- 机械波的衍射和干涉
- 共2010题
一列简谐横波,如图中的实线是某时刻的波形图象,虚线是经过0.2s时的波形图象,
①若这列波向右传播,求它的最大周期?
②假定波速是35m/s,求波的传播方向?
③假定波速是35m/s,若有一质点P它的位置坐标x=0.5m,从实线对应的时刻开始计时,求经过多长时间可以到达平衡位置?
正确答案
①T=0.8s②向左传播③s(n=0,1,2……)
(1)由题意得,如果波向右传播,则所需时间t=nT+=0.2s(n=0,1,2……)-----------2分
当n=0时,T取最大值,则T=0.8s------------------2分
(2) 如果波向右传播,所需时间 t=nT+=0.2s(n=0,1,2……),那么T=
s (n=0,1,2……)
v=="5(4n+1)m/s" (n=0,1,2……),如果v=35m/s,解得n=1.5,不符合取值范围--------------2分
如果波向左传播,所需时间 t=nT+=0.2s(n=0,1,2……),那么T=
s (n=0,1,2……)
v=="5(4n+3)m/s" (n=0,1,2……),如果v=35m/s,解得n=1,符合取值范围,所以波是向左传播--------2分
(3)由题(2)我们可得知,当波速是35m/s时,波是向左传播的,这时T=s---------2分
由图我们可知,所需要的时间t==
s(n=0,1,2……)---------2分
(9分)两列简谐横波分别沿x轴正方向和负方向传播,波速均为υ=0.4m/s,波源的振幅均为A=2cm。如图所示为t=0时刻两列波的图象,此刻平衡位置在x=0.2m和x=0.8m的P、Q两质点恰好开始振动。质点M的平衡位置位于x=0.5m处。求:
(ⅰ)两列波相遇的时刻t为多少?
(ⅱ)当t=1.875s时质点M的位移为多少?
正确答案
(ⅰ) (ⅱ)
试题分析:i由于M在PQ的中点,所以 ①
ii由于两列波波速、波长均相等,所以周期也相等, ②
,M点起振方向向下。 ③
从M开始振动起计时,M的振动方程为
④
⑤
代入振动方程可得, ⑥
评分标准:①式3分,④式2分,②③⑤⑥每式1分
(6分)一列简谐横波沿x轴正方向传播,t=0时刻的波形如图所示,经0.6s,质点a第一次到达波峰位置,则这列波的传播速度为________ m/s,质点b第一次出现在波峰的时刻为________ s,从该时刻起,质点a的振动方程为 cm。
正确答案
5; 1; (每空2分,共6分)
试题分析:根据上下坡法克判断此时质点a向下振动,经第一次出现在波峰,可得T=0.8s,由波形图知波长为4m,所以传播速度
;由图知t=0时刻x=3m处质点在波峰,当其振动形式传播到b点时,b点第一次出现在波峰,用时
;
,振动方程
,由图知振幅A=5cm,t=0时刻,y=0,且质点a向下振动,所以其振动方程为
足够长的绳子一端固定,一端用手抓着,在竖直方向抖动一个周期,绳子上就产生了一列完整波如图,此时手停止抖动,离手近的质点将 (填“先” 或“后”)停止振动。 波向右传播时,观察到的波形会不会变化 。
正确答案
先、不会
试题分析:波源停止振动后,离波源近的质点最先停止振动,波传播过程中,质点是重复前面质点的振动情况,所以不会观察到波形的变化
点评:基础题,比较简单,关键是知道后面质点是重复前面质点的振动的
如图12-1-7所示是一列简谐横波某时刻的波形图,图中P点为介质中的一质点,此时刻恰好过平衡位置,已知其振动周期T="0.4" s.求至少过多长时间P质点到达波峰?
图12-1-7
正确答案
题中已知条件没有给出P质点此刻过平衡位置的振动方向,也没有给定波的传播方向,不妨假定P质点此时正向上振动,波向右传播,则至少需要1/4个周期的时间.
一列简谐横波在t=0时刻的波形如图所示,质点P此时刻沿-y运动,经过0.1s第一次到达平衡位置,波速为5m/s,那么,求:
(1)该波的传播方向;
(2)质点P的振动周期;
(3)图中Q点(坐标为x=7.5m的点)的振动方程.
正确答案
[物理——选修3-4](15分)
小题1:一列简谐波沿x轴正方向传播,某时刻波形图如图甲所示,a、b、c、d是波传播方向上的四个振动质点的平衡位置.如再过3/2个周期,其中某质点继续振动的图象如图乙所示,则该质点是
小题2:如图所示,一束截面为圆形(半径R=1m)的平行紫光垂直射向一半径也为R的玻璃半球的平面,经折射后在屏幕S上形成一个圆形亮区。屏幕S至球心距离为D=(+1)m,不考虑光的干涉和衍射,试问:
①若玻璃半球对紫色光的折射率为,请你求出圆形亮区的半径。
②若将题干中紫光改为白光,在屏幕S上形成的圆形亮区的边缘是什么颜色?
