5m/s;则周期T=
=
s
波向左传,则若虚线波比实线波早,则两波传播了(n+)个波长;则虚线比实线早(n+
)周期,即t=(n+
)T=0.2(4n+1)(n=0,1,2…);
若实线波早出现,则相隔的时间间隔为:(n+)T=0.2(4n+3)(n=0,1,2…);
故答案为:(1)x轴负;5;0.2(4n+1);0.2(4n+3).
一列简谐波在x轴上传播,如图12-3-13,t1时刻的波形如图中实线所示,t2时刻的波形如图中虚线所示.已知Δt=t2-t1="0.1" s,问:
图12-3-13
(1)若波沿x轴正方向传播,且Δt
(2)若波沿x轴正方向传播,但Δt无约束条件,波速是多大?
(3)若传播方向及周期均无约束条件,波速是多大?
(4)若波速v="340" m/s,则波向哪个方向传播?
正确答案
(1)v="20" m/s
(2)v="20(4n+1)" m/s(n=0,1,2,…)
(3)波沿x轴正方向传播,v="20(4n+1)" m/s(n=0,1,2,…)波沿x轴负方向传播,v="20(4n+3)" m/s(n=0,1,2,…)
(4)向x轴正方向传播.
(1)从图知,该波的波长为8 m,因Δt
(2)由于Δt无约束条件,由振动的周期性,则Δt=(n+1/4)T,T=s,则:v=λ/T=20(4n+1) m/s.
(3)因传播方向及周期均无约束条件,则波传播的双向性和时间周期性均要考虑:
当波沿x轴正方向传播,由振动的周期性,则Δt=(n+1/4)T,T=s,则:v=λ/T=20(4n+1) m/s.
当波沿x轴负方向传播,由振动的周期性,则Δt=(n+3/4)T,T=s,则:v=λ/T=20(4n+3) m/s.
(4)波在Δt时间内移动的距离Δx="v·Δt=340×0.1" m/s="34" m/s=4λ,由图可知向x轴正方向传播.
如图所示是一列简谐波在t=0时刻的波形图,该波的波速为80厘米/秒,方向沿x轴的负方向。试根据此图求:
(1)波形图中B点的振动方向和振幅;
(2)这列波的周期;
(3)求出在这0.15秒内质点O通过的路程。
正确答案
(1)向上 (2分) A="10cm " (2分)
(2)0.2s (2分)
(3)30cm (2分)
略
当地壳内某处发生地震时,地震波向四面八方传播,地震波里既有横波又有纵波,已知横波的传播速度为7.5km/s,纵波的传播速度为14km/s.当地震发生时,若我们先感觉到房子在上下跳几次,隔了10s,又感觉到房子水平方向摆了几次,请你估算一下震源离我们多远.(取两位有效数字)
正确答案
1.62×
设震源离我们距离为S
则纵波传到我们需时间
则横波传到我们需时间 ∴s=1.62×
某一声纳(水声测位仪)发出105Hz的超声波,每次共发出去80个全波,每秒发射20次,则在1min内,发射超声波的时间共有______s.
正确答案
该波的周期T==10-5s
由题意知,在1min内,发射超声波全波的个数为n=60×20×80个=96000个
所以共用时间为t=nT=0.96s
故答案为:0.96
〔物理--选修3-4〕
(1)如图所示,一列简谐横波沿x轴正方向传播,波长为λ.某一时刻,在介质中取位移沿y轴正方向且大小等于振幅一半的相邻两质点P1、P2,已知P1的x坐标小于P2的x坐标,下列判断正确的是______(填入正确选项前的字母).
A.若P1P2<,则P1向上运动,P2向下运动
B.若P1P2<,则P1向下运动,P2向上运动
C.若P1P2>,则P1向上运动,P2向下运动
D.若P1P2>,则P1向下运动,P2向上运动
(2)如图所示,横截面为四分之一圆的柱形玻璃砖放在水平面MN上,O点是圆心.一列与OA面等高的平行光束沿水平方向垂直射向玻璃砖的OA面,平行光束通过玻璃砖后在水平面MN上留下照亮的区域.已知玻璃砖的折射率为n(n<2),不考虑光在OA、OB面的反射.问:
①若在玻璃砖左侧竖直放置一遮光板,使水平面BN不被照亮,遮光板的最小高度是多少?
