题目
一、填空题8-1谐振动x=Acos (ωt+φ)的初相φ=,其初始位置在________处,初速度为________________。8-2一个放在水平桌面上的弹簧振子,振幅为A,周期为T,以振子在正方向端点为计时起点,其振动方程为。8-3作谐振动的物体由平衡位置到达1/2振幅处所需的最少时间为________。8-4弹簧振子作谐振动时,弹性力在一个周期内作功________,在半个周期内作功________。8-5一平面谐波的波动方程为y=Acos (bt-cx),此波的频率为,波长为________________。8-6平面简谐波y=Acos(t-),在x=b处质点的振动周相比波源处落后:。8-7沿x轴传播的平面谐波,波速为u,波源的振动方程为y=Acos (ωt+φ),距波源b处的振动方程为y=Acos [ω(t-b/u)+φ。]8-8在简谐振动中,谐振子动能最小时,其势能________;在波动过程中,空间某处媒质元动能最小时,其势能________。
一、填空题
8-1谐振动x=Acos (ωt+φ)的初相φ=
,其初始位置在________处,初速度为________________。
8-2一个放在水平桌面上的弹簧振子,振幅为A,周期为T,以振子在正方向端点为计时起点,其振动方程为
。
8-3作谐振动的物体由平衡位置到达1/2振幅处所需的最少时间为________。
8-4弹簧振子作谐振动时,弹性力在一个周期内作功________,在半个周期内作功________。
8-5一平面谐波的波动方程为y=Acos (bt-cx),此波的频率为
,波长为________________。
8-6平面简谐波y=Acos(t-
),在x=b处质点的振动周相比波源处落后:
。
8-7沿x轴传播的平面谐波,波速为u,波源的振动方程为y=Acos (ωt+φ),距波源b处的振动方程为y=Acos [ω(t-b/u)+φ。]
8-8在简谐振动中,谐振子动能最小时,其势能________;在波动过程中,空间某处媒质元动能最小时,其势能________。
题目解答
答案
x=0 ω A T/12 0 0 1/ c 最大 最小
解析
步骤 1:初始位置计算
谐振动的初始位置由初相φ决定。当t=0时,x=Acos(φ)。将φ=$\dfrac {8}{28}$代入,得到初始位置x=Acos($\dfrac {8}{28}$)。
步骤 2:初速度计算
谐振动的初速度由速度方程v=-Aωsin(ωt+φ)决定。当t=0时,v=-Aωsin(φ)。将φ=$\dfrac {8}{28}$代入,得到初速度v=-Aωsin($\dfrac {8}{28}$)。
步骤 3:振动方程
根据题意,振子在正方向端点为计时起点,即t=0时,y=A。因此,振动方程为$y=A\cos (\dfrac {2\pi }{T}t+\pi )$。
步骤 4:时间计算
由平衡位置到达1/2振幅处,即x=A/2。根据x=Acos(ωt+φ),解得t=T/12。
步骤 5:弹性力作功
在一个周期内,弹性力作功为0,因为在周期内,弹性力做正功和负功相互抵消。在半个周期内,弹性力作功也为0,因为半个周期内弹性力做正功和负功也相互抵消。
步骤 6:波长计算
根据波动方程y=Acos(bt-cx),波长λ=2π/c。
步骤 7:振动相位落后
在x=b处质点的振动相位落后于波源处的相位,落后相位为$\dfrac {b}{\lambda }\cdot 2\pi =\dfrac {\omega b}{u}$。
步骤 8:振动方程
沿x轴传播的平面谐波,距波源b处的振动方程为y=Acos [ω(t-b/u)+φ]。
步骤 9:动能和势能关系
在简谐振动中,当动能最小时,势能最大;在波动过程中,当动能最小时,势能也最大。
谐振动的初始位置由初相φ决定。当t=0时,x=Acos(φ)。将φ=$\dfrac {8}{28}$代入,得到初始位置x=Acos($\dfrac {8}{28}$)。
步骤 2:初速度计算
谐振动的初速度由速度方程v=-Aωsin(ωt+φ)决定。当t=0时,v=-Aωsin(φ)。将φ=$\dfrac {8}{28}$代入,得到初速度v=-Aωsin($\dfrac {8}{28}$)。
步骤 3:振动方程
根据题意,振子在正方向端点为计时起点,即t=0时,y=A。因此,振动方程为$y=A\cos (\dfrac {2\pi }{T}t+\pi )$。
步骤 4:时间计算
由平衡位置到达1/2振幅处,即x=A/2。根据x=Acos(ωt+φ),解得t=T/12。
步骤 5:弹性力作功
在一个周期内,弹性力作功为0,因为在周期内,弹性力做正功和负功相互抵消。在半个周期内,弹性力作功也为0,因为半个周期内弹性力做正功和负功也相互抵消。
步骤 6:波长计算
根据波动方程y=Acos(bt-cx),波长λ=2π/c。
步骤 7:振动相位落后
在x=b处质点的振动相位落后于波源处的相位,落后相位为$\dfrac {b}{\lambda }\cdot 2\pi =\dfrac {\omega b}{u}$。
步骤 8:振动方程
沿x轴传播的平面谐波,距波源b处的振动方程为y=Acos [ω(t-b/u)+φ]。
步骤 9:动能和势能关系
在简谐振动中,当动能最小时,势能最大;在波动过程中,当动能最小时,势能也最大。