机械波在媒质传播过程中,当一媒质质元的振动动能的相位是π/2时,它的弹性势能的相位是:()

题目
单选题
机械波在媒质传播过程中,当一媒质质元的振动动能的相位是π/2时,它的弹性势能的相位是:()
A

(1/2)π

B

π

C

D

无法确定

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第1题:

一平面简谐波在弹性媒质中传播,在媒质质元从平衡位置处运动到最大位移处的过程中,有关能量的变化是( )。

A.它的动能转换为势能
B.它的势能转换为动能
C.它从相邻的一段质元获得能量,其能量逐渐增大
D.它把自己的能量传给相邻的一段质元,其能量逐渐减小

答案:D
解析:
若波动方程用余弦函数表示,则波动的能量即为正弦平方的形式。质元从平衡位置处运动到最大位移处的过程中,其对应能量是从最大值降为零。

第2题:

—平面简谐波在弹性媒质中传播,在某一瞬间,某质元正处于其平衡位置, 此时它的:
(A)动能为零,势能最大 (B)动能为零,势能为零 (C)动能最大,势能最大 (D)动能最大,势能为零


答案:C
解析:
解:选C。在波的传播过程中,动能达到最大时,势能也最大。动能为零,势能也等于零。处十平衡位置时,速度最大,形变也最大。所以质元的动能和势能都出现最大值。
知识拓展:
①在波的传播过程中,任一质元的动能和弹性势能部随时间变化,在任何时刻相 等是同相位的。即动能达到最大时,势能也达到最大值;动能为零时,势能也为零。这种变化关系与简谐振动系统的动能和势能的变化关系完全不同。
这是因为在波动传播过程中,当某质元通过平衡位置时,速度达到最大,形变也最大,所以质元的动能和弹性势能也都出现最大值,当质元达到最大位移时,速度为零,此时形变也为零,所以质元的动能和弹性势能都为零。
②在波动传播过程中,任一质元的总机械能不是一个常量,而是随时间作周期性变化,这与简谐振动系统的总能量是一常量完全不同。
在波动传播过程中,每个质元都不断地从前面的质元取得能量,与此同时,又不断地向后面的质元传送能量,即将能量不断地传播出去。因此,波的传播过程也就是能量的传播过程,波动是能量传播的一种形式。

第3题:

一平面简谐波在弹性媒质中传播,在某一瞬时,媒质中某质元正处于平衡位置,此时它的动、势能情况分别是:

A.动能为零,势能最大
B.动能为零,势能为零
C.动能最大,势能最大
D.动能最大,势能为零

答案:C
解析:
提示:在波动中,质元的动能和势能变化是同相位的,它们同时达到最大值,又同时达到最小值。本题中“质元正处于平衡位置”,此时速度最大。

第4题:

当一平面简谐机械波在弹性媒质中传播时,下述各结论哪个是正确的( )。

A.媒质质元的振动能量增大时,其弹性势能减小,总机械能守恒
B.媒质质元的振动动能和弹性势能都做周期性变化,但二者的相位不相同
C.媒质质元的振动动能和弹性势能的相位在任一时刻都相同,但二者的数值不相等
D.媒质质元在其平衡位置处弹性势能最大

答案:D
解析:
由弹性波的能量密度可知,质元的动能与势能是同相位的,数值也相等。质元达到最大位移时,动能与弹性势能同时为零,质元位移为零时,动能与弹性势能同时最大。

第5题:

一平面简谐波在弹性媒质中传播,在某一瞬时,媒质中某质点正在最大振动位移处,此时它的能量是(  )。

A.动能为零,势能最大
B.动能为零,势能为零
C.动能最大,势能最大
D.动能最大,势能为零

答案:B
解析:
根据平面简谐波在某点的振动动能和势能关系WP=WK,当体积元处在平衡位置时,二者同时达到最大值,当体积元处在最大位移处时动能为零、势能为零。

第6题:

—平面简谐机械波在媒质中传播时,若一媒质质元在t时刻的波的能量是10J,则在(t+T)(T为波的周期)时刻该媒质质元的振动动能是:

A. 10J
B.5J
C. 2.5J
D.0

答案:B
解析:
提示:W=Wk+Wp。

第7题:

一平面简谐波在弹性媒质中传播,在某一瞬时,某质元正处于其平衡位置,此时它的(  )。

A、 动能为零,势能最大
B、 动能为零,势能为零
C、 动能最大,势能最大
D、 动能最大,势能为零

答案:C
解析:
谐振系统的总能量

是一恒量,动能和势能相位差π/2,动能达到最大时,势能最小为零,势能达到最大时,动能最小为零。波的传播过程中任一体积元的总能量随时间做周期性的变化;当质元处在平衡位置y=0时,动能与势能同时达最大值;当处于最大位移时,动能与势能同时达最小值。

第8题:

一平面简谐机械波在媒质中传播时,若一媒质质元在t时刻波的能量时10J,则在(t+T)(T为波的周期)时刻该媒质质元的振动动能是( )。

A.15J
B.10J
C.SJ
D.0

答案:C
解析:

第9题:

一平面简谐机械波在媒质中传播时,若一媒质质元在t时刻波的能量时10J,则在 (t+T) (T为波的周期)时刻该媒质质元的振动动能是( )J。
A. 15 B. 10 C. 5 D.0


答案:C
解析:
提示:波的能量W=Wp+Wk,又Wp=Wk,波的能量周期为波动(波源振动)周期一半。

第10题:

一平面简谐波在弹性媒质中传播,在某一瞬时,媒质中某质元正处于平衡位置,此时它的能量是()

  • A、动能为零,势能最大
  • B、动能为零,势能为零
  • C、动能最大,势能最大
  • D、动能最大,势能为零

正确答案:C

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