②撤去遮光板,从OA的中点射入的光,在MN上的P处留下一个光点,P点到O点的距离是多少?
正确答案
(1)A、B,若P1P2<,则由题分析得知P1、P2应分别位于同一波峰的左右两侧,根据简谐横波沿x轴正方向传播分析得到,P1向下运动,P2向上运动.故A错误,B正确.
C、D,若P1P2>,P1、P2应位于不同的波峰上,根据简谐横波沿x轴正方向传播分析得到,P1向上运动,P2向下运动.故C正确,D错误.
故选BC
(2)①如图1,当光线在AB面入射角大于临界角C时,将没有光线出射后射向BN平面,设遮光板高度为h,则
由折射定律有sinC=
由几何知识得h=RsinC
求得h=
②如图2,当光在AB面中点入射时,入射角为30°,设P点到O点的距离为S,
由折射定律=n
得sinθ=,cosθ=
在直角△OEP中,θ=30+γ
根据正弦定律有=
因此S=R=R
=R
代入θ的正弦值和余弦值,求得P点到O点的距离为S=
答:
(1)BC;
(2)
①若在玻璃砖左侧竖直放置一遮光板,使水平面BN不被照亮,遮光板的最小高度是h=.
②撤去遮光板,从OA的中点射入的光,在MN上的P处留下一个光点,P点到O点的距离是S=.
振源O产生的横波向左右两侧传播,波速为v,O点左侧有一质点A,右侧有一质点B.当振源起振后,经过时间t1A点起振,经过时间t2B点起振,且A、B质点的振动方向总相反,则该波的波长为______.
正确答案
作出A点关于波源O点的对称点C,则有A、C两点的振动总是同步.由题,A、B两点的振动方向始终相反,则C、B两点的振动方向始终相反,又t2<T,所以C、B间距离为半个波长奇数倍,则A、B两点到振源O的距离之差为半个波长的奇数倍.由题得到,(2n+1)λ=v(t2-t1)
则波长为λ=(n=0,1,2,…).
故答案为:(n=0,1,2,…).
如图12-3-8所示,实线是某时刻的波形图象,虚线是0.2 s后的波形图.
图12-3-8
(1)若波向左传播,求它的可能周期和最大周期.
(2)若波向右传播,求它的可能传播速度.
(3)若波速是45 m/s,求波的传播方向.
正确答案
(1)T="0.8(4n+3)" s,(n=0,1,2,3,…) Tm="0.27" s
(2)v=5(4n+1) m/s(n=0,1,2,…)
(3)向右传播
(1)波向左传播,传播的时间为Δt=T+nT(n=0,1,2,…)
所以T="4Δt/(4n+3)=4×0.2/(4n+3)=0.8/(4n+3)" s,(n=0,1,2,3,…)
最大周期为:Tm=s="0.27" s.
(2)波向右传播Δt=+nT(n=0,1,2,3,…)
所以T="0.8/(4n+1)" s,(n=0,1,2,…)而λ="4" m
所以v==5(4n+1) m/s(n=0,1,2,…).
(3)波速是45 m/s,设波向右传播,由上问求得向右传播的波速公式为:45=5(4n+1)解得n=2.故假设成立,波向右传播.
从甲地向乙地发出频率为50 Hz的声波,若当波速为330 m/s时,在甲、乙两地间有若干个完整波形的波,当波速为340 m/s时,甲、乙两地间完整波形的波数减少了一个,则甲、乙两地相距多少米?
正确答案
224.4 m
本题主要考查了波长、频率、波速三者之间的关系及学生的空间想像能力,此题创新之处在于虽在同一介质中波速却发生了变化,有人认为这题有问题,其实不然,虽是同一介质,当温度发生变化时,波速也随之变化,
由题意得两次波长分别为:
设波速为330 m/s时,甲、乙两地间有n个完整波形。
据题意有:(n-1)λ1=nλ2
所以
所以甲、乙两地间距离为s=nλ2=34×="224.4" m
如图12-3-14所示,一列向右传播的简谐横波,波速大小为0.6 m/s,P质点横坐标x="0.96" m,从图中状态开始计时,求:
图12-3-14
(1)经过多长时间,P质点第一次到达波谷?
