大学物理机械波习题附答案

2026/4/28 21:35:21

31.3315:设平面简谐波沿x轴传播时在x = 0处发生反射,反射波的表达式为:

y2?Acos[2?(?t?x/?)??/2],已知反射点为一自由端,则由入射波和反射波形成的驻

波的波节位置的坐标为__________。

32.3487:一驻波表达式为 y?Acos2?xcos100?t (SI)。位于x1 = (1 /8) m处的质元P1与位于x2 = (3 /8) m处的质元P2的振动相位差为_______________。

33.3597:在弦线上有一驻波,其表达式为y?2Acos(2?x/?)cos(2??t),两个相邻波节之间的距离是_______________。

34.3115:一列火车以20 m/s的速度行驶,若机车汽笛的频率为600 Hz,一静止观测者在机车前和机车后所听到的声音频率分别为______和_____________(设空气中声速为340 m/s)。 三、计算题:

100?t?2?x) (SI) 1.3410:一横波沿绳子传播,其波的表达式为 y?0.05cos((1) 求此波的振幅、波速、频率和波长;

(2) 求绳子上各质点的最大振动速度和最大振动加速度; (3) 求x1 = 0.2 m处和x2 = 0.7 m处二质点振动的相位差。

2.5319:已知一平面简谐波的表达式为 y?Acos?(4t?2x) (SI)。 (1) 求该波的波长?,频率??和波速u的值;

(2) 写出t = 4.2 s时刻各波峰位置的坐标表达式,并求出此时离坐标原点最近的那个波峰的位置;

(3) 求t = 4.2 s 时离坐标原点最近的那个波峰通过坐标原点的时刻t。 3.3086:一平面简谐波沿x轴正向传播,波的振幅A = 10 cm,波的角频率? = 7? rad/s.当t = 1.0 s时,x = 10 cm处的a质点正通过其平衡位置向y轴负方向运动,而x = 20 cm处的b质点正通过y = 5.0 cm点向y轴正方向运动。设该波波长? >10 cm,求该平面波的表达式。

4.3141:图示一平面简谐波在t = 0 时刻的波形图,求: (1) 该波的波动表达式; (2) P处质点的振动方程。 y (m) y (m) y (m) u = 0.08 m/s 5.3142:图示一平面余弦波在t = 0 时刻与t = 2 s时刻的波形图。A u t = 2 s 已知波速为u,t=0 A0.5 2x (m) 求: x (m) 80 P 160 O O 0.20 1 2 x (m) O 0.40 0.60 (1) 坐标原点处介质质点的振动方程;

-0.04 (2) 该波的波动表达式。t =2 s 20 5206图 x = ? /4处质点的振动3141图 3142图 6.5200:已知波长为??的平面简谐波沿x轴负方向传播。方程为 (SI)

(1) 写出该平面简谐波的表达式;(2) 画出t = T时刻的波形图。

7.5206:沿x轴负方向传播的平面简谐波在t = 2 s时刻的波形曲线如图所示,设波速u = 0.5 m/s。 求:原点O的振动方程。

8.5516:平面简谐波沿x轴正方向传播,振幅为2 cm,频率为 50 Hz,波速为 200 m/s。在t = 0时,x = 0处的质点正在平衡位置向y轴正方向运动,求x = 4 m处

?y?Acos

2??ut

媒质质点振动的表达式及该点在t = 2 s时的振动速度。

9.3078:一平面简谐波沿x轴正向传播,其振幅为A,频率为? ,波速为u。设t = t'时刻的波形曲线如图所示。求:(1) x = 0处质点振动方程;(2) 该波的表达式。

10.3099:如图所示,两相干波源在x轴上的位置为S1和S2,其间距离为d = 30 m,S1位于坐标原点O。设波只沿x轴正负方向传播,单独传播时强度保持不变。x1 = 9 m 和x2 = 12 m处的两点是相邻的两个因干涉而静止的点。求两波的波长和两波源间最小相位差。

11.3476:一平面简谐波沿Ox轴正方向传播,波的表达式为 y?Acos2?(?t?x/?),而另一平面简谐波沿Ox轴负方向传播,波的表达式为 y?2Acos2?(?t?x/?),求:

(1) x = ? /4 处介质质点的合振动方程; (2) x = ? /4 处介质质点的速度表达式。 12.3111:如图所示,一平面简谐波沿x轴正方向传播,BC为波密媒质的反射面。波由P点反射,OP= 3? /4,DP= ? /6。在t = 0时,O处质点的合振动是经过平衡位置向负方向运动。求D点处入射波与反射波的合振动方程。(设入射波和反射波的振幅皆为?。) Ay,频率为 u B 入射 一、选择题: x O x1 x2 x O 3413D S;S2 :C;4.1 3.3411x O t=t2′ 34071.3147:B;.:D:P A;5.3479:A;6.3483:反射 d C C;

3078图 3111图 ;11.3068:D;12.3071:3099图 :B;10.55137.3841:B;8.3847:D;9.5193:C D;

13.3072:A;14.3073:C;15.3152:C;16.3338:D;17.3341:A;18.3409:D;

