大学物理振动波动例题习题

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振动波动

一、例题 （一）振动

1.证明单摆是简谐振动，给出振动周期及圆频率。

2. 一质点沿x 轴作简谐运动，振幅为12cm ，周期为2s 。当t = 0时, 位移为6cm ，且向x 轴正方向运动。 求: (1) 振动表达式；

(2) t = 0.5s 时，质点的位置、速度和加速度；

(3)如果在某时刻质点位于x =-0.6cm ，且向x 轴负方向运动，求从该位置回到平衡位置所需要的时间。

3. 已知两同方向，同频率的简谐振动的方程分别为：

x 1= 0.05cos (10 t + 0.75π) 20.06cos(100.25)(SI)x t π=+ 求：(1)合振动的初相及振幅.

(2)若有另一同方向、同频率的简谐振动x 3 = 0.07cos (10 t +? 3 ), 则当? 3为多少时 x 1 + x 3 的振幅最大?又? 3为多少时 x 2 + x 3的振幅最小?

（二）波动

1. 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：(1)波动方程

(2)x = 4 m 处媒质质点振动的表达式及该点在t = 2 s 时的振动速度。 2. 一平面简谐波以速度m/s 8.0=u 沿x 轴负方向传播。已知原点的振动曲线如图所示。求：（1）原点的振动表达式；

（2）波动表达式；

（3）同一时刻相距m 1的两点之间的位相差。

3. 两相干波源S 1和S 2的振动方程分别是1cos y A t ω=和2cos(/2)y A t ωπ=+。

S 1距P 点3个波长，S 2距P 点21/4个波长。求：两波在P 点引起的合振动振幅。

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x

t

O

A/ 2

-A

x 1

x 2

4.沿X 轴传播的平面简谐波方程为：

310cos[200(t )]200

x

y π-=-

，隔开两种媒质的反射界面A 与坐标原点O 相距2.25m ，反射波振幅无变化，反射处为固定端，求反射波的方程。

二、习题课 （一）振动

1. 一质点在x 轴上作简谐振动，振辐A = 4 cm ，周期T = 2 s ，其平衡位置取作坐标原点。若t = 0时刻质点第一次通过x = -2 cm 处，且向x 轴负方向运动，则质点第二次通过x = -2 cm 处的时刻为［ ］

(A) 1 s (B) (2/3) s (C) (4/3) s (D) 2 s 2.已知某简谐振动的振动曲线如图所示，则此简谐振动的振动方程为

(A) ???

??+=3232cos 2ππt x ；(B) ???

??-=33

2cos 2ππt x ；

(C) ???

??+=3234cos 2ππt x ；(D) ??? ?

?-=334cos 2ππt x 。 3.一质量为m 的物体挂在劲度系数为k 的轻弹簧下面，振动角频率为。若

把此弹簧分割成二等份，将物体m 挂在分割后的一根弹簧上，则振动角频率［ ］

(A) 2

(B) ω2 (C) 2/ω (D) /2 4.当质点以频率作简谐振动时，它的动能的变化频率为［ ］ (A) 4

(B) 2

(C)

(D) 1/2

5.图中所画的是两个简谐振动的振动曲线。若这两个简谐振动可叠加，则合成的余弦振动的初相为［ ］ (A) π23 (B) π21 (C) π (D) 0

O

2.25m

A

2 1 -2

o 1

x (m)

t (s)

ω ω πt x

O

t =0

t = t π/4

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x

O

u

l P

y 6.一简谐振动的旋转矢量图如图所示，振幅矢量长2cm ，则该简谐振动的初相为__________。振动方程为______________________________。

7.两个弹簧振子的周期都是0.4 s ，设开始时第一个振子从平衡位置向负方向运动，经过0.5 s 后，第二个振子才从正方向的端点开始运动，则这两振动的相位差为____________。

8.一物块悬挂在弹簧下方作简谐振动，当这物块的位移等于振幅的一半时，其动能是总能量的______________。（设平衡位置处势能为零）。当这物块在平衡位置时，弹簧的长度比原长长l ，这一振动系统的周期为

_________。

9.一简谐振动的振动曲线如图所示, 求振动方程 10. 一物体同时参与两个同方向上的简谐振动：

11

0.04cos(2)

(SI)2

x t ππ=+ 20.03cos(2)

(SI)x t ππ=+

求此物体的振动方程。

（二）波动

1. 已知一平面简谐波的表达式为 )cos(bx at A y -=（a 、b 为正值常量），则［ ］ (A) 波的频率为a (B) 波的传播速度为 b/a (C) 波长为 b (D) 波的周期为2/ a

2.如图所示，一平面简谐波沿x 轴正向传播，已知P 点的振动方程为cos(t )y A ω?=+则波的表达式为［ ］

(A)

}]/)([cos{0φω+--=u l x t A y (B) })]/([cos{0φω+-=u x t A y

(C) )/(cos u x t A y -=ω

(D) }]/)([cos{0φω+-+=u l x t A y

3.一平面简谐波在弹性媒质中传播，在媒质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) 它从相邻的一段媒质质元获得能量，其能量逐渐增加

(D) 它把自己的能量传给相邻的一段媒质质元，其能量逐渐减小 4.两相干波源S 1和S 2相距 /4，（为波长），S 1的相位比S 2的相位超前/2π，在S 1，S 2的连线上，S 1外侧各点（例如P 点）两波引起两谐振动的相位差是：［ ］

S 1

S 2

P

λ/4

o

)(cm x )(s t

4

2

1

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(A) 0 (B) /2π (C) (D) 3/2π 5.在波长为的驻波中，两个相邻波腹之间的距离为［ ］ (A)

4 (B)

/2 (C) 3

/4 (D)

6. 在简谐波的一条传播路径上，相距m 2.0的两点的振动位相差为6π，又知振动周期为s 4.0，则波长为 ；波速为 。

7.图示一平面简谐波在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________。

8. 一平面简谐波沿x 轴负方向传播。已知x = -1 m 处质点的振

动方程为：)cos(φω+=t A y ，若波速为u ，则此波的表达式为_______

9.如图所示为一平面简谐波在0=t 时刻的波形图，设此简谐波频率为250Hz ，且此时质点P 的运动方向向下，求：

(1) 该波的波动方程；

(2) 在距原点o 为m 100处质点的振动方程与振动速度表达式。

10.一平面简谐波以速度-120m s u =? 沿直线传播，波线上点 A 的简谐运动方程为2310cos(4π)A y t -=? 求:

(1)以 A 为坐标原点，写出波动方程； (2)以 B 为坐标原点，写出波动方程； (3)求出 BC ，CD 两点间的相位差.

11.1S 和2S 是波长均为λ的两个相干波的波源，相距43λ，1S 的位相比2S 的位

相超前2

π

，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 ，求在1S 和2S 的连线上1S 外侧和2S 外侧各点的合成波的强度。

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x (m) 传播方向 O A P

y (m) y

x

o

100m

A

-2/2A P u

5

9

x

o

8