- 机械波的衍射和干涉
- 共2010题
一列横波沿x轴正方向传播。t0=0时刻的波形如图所示,此时波刚好传到x=3 m处,此后x=1 m处的质点比x=-1 m处的质点____(填“先”“后”或“同时”)到达波峰位置;若该波的波速为10 m/s,经过△t时间,在x轴上-3~3 m区间内的波形与t0时刻的正好相同,则△t=____。
正确答案
后,0.4n s(n=1、2、3)
弹性绳沿x轴放置,左端位于坐标原点,用手握住绳的左端,当t=0时使其开始沿y轴做振幅为8cm的简谐振动,在t=0.25s时,绳上形成如图所示的波形,则该波的波速为_________cm/s,t=_________s时,位于x2=45cm的质点N恰好第一次沿y轴正向通过平衡位置。
正确答案
20,2.75
一列简谐横波在x轴上传播,在t1=0和t2="0.05" s时,其波形图分别用如图所示的实线、虚线表示,求:
(1)这列波可能具有的波速;
(2)当波速为280m/s时,波传播的方向?
正确答案
(1)若波沿x轴正向传播
波速m/s,n=0,1,2,3
若波沿x轴负向传播
波速m/s,n=0,1,2,3
(2)波沿x轴负向传播
(1)若波沿x轴正向传播
,n=0,1,2,3
波速m/s,n=0,1,2,3
若波沿x轴负向传播
,n=0,1,2,3
波速m/s,n=0,1,2,3
(2)波速为280m/s时,m
由波形图知,波沿x轴负向传播
【选修3-4选做题】
如图所示,实线是一列简谐横波在t1=0时刻的波形,虚线是这列波在t2=0.5 s时刻的波形,这列波的周期T符合3T
(1)若波速向右,波速多大?
(2)若波速向左,波速多大?
(3)若波速大小为74 m/s,波速方向如何?
正确答案
解:由图像知λ=8 m,又因为3T
(1)若波向右传播,则
又
解得v=54 m/s
(2)若波向左传播,则
又
解得v=58 m/s
(3)若波速大小为74 m/s,则波在t2-t1时间内传播的距离
故此波向左传播
如图所示,是某绳波形成过程的示意图,质点1在外力作用下垂直直线方向做简谐运动,带动2、3、4……各个质点依次上下振动,把振动从绳的左端传到右端.已知t=0时,质点1开始向上运动,t=时,1质点到达最上方,5质点开始向上运动,问:
(1)t=时,质点8、12、16的运动状态(是否运动、运动方向)如何?
(2)t=时,质点8、12、16的运动状态如何?
(3)t=T时,质点8、12、16的运动状态如何?
正确答案
见解析
各质点在各时刻的情况.如图所示.
(1)由乙图可知,t=时,质点8未达到波峰,正在向上振动,质点12、16未振动.
(2)由丙图可知,t=时,质点8正在向下振动,质点12向上振动,质点16未振动.
(3)由丁图可知,t=T时,质点8、12正在向下振动,质点16向上振动.
由于质点间的相互作用,前面的质点带动后面的质点振动,所以后面的质点总是滞后于前面的质点.
一列横波在t时刻的波形如图所示,振幅为1 cm,已知质点M开始振动的时间比质点N迟0.1 s,两质点的平衡位置相距2 cm.此时刻质点N的运动方向如何?质点M从此时刻起经0.6 s相对平衡位置的位移多大?在0. 6 s时间内波向前传播的距离是多少?
正确答案
见解析
由于质点N较质点M先振动,故波是向左传播的,可知质点N的运动方向是向上的.波由质点N传播到质点M所经历的时间为0.1 s,从波形图像中看出质点M、N的平衡位置间的距离是波长的四分之一,可知0.1 s是四分之一周期,即质点振动周期为0.4 s.在0.6 s的时间内质点M要完成1.5次全振动而达到正向最大位移处,故经0.6 s质点M相对平衡位置的位移为1 cm,方向向上.质点N的振动方向是向上的.
经0.6 s质点M相对平衡位置的位移为1 cm,方向向上.
质点M、N的平衡位置相距2 cm,其距离是,可知此波的波长是8 cm,于是有v=
=
m/s=0.2 m/s
在0.6 s的时间内波向前传播的距离为:s=vt=0.2×0.6 m=0.12 m.
一列简谐横波在x轴上传播,在t1=0和t2=0.5 s两时刻的波形分别如图中的实线和虚线所示,求:
(1)周期
(2)波速
(3)若波速为92 m/s,求波的传播方向.
正确答案
(1)(2)(3)向左传播
(1)(2) 由图可知:
若波向左传播,则:得:
(n=0、1、2、3…)
若波向右传播,则:得:
(n=0、1、2、3…)
(3)若波速为92 m/s,则分别代入和
得:n=5和n=5.5(舍去);由此可知,波向左传播
[物理——选修3-4](15分)
(1)(5分)如图所示,为一列简谐横波在t=0时刻的波形图,波速为10m/s,P和Q分别是离坐标原点O为2m和6m的质点,则以下说法正确的是 (填入选项前的字母,有填错的不得分)
位移为-2.5cm
(2)(10分)某透明物体的横截面如图所示,其中ABC
为直角三角形,AB为直角边,长度为2L,
ABC=45°,ADC为一圆弧,其圆心在AC边的中点。
此透明物体的折射率为n=2.0。若一束宽度与AB
边长度相等的平行光从AB边垂直射入透明物体,试
由光路图画出光线从ADC圆弧射出的区域,并求此
区域的圆弧长度s。(不考虑经ADC圆弧反射后的光线)
正确答案
[选修3-4] (15分)
(1)A
(2)解析:如右图,作出两条边缘光线,所求光线射出的区域为EDF。(6分) 如图,从圆弧ADC射出的边缘光线对应的入射角等于材料的临界角,
因(1分),故
(1分)。
由几何关系得:圆弧EDF长度为(1分)
故所求(1分)
略
(1)如图甲为一列简谐横波在某一时刻的波形图,图乙为介质中x=2 m处的质点P以此时刻为计时起点的振动图象.下列说法正确的是________.
(2)如图所示为用某种透明材料制成的一块柱形棱镜的截面图,圆弧CD是半径为R的四分之一圆周,圆心为O,光线从AB面上的某点入射,入射角i=45°,光进入棱镜后恰好在BC面上的O点发生全反射,后由CD面射出.
①画出光线由AB面进入棱镜且从CD弧面射出的光路图;
②求该棱镜的折射率n.
正确答案
(1)AB (2)见解析
(1)由y-t图象知P点沿-y方向振动,则波沿+x方向传播,A项正确.由y-x图象知,波长λ=4 m.由y-t图象知周期T=0.2 s,波速v==20 m/s,B项正确.因t=0.1 s=
,则Q点的运动方向沿-y方向,C项错.当t=0.35 s=
T时,P点位于波峰处,而Q既不在波峰也不在波谷,故D项错.
(2)①光路图如下图所示:
②在AB面由折射定律得
=n①
在BC面上O点恰好发生全反射,则
sin C=②
由几何关系得r+C=90°③
联立①②③式代入数值解得n=④
如图所示是一列向右传播的横波,波速为0.4m/s,M点的横坐标x=10m,图示时刻波传到N点。现从图示时刻开始计时,经过 s时间,M点第二次到达波谷;这段时间里,N点经过的路程为 cm。
正确答案
29;145
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