振动与波习题练习The final revision was on November 23, 2020第4章 振动与波动一、选择题1. 在下列所述的各种物体运动中, 可视为简谐振动的是[ ] (A) 将木块投入水中, 完全浸没并潜入一定深度, 然后释放(B) 将弹簧振子置于光滑斜面上, 让其振动(C) 从光滑的半圆弧槽的边缘释放一个小滑块(D) 拍皮球时球的运动. 2.一弹簧振子周期为T ．现将弹簧截去一半，仍挂上原来的物体, 则新的弹簧振子周期为[ ] (A) T (B) 2T(C) (D)3. 三只相同的弹簧(质量忽略不计)都一端固定, 另一端连接质量为m 的物体, 但放置情况不同．如图4-1-3所示，其中一个平放, 一个斜放, 另一个竖直放．如果让它们振动起来, 则三者的[ ] (A) 周期和平衡位置都不相同(B) 周期和平衡位置都相同(C) 周期相同, 平衡位置不同(D) 周期不同, 平衡位置相同4. 如图4-1-4所示，升降机中有一个作谐振动的单摆, 当升降机静止时, 其振动周期为2 s ， 当升降机以加速度上升时, 升降机中的观察者观察到其单摆的振动周期与原来的振动周期相比，将[ ] (A) 增大 (B) 不变(C) 减小 (D) 不能确定 图4-1-3图4-1-4. 5. 两质点在同一方向上作同振幅、同频率的简谐振动．在振动过程中, 每当它们经过振幅一半的地方时, 其运动方向都相反．则这两个振动的相位差为[ ] (A) π (B) π32 (C) π34 (D) π54 6 在简谐振动的速度和加速度表达式中，都有一个负号, 这是意味着[ ] (A) 速度和加速度总是负值(B) 速度的相位比位移的相位超前π21, 加速度的相位与位移的相位相差π (C) 速度和加速度的方向总是相同(D) 速度和加速度的方向总是相反7一质点以周期T 作简谐振动, 则质点由平衡位置正向运动到最大位移一半处的最短时间为 [ ] (A) 6T (B) 8T (C) 12T (D) T 127 8 一作简谐运动质点的振动方程为π)21π2cos(5+=t x , 它从计时开始, 在运动一个周期后[ ] (A) 相位为零 (B) 速度为零(C) 加速度为零 (D) 振动能量为零9 有一谐振子沿x 轴运动, 平衡位置在x = 0处, 周期为T , 振幅为A ，t = 0时刻振子过2A x =处向x 轴正方向运动, 则其运动方程可表示为 [ ] (A) )21cos(t A x ω= (B) )cos(2t A x ω= (C) )3π2sin(--=T t A x π (D) )3π2cos(-=T t A x π 10. 当一质点作简谐振动时, 它的动能和势能随时间作周期变化．如果ν是质点振动的频率, 则其动能变化的频率为[ ] (A) ν4 (B) ν2 (C) ν (D) 2ν 11. 已知一简谐振动系统的振幅为A , 该简谐振动动能为其最大值一半的位置是 [ ] (A) 12A (B) 22A (C) 32A (D) A 12. 一弹簧振子作简谐振动, 当其偏离平衡位置的位移大小为振幅的1/4时, 其动能为振动总能量的 [ ] (A) 167 (B) 1615 (C) 169 (D) 1613 13 一轻质弹簧, 上端固定, 下端挂有质量为m 的重物, 其自由端振动的周期为T ． 已知振子离开平衡位置为x 时其振动速度为v ，加速度为a ，且其动能与势能相等．试判断下列计算该振子劲度系数的表达式中哪个是错误的 [ ] (A) a mg k = (B) 22xm k v = (C) x ma k = (D) 22π4Tm k = 14. 设卫星绕地球作匀速圆周运动．若卫星中有一单摆, 下述哪个说法是对的[ ] (A) 它仍作简谐振动, 周期比在地面时大(B) 它仍作简谐振动, 周期比在地面时小(C) 它不会再作简谐振动(D) 要视卫星运动速度决定其周期的大小15. 弹簧振子在光滑水平面上作谐振动时, 弹性力在半个周期内所做的功为[ ] (A) 2kA (B) 221kA (C) 241kA (D) 0 16 如果两个同方向同频率简谐振动的振动方程分别为π)433cos(73.11+=t x (cm)和 π)413cos(2+=t x (cm)，则它们的合振动方程为 [ ] (A) π)433cos(73.0+=t x (cm) (B) π)413cos(73.0+=t x (cm)(C) π)1273cos(2+=t x (cm) (D) π)1253cos(2+=t x (cm) 17. 两个同方向、同频率、等振幅的谐振动合成, 如果其合成振动的振幅仍不变, 则此二分振动的相位差为 [ ] (A) 2π (B) 3π2 (C) 4π (D) π 18. 