正确答案
小题1:D
小题2:1m
画出再过3/2个周期后的波形图,a处质点处于波谷,c处质点处于波峰,b处质点处于平衡位置且向下运动,d处质点处于平衡位置且向上运动,所以图乙是d处质点的振动图象,选项D正确。
①如图,紫光刚要发生全反射时的临界光线射在屏幕S上的点E,E点到亮区中心G的距离r就是所求最大半径。设紫光临界角为C,由全反射的知识:sinC="1/n " (2分)
由几何知识可知: AB=RsinC=R/n。
OB=RcosC=R (1分)
BF=ABtanC= (1分)
GF=D-(OB+BF)=D-。 (1分)
=
(1分)
所以有:rm=GE=AB=D
-nR,
代入数据得 rm=1m。
如图所示,甲为某一简谐横波在t=1.0s时刻的图象,乙为参与波动的某一质点的振动图象。
(1)两图中的AA’、OC各表示什么物理量?量值各是多少?
(2)说明两图中OA ’B段图线的意义?
(3)该波的波速为多大?
(4)画出再经过0.25s后的波动图象和振动图象。
(5)甲图中P点此刻的振动方向。
正确答案
(1)甲图中的AA’表示振幅A和x=1m处的质点在t=1.0s时对平衡位置的位移,振幅A=0.2m,位移y=-0.2m;甲图中OC表示波长,大小l=4m。乙图中AA’即是质点振动的振幅,又是t=0.25s时质点偏离平衡位置的位移,振幅A=0.2m,位移y=-0.2m;OC表示质点振动的周期,大小T=1.0s。
(2)甲图中的OA’B段图线表示O到B之间的各质点在t=1.0s时相对平衡位置的位移,OA间各质点正向着平衡位置运动,AB间各质点正在远离平衡位置运动。乙图中的OA’B段图线表示该质点在t=0~0.5s时间内振动位移随时间变化的情况,在0~0.25s内该质点正远离平衡位置运动,在0.25s~0.2s内该质点正向平衡位置运动。
(3)由v=l/t可得波速v=m/s=4m/s
(4)再过0.25s,波动图象向右平移Dx=vDt=0.254m=1m=l/4;振动图象在原有的基础上向后延伸T/4,图象分别如图6-11丙、丁所示
依据波动图象和振动图象的物理意义来分析判断。注意振动图象和波动图象的区别与联系。(1)甲图中的AA’表示振幅A和x=1m处的质点在t=1.0s时对平衡位置的位移,振幅A=0.2m,位移y=-0.2m;甲图中OC表示波长,大小l=4m。乙图中AA’即是质点振动的振幅,又是t=0.25s时质点偏离平衡位置的位移,振幅A=0.2m,位移y=-0.2m;OC表示质点振动的周期,大小T=1.0s。
(2)甲图中的OA’B段图线表示O到B之间的各质点在t=1.0s时相对平衡位置的位移,OA间各质点正向着平衡位置运动,AB间各质点正在远离平衡位置运动。乙图中的OA’B段图线表示该质点在t=0~0.5s时间内振动位移随时间变化的情况,在0~0.25s内该质点正远离平衡位置运动,在0.25s~0.2s内该质点正向平衡位置运动。
(3)由v=l/t可得波速v=m/s= 4m/s
(4)再过0.25s,波动图象向右平移Dx=vDt=0.254m=1m=l/4;振动图象在原有的基础上向后延伸T/4,图象分别如图6-11丙、丁所示
【选修3-4选做题】
在某介质中形成一列简谐波,波向右传播,在0.1 s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T;
(2)从t=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y0及其所经过的路程s0各为多少?
(3)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
解:(1)由图像可知λ=2 m,波速
由得
(2)
P点到达波峰的时刻为△t+0.1 s=0.85 s
由题意可知t=0时刻波刚好传到O点,起振方向向下,即O点振动了t=0. 85s
所以y0=-2 cm,路程s0=34 cm
(3)当波速v=20 m/s时,经历0.525 s时间,波沿x轴方向传播的距离为10.5 m,即实线波形变为虚线波形经历了个周期,故波沿x轴负方向传播
如图所示为一列简谐横波在两个不同时刻的波形,虚线为实线所示的横波在
△T = 0.5s后的波形图线。
(1)若质点的振动周期T与△T的关系为△T < T,
波速可能为多少?
(2)若波速为v = 2.04m/s,则波向哪个方向传播?
正确答案
(1)若波向右传播,
若波向左传播,
(2)波向x轴负方向传播
(1)由图知,若波向右传播,得
解得
若波向左传播,得
解得
(2)若波向右传播,得
解得
(n=0、1、2……)
若波向左传播,同理可得(n=0、1、2……)
K=,n=4
所以波向x轴负方向传播。
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