19.3412:A;20.3415:D;21.3573:C;22.3575:A;23.3088:B;24.3089:C;

25.3287:D;26.3289:B;27.3295:D;28.3433:D;29.3434:C;30.3101:B;

31.3308:B;32.3309:C;33.3591:D;34.3592:D;35.5523:A;36.3112:B

二、填空题:

1.3065: 0.233m

2.3075: 125 rad/s; 338m/s; 17.0m

3a??0.2?2cos(?t??x)23.3342: (SI) 11y?2?10?3cos(200?t??x??)22 (SI) 4.3423:

5.3426: 5.0 ×104 2.86×10-2 m 1.43×103 m/s 6.3441:

Acos[?t?2?x?L?4?]?

tx2Ltx2L?)?(????2?)]Acos[2?(?)?(????2?)]T?? 或 T?? 7.3442:

8.3572: 0.1cos(4?t?2?x)

Acos[2?(9.3576: a/b

10.3852: 2 cm; 2.5 cm; 100 Hz; 250 cm/s 11.3853: 0.6m; 0.25m 12.5515: 3; 300 13.3062: ??????

165?(t?x/330)??] (SI)???.????:??? y?0.10cos[?[t?(1?x)/u]??} (SI) 15.3077: y?Acos{16.3133:

y2?Acos[2?(?t?y?Acos[2?(?t?L1?L2?)??]; x??L1?k? ( k = ? 1,? 2,…)

x?L17.3134:

18.3136: y1?Acos[2?t/T??]; y2?Acos[2?(t/T?x/?)??]

11yP?0.2cos(?t??)22 19.3330:

20.3344: yP2?0.04cos(?t??) (SI)

?Lk)?]t1???2; ???, k = 0,?1,?2, …

y?Acos[2??(t?t0)?1?]2 21.3424:

3?22.3608: 2

??Sw23.3294: 2?

24.3301: 25.3587: 2A 26.3588: 0 27.3589: 0

28.5517: 2k?? + ? /2, k = 0,±1,±2,…; 2k?? +3 ? /2,k = 0,±1,±2,

29.3154: y1??2Acos?t 或 y1?2Acos(?t??) v?2Asin?t

30.3313:

y?2Acos[2?x11??]cos(2??t??)?22 或 x2A12?A2?2A1A2cos(2?L?2r?)11x1??]cos(2??t??)y?2Acos[2???]cos(2??t)?22 或 ?2 11x?(k?)?22,k = 0,1,2,3,… 31.3315:

y?2Acos[2?32.3487: ??

1?33.3597: 2

34.3115: 637.5; 566.7 三、计算题:

100?t?2?x) 1.3410:(1) 已知波的表达式为: y?0.05cos(与标准形式: y?Acos(2??t?2?x/?) 比较得:

A = 0.05 m, ? = 50 Hz, ? = 1.0 m--------------------------各1分 u = ?? = 50 m/s-----------------------------------------------------1分

(2) vmax?(?y?t)max?2??A?15.7 m /s------------------2分

m/s2------------2分

(3) ???2?(x2?x1)/???,二振动反相---------------------------2分 2.5319:解:这是一个向x轴负方向传播的波

(1) 由波数 k = 2? / ? 得波长 ? = 2? / k = 1 m----------------------1分 由 ? = 2?? 得频率 ? = ? / 2? = 2 Hz------------------------------1分 波速 u = ?? = 2 m/s---------------------------------------------------------1分 (2) 波峰的位置,即y = A的位置,由:cos?(4t?2x)?1,有:

?(4t?2x)?2k? ( k = 0,±1,±2,…)

解上式,有: x?k?2t

当 t = 4.2 s 时, x?(k?8.4) m-------------------------------------------2分

所谓离坐标原点最近,即| x |最小的波峰.在上式中取k = 8,可得 x = -0.4 的波峰离坐标原点最近---------------------------------------------------------------------------------------2分

(3) 设该波峰由原点传播到x = -0.4 m处所需的时间为?t,则:

?t = | ?x | /u = | ?x | / (??? ) = 0.2 s ------------------------------1分

∴ 该波峰经过原点的时刻:t = 4 s -----------------------------------------2分

3.3086:解:设平面简谐波的波长为?,坐标原点处质点振动初相为?,则该列平面简谐波的表达式可写成:y?0.1cos(7?t?2?x/???) (SI)--------------------2分

t = 1 s时,y?0.1cos[7??2?(0.1/?)??]?0 因此时a质点向y轴负方向运动,故:

而此时,b质点正通过y = 0.05 m处向y轴正方向运动,应有:

7??2?(0.1/?)???1?2 ①--------------2分

amax?(?2y/?t2)max?4?2?2A?4.93?103

17??2?(0.2/?)?????3 ②-----------------------------2分 且

由①、②两式联立得: ?? = 0.24 m------------1分;???17?/3--------------1分

∴ 该平面简谐波的表达式为:或

y?0.1cos[7?t?y?0.1cos[7?t??x17??]0.123 (SI)---------2分

?x1??]0.123 (SI) -------------1分

4.3141:解:(1) O处质点,t = 0 时,y0?Acos??0, v0??A?sin??0


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