关于振动和波, 下面几句叙述中正确的是[ ] (A) 有机械振动就一定有机械波(B) 机械波的频率与波源的振动频率相同(C) 机械波的波速与波源的振动速度相同(D) 机械波的波速与波源的振动速度总是不相等的19. 按照定义，振动状态在一个周期内传播的距离就是波长．下列计算波长的方法中错误的是[ ] (A) 用波速除以波的频率(B) 用振动状态传播过的距离除以这段距离内的波数(C) 测量相邻两个波峰的距离(D) 测量波线上相邻两个静止质点的距离20. 当x 为某一定值时, 波动方程)π(2cos λx T t A x -=所反映的物理意义是 [ ] (A) 表示出某时刻的波形 (B) 说明能量的传播(C) 表示出x 处质点的振动规律 (D) 表示出各质点振动状态的分布21. 已知一波源位于x = 5 m 处, 其振动方程为: )cos(ϕω+=t A y (m)．当这波源产生的平面简谐波以波速u 沿x 轴正向传播时, 其波动方程为 [ ] (A) )(cos u x t A y -=ω (B) ])(cos[ϕω+-=ux t A y (C) ])5(cos[ϕω++-=u x t A y (D) ])5(cos[ϕω+--=ux t A y22已知一列机械波的波速为u , 频率为ν, 沿着x 轴负方向传播．在x 轴的正坐标上有两个点x 1和x 2．如果x 1＜x 2 , 则x 1和x 2的相位差为 [ ] (A) 0 (B) )(π221x x u -ν (C) π (D) )(π212x x u-ν 23. 一波源在XOY 坐标系中(3, 0)处, 其振动方程是)π120cos(t y =(cm)，其中 t 以s 计, 波速为50 ms -1 ．设介质无吸收, 则此波在x ＜3 cm 的区域内的波动方程为 [ ] (A) )50π(120cos x t y +=(cm) (B) π]2.7)50π(120cos[-+=x t y (cm) (C) )50π(120cos x t y -=(cm) (D) π]2.1)50π(120cos[-+=x t y (cm) 24. 若一平面简谐波的波动方程为)cos(cx bt A y -=, 式中A 、b 、c 为正值恒量．则[ ] (A) 波速为c (B) 周期为b 1 (C) 波长为c π2 (4) 角频率为bπ2 25. 一平面简谐横波沿着Ox 轴传播．若在Ox 轴上的两点相距8λ（其中λ为波长）, 则在波的传播过程中, 这两点振动速度的[ ] (A) 方向总是相同 (B) 方向有时相同有时相反(C) 方向总是相反 (D) 大小总是不相等26. 当波动方程为)01.05.2π(cos 20x t y +=(cm) 的平面波传到x =100 cm 处时, 该处质点的振动速度为[ ] (A) )π5.2sin(50t )s cm (-1⋅ (B) )π5.2sin(50t -)s cm (-1⋅(C) )π5.2sin(π50t )s cm (-1⋅ (D) )π5.2sin(π50t -)s cm (-1⋅27. 一平面简谐波在弹性介质中传播, 在介质元从最大位移处回到平衡位置的过程中[ ] (A) 它的势能转换成动能(B) 它的动能转换成势能(C) 它从相邻的一段介质元中获得能量, 其能量逐渐增大(D) 它把自己的能量传给相邻的一介质元, 其能量逐渐减小28. 已知在某一介质中两列相干的平面简谐波的强度之比是421=I I ，则这两列波的振幅之比21A A 是 [ ] (A) 4 (B) 2 (C) 16 (D) 829. 有两列波在空间某点P 相遇, 某时刻观察到P 点的合振幅等于两列波的振幅之和, 由此可以判定这两列波[ ] (A) 是相干波 (B) 相干后能形成驻波(C) 是非相干波 (D) 以上三种情况都有可能30. 已知两相干波源所发出的波的相位差为, 到达某相遇点P 的波程差为半波长的两倍, 则P 点的合成情况是[ ] (A) 始终加强(B) 始终减弱(C) 时而加强, 时而减弱, 呈周期性变化(D) 时而加强, 时而减弱, 没有一定的规律31. 在驻波中, 两个相邻波节间各质点的振动是[ ] (A) 振幅相同, 相位相同 (B) 振幅不同, 相位相同(C) 振幅相同, 相位不同 (D) 振幅不同, 相位不同32. 方程为)π100cos(01.01x t y -=m 和)π100cos(01.02x t y +=m 的两列波叠加后, 相邻两波节之间的距离为[ ] (A) 0.5 m (B) 1 m (C) m (D) 2 m33 1S 和2S 是波长均为λ的两个相干波的波源，相距λ43，1S 的相位比2S 超前2π．若两波单独传播时，在过1S 和2S 的直线上各点的强度相同，不随距离变化，且两波的强度都是0I ，则在1S 、2S 连线上1S 外侧和2S 外侧各点，合成波的强度分别是[ ] (A) 04I ，04I ; (B) 0，0;(C) 0，04I ; (D) 04I ，0．.