- 电磁波及其应用
- 共2372题
一列横波在x轴上传播,t1=0和t2=0.005s时的波形分别为如图所示的实线和虚线.
(1)设周期大于(t2-t1),求波速;
(2)设周期小于(t2-t1),并且波速为6000m/s,求波的传播方向.
正确答案
当波传播时间小于周期时,波沿传播方向前进的距离小于一个波长,当波传播的时间大于周期时,波沿传播方向前进的距离大于波长.这时从波形的变化上看出的传播距离加上n个波长才是波实际传播的距离.
由图知,波长λ=8m
(1)因△t=(t2-t1)<T,所以波传播的距离可以直接由图读出.若波向右传播,则在0.005s内传播了2m,故波速为v==400m/s.
若波向左传播,则在0.005s内传播了6m,故速度为v==1200m/s.
(2)因(t2-t1)>T,所以波传播的距离大于一个波长,在0.005s内传播的距离为△x=vt=6000×0.005m=30m,
因=
=3
,即△x=3λ+
λ.因此,可得波的传播方向沿x轴的负方向.
答:
(1)周期大于(t2-t1),波右传时,速度为400m/s;左传时,波速为1200m/s.
(2)波的传播方向向左(x轴负方向).
如图所示,一列简谐横波沿x轴传播,某时刻形成实线所示的波形,此时A、B两质点相对平衡位置的位移相同,此后A和B分别经过最短时间0.6s和0.4s回到该位置。求:
(1)这列简谐横波的传播速度;
(2)从实线的波形图变成虚线的波形图最短需要多长时间;
(3)A质点在此后10 s时间内运动的总路程。
正确答案
解:(1)由题意可知,此时刻A质点振动方向沿y轴负方向,由质点振动方向与简谐横波的传播方向之间的关系可知,这列简谐横波的传播方向沿x轴正方向
(2)从实线的波形图变成虚线的波形图最短时间t=
(3)10 s内A质点完成的全振动的次数n=10,由题意可知,此简谐横波的振幅A=5 cm,A质点在它开始运动后的10 s内运动的路程s=4nA=2 m
一列振幅是2cm,频率4Hz的简谐波,以32cm/s的速度沿图中x轴的正方向传播,在某一时刻在x轴上坐标为-7cm处的质点正好经过平衡位置向y轴正方向运动.试在图中画出此时刻的波形图.(要求至少画出2个波长)
正确答案
由v=λf得:λ==
cm=8cm
由题,x轴坐标为-7.0cm处的质点正好经平衡位置向y轴正方向运动,波沿x轴的正方向传播,根据波形的平移法画出波形如图所示.
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
(1)若简谐横波是向右传播,在t2-t1内波形向右匀速传播最短距离为λ
根据波的周期性得波传播的距离为x=(n+)λ,(n=0,1,2,…);
波速v==
=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,说明这段时间内波是向左传播了个波长,
则由第(1)问波速表达式v=100(3n+2)m/s (n=0,1,2,…)可知,n取1得到
v=500m/s
(3)“Q比R先回到平衡位置”,说明波是向右传播的.由题0.01s<T<0.02s,即<T<t2-t1
也就是T<t2-t1<2T,则这段时间内波只可能向右传播了个波长,
由第(1)问波速表达式v=100(3n+1)m/s (n=0,1,2,…)可知,n取1
得到v=400m/s.
答:(1)该波可能的传播速度为:若简谐横波是向右传播,波速v=100(3n+1)m/s (n=0,1,2,…);
若波是向左传播的,波速v=100(3n+2)m/s (n=0,1,2,…)
(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,可能的波速为500m/s.
(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,可能的波速为400m/s.
湖面上一点O上下振动,振幅为0.2 m,以O点为圆心形成圆形水波,如图所示,A、B、O三点在一条直线上,OA间距离为4.0 m,OB间距离为2.4 m。某时刻O点处在波峰位置,观察发现2 s后此波峰传到A点,此时O点正通过平衡位置向下运动,OA间还有一个波峰。将水波近似为简谐波。
(1)求此水波的传播速度、周期和波长。
(2)以O点处在波峰位置为0时刻,某同学打算根据OB间距离与波长的关系,确定B点在0时刻的振动情况,画出B点的振动图像。你认为该同学的思路是否可行?若可行,画出B点振动图像,若不可行,请给出正确思路并画出B点的振动图象。
正确答案
解:(1)
解得:
λ=vT=3.2 m
(2)可行,振动图象如图
如图甲所示,在某介质中波源A、B相距d=20m,t=0时两者开始上下振动,A只振动了半个周期,B连续振动,所形成的波的传播速度都为v=1.0m/s,开始阶段两波源的振动图象如图乙所示.
(1)定性画出t=14.3s时A波所达位置一定区域内的实际波形;
(2)求时间t=16s内从A发出的半波前进过程中所遇到的波峰个数.
正确答案
(1)分别画出A波在14.3s时的波形图,B波在14.3s时的波形图,两列波叠加可得到波形图如图所示,
(2)16s内两列波相对运动的长度为
△l=lA+lB-d=2vt-d=12m,
A波宽度为a==v
=0.2m.
B波波长为λB=vTB=2m
可知A波经过了6个波峰.
