题目
一平面简谐波在弹性介质中传播,在介质质元从平衡位置运动到最大位移处的过程中( )。A. 它的动能转化为势能B. 它的势能转化为动能C. 它从相邻的一段质元获得能量,其能量逐渐增大D. 质元把自己的能量传给相邻的一段质元,其能量逐渐减小
一平面简谐波在弹性介质中传播,在介质质元从平衡位置运动到最大位移处的过程中( )。
A. 它的动能转化为势能
B. 它的势能转化为动能
C. 它从相邻的一段质元获得能量,其能量逐渐增大
D. 质元把自己的能量传给相邻的一段质元,其能量逐渐减小
题目解答
答案
D. 质元把自己的能量传给相邻的一段质元,其能量逐渐减小
解析
本题考查机械波传播过程中能量传递的特点。关键在于理解质元的振动与能量变化的关系:
- 质元的振动是受迫振动,其能量来源于相邻质元的做功;
- 动能与势能的同步变化:质元在平衡位置时动能最大,势能为零;在最大位移处动能为零,势能最大;
- 能量传递方向:波传播时,质元通过做功将能量传递给相邻质元,自身能量逐渐减小。
质元能量变化的本质
-
能量来源与传递:
波传播时,前一质元的振动带动后一质元。当前一质元从平衡位置向最大位移运动时,它对相邻质元做正功,使相邻质元开始振动,自身能量逐渐减少。 -
能量变化过程:
- 平衡位置:质元动能最大,此时能量主要通过做功传递给相邻质元;
- 最大位移处:质元势能最大,但此时运动方向改变,能量已大部分传递给后续质元;
- 整体趋势:质元从相邻质元获得能量后,再传递给更后方的质元,自身能量逐渐减小。
选项辨析
- 选项C错误:认为质元“获得能量”,与能量传递方向相反;
- 选项D正确:质元通过做功将能量传递给相邻质元,自身能量逐渐减小。