二、填空题1. 一质点沿x 轴作简谐振动，平衡位置为x 轴原点，周期为T ，振幅为A ．(1) 若t = 0 时质点过x = 0处且向x 轴正方向运动，则振动方程为x= ．(2) 若t = 0时质点在2A x =处且向x 轴负方向运动，则质点方程为x = ．2. 一个作简谐振动的质点,其谐振动方程为π)23cos(π1052+⨯=-t x (SI)．它从计时开始到第一次通过负最大位移所用的时间为 ．3. 一谐振动系统周期为 s, 振子质量为200 g ．若振子经过平衡位置时速度为-1s cm 12⋅，则再经 s 后该振子的动能为 ．4. 如图4-2-4，将一个质量为20 g 的硬币放在一个劲度系数为-1m N 40⋅的竖直放置的弹簧上, 然后向下压硬币使弹簧压缩1.0 cm, 突然释放后, 这个硬币将飞离原来位置的高度为 ．5 如果两个同方向同频率简谐振动的振动方程分别为π)3110sin(31+=t x cm 和)π6110sin(42-=t x cm, 则它们的合振动振幅为 ．6. 已知由两个同方向同频率的简谐振动合成的振动，其振动的振幅为20cm, 与第一个简谐振动的相位差为6π．若第一个简谐振动的振幅为cm 3.17cm 310=, 则第二个简谐振动的振幅为 cm ，两个简谐振动的相位差为 ．图4-2-47. 已知一平面简谐波的方程为: )π(2cos λνx t A y -=, 在ν1=t 时刻λ411=x 与 λ432=x 两点处介质质点的速度之比是 ． 8. 已知一入射波的波动方程为)4π4πcos(5x t y +=(SI), 在坐标原点x = 0处发生反射, 反射端为一自由端．则对于x = 0和x = 1 m 的两振动点来说, 它们的相位关系是相位差为 ．9. 已知一平面简谐波沿x 轴正向传播，振动周期T = s ，波长 = 10 m , 振幅A = 0.1m ．当t = 0时波源振动的位移恰好为正的最大值．若波源处为原点，则沿波传播方向距离波源为2λ处的振动方程为 ．当2T t =时，4λ=x 处质点的振动速度为 ．10. 图4-2-10表示一平面简谐波在 t = 2 s 时刻的波形图，波的振幅为 0.2 m ，周期为4 s ．则图中P 点处质点的振动方程为 ．11. B 点引起的振动方程为t A y π2cos 11=方向传播，它在C 点引起的振动方程为(π2cos 22=t A y 0.40 m ，与C 点相距0.50 m ，如图4-2-21所示．波速均为u ＝0.20 ms -1．则两波在P的相位差为 ． 12. 如图4-2-12所示，一平面简谐波沿Ox 轴正方向传播，波长为λ，若1P 点处质点的振动方程为)π2cos(1ϕν+=t A y ，则2P 点处质点的振动方程为 ，与1P 点处质点振动状态相同的那些点的位置是 ．13. 21S S 、为振动频率、振动方向均相同的两个点波源，振动方向垂直纸面，两者相距λ23为波长)(λ，如图4-2-27所示．已知1S 的初相位为π21． (1) 若使射线C S 2上各点由两列波引起的振动均干涉相消，则2S 的初相位应为_______________________． A 4-2-10 图4-2-11P B1r 2r ...C •••M N1S 2S C 图4-2-13 x 12(2) 若使21S S 连线的中垂线M N 上各点由两列波引起的振动均干涉相消，则2S 的初相位应为________________________________________．第4章 振动与波动2. B 5. D 6. C 7. C 10. B 11. B 14. C 16. C 18. D 20. D 21. B24. B 26. A 28. C 30. D 31. C 33. B 40. B 42. D 44. C 48. C 50. B53. B 54. C 55. B 57. C 59. C 60. B 66. B 68. B 71. B 74. C 75. D二、填空题 1. (1) ⎪⎭⎫ ⎝⎛-2ππ2cos Tt A ; 4. 1.5 s 7. J 106.34-⨯ 9. 1.25 cm 12. 5 cm 13. 10; 2π 14. －1 16. 019. π)(SI)π4(cos 1.0-=t y , 1s m 26.1-⋅- 20. π)(SI)21π21cos(2.0-=t y P 21. 0 22. )π2π2cos(212ϕλν++-=L L t A y , ,2,1,01±±=+-k k L λ 27. ⋅⋅⋅±±=+,2,1,02ππ2k k , ⋅⋅⋅±±=+,2,1,02π3π2k k。