(2)经过多长时间,P质点第二次到达波峰?
(3)P质点刚开始振动时,运动方向如何?
正确答案
(1)P质点第一次到达波谷的时间,就是初始时刻x坐标为0.18 m处的质点的振动状态传到P点所需要的时间,则t1=,又Δx1=(0.96-0.18)m="0.78" m,所以t1=
s="1.3" s.
(2)P质点第二次到达波峰的时间等于初始时刻x坐标为0.06 m处质点的振动状态传到P质点所需要的时间与一个周期的和,则
t2=+T=
,又Δx2=(0.96-0.06) m="0.9" m,λ="0.24" m,所以
t2= s="1.9" s,从P质点的振动也可发现,t2应为t1与1.5T的和,同样可得t2="1.9" s.
(3)P质点刚开始的振动方向就是初始时刻x坐标为0.24 m处质点的振动方向.因为横波沿x轴正向传播,所以x坐标为0.24 m处质点初始时刻振动方向沿y轴负方向,故P质点刚开始振动的方向也沿y轴负方向.
P质点第一次到达波谷的时间,就是初始时刻x坐标为0.18 m处的质点的振动状态传到P点所需要的时间;P质点第一次到达波峰的时间等于初始时刻x坐标为0.06 m处质点的振动状态传到P质点所需要的时间.
有一种示波器可以同时显示两列波形。对于这两列波,显示屏上横向每格代表的时间间隔相同。利用此中示波器可以测量液体中的声速,实验装置的一部分如图甲所示:管内盛满液体,音频信号发生器所产生的脉冲信号由置于液体内的发射器发出,被接受器所接受。图乙为示波器的显示屏。屏上所显示的上、下两列波形分别为发射信号与接受信号。若已知发射的脉冲信号频率为,发射器与接收器的距离为
,求管内液体中的声速。(已知所测声速应在1300~1600m/s之间,结果保留两位有效数字。)
正确答案
试题分析:设脉冲信号的周期为T,从显示的波形可以看出,图16乙中横向每一分度(即两条长竖线间的距离)所表示的时间间隔为(2分), 其中
(2分)
对比图2中上、下两列波形,可知信号在液体中从发射器传播只接受器所用的时间为
其中
,(2分)
液体中的声速为 (2分)
联立①②③④式,代入已知条件并考虑到所测声速应在1300~1600之间,得
(2分)
点评:本题是实际问题,首先考查理解示波器波形的能力,其次考查应用数学知识列时间通项的能力,情景新颖,比较难.
一列横波在两个时刻的波形如图所示(
(1)由图所示读出波的振幅和波长;
(2)设周期大于,如波是向右传播的,波速多大?如波是向左传播的,波速多大?
(3)设周期小于,且波速为6000米/秒,这列波传播方向如何?
正确答案
(1)A=0.2m,
(2)波向右传播,;波向左传播,
(3)波是向左传播的
18解:(1)由图象可知:波的振幅A=0.2m,波长。
(2)在当
时,波传播距离小于一个波长。若此波向右传,由图可知P点的振动恰传到M点,
则波速
若波向左传,由图可知P点的振动恰传到N点,PN=s¢=6m,则波速=
(3)周期小于时间内传出距离大于一个波长。波速
内传出距离为
又波长
30米合3个波长零6米(
波长),因为每传出一个波长波形不变,所以只考虑6米(
),由图象可知,波是向左传播的。
图12-3-8中的实曲线表示一列简谐波在某一时刻的波形,已知波沿-x方向传播,波速v="1" m/s,求作经过Δt="1" s后的波形.
图12-3-8
正确答案
如上图虚线所示.
由波图象可知,该波的波长λ="4" m,由,得
,故Δt="1" s=
,
,因波向-x方向传播,故Δt="1" s后波形向-x方向平移
λ即可,如图6虚线所示.
图6
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