答:(1)图见解析 (2)时间t=16s内从A发出的半波前进过程中所遇到的6个波峰.
一列简谐波如图所示,t1时刻波形为图中实线所示,t2时刻波形如图中虚线所示,已知△t=t2-t1=0.5s,问:
(1)若波向左传播,且2T<△t<3T,波速多大?
(3)若波速v=68m/s,则这列波向哪个方向传播?
正确答案
(1)若波向左传播,且2T<△t<3T,则波传播的距离△x=2λ=
×8m=22m,则波速v=
=
m/s=44m/s
(2)若波速v=68m/s,则该波在△t=0.5s内传播的距离为△x=vt=68×0.5m=34m=4λ+λ,根据波形的平移法可知,波沿x轴正方向传播.
答:(1)若波向左传播,且2T<△t<3T,波速是44m/s.
(2)若波速v=68m/s,则这列波向x轴正方向方向传播.
从甲地向乙地发出频率为50Hz的声波,当波速为330m/s时,刚好在甲、乙两地形成一列有若干个完整波形的波,当波速为340m/s时,两地还是存在若干个完整波形,但完整波形的波数减少了两个,求甲、乙两地距离。
正确答案
解:由可求得当波速为330m/s时波长为
甲、乙两地的间距为此波长的整数倍,即d=nλ (n=1,2,3,4……)
当波速变为340m/s时d=(n-2) λ (n=1,2,3,4……)
由上述几式可解得:d=448.8m
A、B两波相向而行,在某时刻的波形与位置如下图所示.已知波的传播速度为v,图中标尺每格长度为l,在图中画出又经过t=7l/v时的波形.
正确答案
根据波的叠加原理可得.
微波炉的工作应用了一种电磁波--微波(微波的频率为2450×106Hz).食物中的水分子在微波的作用下加剧了热运动,内能增加,温度升高,食物增加的能量是微波给它的.表是某微波炉的部分技术参数,问:
(1)该微波炉内磁控管产生的微波波长是多少?
(2)该微波炉在使用微波挡工作时的额定电流是多少?
(3)如果做一道菜,使用微波挡需要正常工作30min,则做这道菜需消耗的电能为多少焦?
正确答案
(1)波长λ==
m=0.12m
答:微波炉内磁控管产生的微波波长是0.12m.
(2)额定电流 I==
=5A
答:该微波炉在使用微波挡工作时的额定电流是5A.
(3)消耗的电能 E=W=Pt=1100×1800=1.98×106J
答:做这道菜需消耗的电能为1.98×106焦.
一列简谐波自左向右传播,从位于左边的A点开始振动计时,经过4sA点恰好完了6次全振动,而位于右边的B点则完成了2.25次全振动.如果波的传播速度为20m/s,则A、B两点距离为______m,这列波的波长为______m.
正确答案
由题意,在相同时间内,A点振动多,则该波的周期为T=s=
s
由v=得,λ=vT=
m
据题,4s内A点比B点多振动3.75次,说明B、A间距离为3.75个波长,则得AB间的距离为S=3.75λ=5m
故答案为:,5.
在真空中波长为λ=750nm的单色光,以45°的入射角从真空射向折射率为n=的某种玻璃中,已知光在真空中的速度为c=3×108m/s,求:
(1)光在玻璃中的折射角;
(2)光的频率;
(3)光在玻璃中的速度。
正确答案
(1)θ2=30°;(2)f=4×1014 Hz;(3)光在玻璃中的速度为v=m/s
试题分析:(1)由得
,解得θ2=30°
(2)光的频率为Hz=4×1014 Hz
(3)光在玻璃中的速度为m/s
一列横波沿x轴正方向传播,x轴上相距1.2m的两个质点A、B振动方向始终相反,已知该波的频率为5Hz,则这列波的波速为______m/s.
正确答案
质点A、B振动方向始终相反,故A、B平衡位置间距等于半波长的奇数倍,即:
(2n+1)•=1.2 (其中n=0,1,2,3,…)
波速:v=λf
联立解得:v=m/s(其中n=0,1,2,3,…)
故答案为:m/s(其中n=0,1,2,3,…).
一列横波沿绳传播,M、N是绳上相距2.5 m的两点,当第一个波峰到达M点时开始计时,在14 s末时第八个波峰恰好到达M点,这时第三个波峰到达N点,求该波的波长.
正确答案
0.5 m
当第一个波峰到达M点时开始计时,第八个波峰传到M点时,M点已发生了7次全振动,在这段时间内,N点完成了2次全振动,显然N点比M点少发生7-2=5次全振动,所以MN之间的距离为5个波长.故有5λ=2.5 m,解得λ=0.5 m.
估计你正常情况下的心跳周期是 秒,假如这是你心电图的一部分,若每小格的宽度是0.5cm,则测量心电图时记录纸被拖动的速率是 cm/s。
正确答案
0.5——1.2、3——1.25
试题分析:平均心率每分钟75次计。每一心动周期0.5——1.2s,从图中可得,根据公式
可得速率是3——1.25cm/s
点评:估算成为现在高考的一个热点,不仅考查公式的熟练程度,而且考查学生对生活中常见量的熟悉程度
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