关于机械波的能量,以下说法不正确的是:A. 由于弹性介质中各体积元的机械能不守恒,能量密度在一个周期内的平均值是变量B. 各体积元在平衡位置出,其动能和势能都达到最大值C. 各体积元在其最大位置处,动能和势能都为零D. 各体积元不断从后面的介质中获得能量,又不断地把能量传给前面的介质,平均来说,介质中无能量积累
A. 由于弹性介质中各体积元的机械能不守恒,能量密度在一个周期内的平均值是变量
B. 各体积元在平衡位置出,其动能和势能都达到最大值
C. 各体积元在其最大位置处,动能和势能都为零
D. 各体积元不断从后面的介质中获得能量,又不断地把能量传给前面的介质,平均来说,介质中无能量积累
题目解答
答案
解析
本题考查机械波能量的相关知识。解题的关键在于理解机械波中各体积元的机械能变化特点、能量密度的平均值情况以及能量的传递过程。
对选项A的分析
在机械波传播过程中,弹性介质中各体积元的机械能是不守恒的。因为各体积元之间存在相互作用,不断地进行能量的传递。然而,能量密度在一个周期内的平均值是常量。这是因为在一个周期内,介质中各部分的能量变化是周期性的,从整体来看,能量在一个周期内的平均分布是稳定的。所以选项A中说能量密度在一个周期内的平均值是变量的说法不正确。
对选项B的分析
当各体积元处于平衡位置时,其振动速度达到最大值。根据动能公式$E_{k}=\frac{1}{2}mv^{2}$(其中$m$为体积元的质量,$v$为振动速度),此时动能达到最大值。同时,由于体积元在平衡位置时的形变最大,根据弹性势能公式$E_{p}=\frac{1}{2}kx^{2}$(其中$k$为弹性系数,$x$为形变量),势能也达到最大值。所以选项B的说法正确。
对选项C的分析
当各体积元处于最大位置处时,其振动速度为零。根据动能公式$E_{k}=\frac{1}{2}mv^{2}$,此时动能为零。而且在最大位置处,体积元的形变最小,根据弹性势能公式$E_{p}=\frac{1}{2}kx^{2}$,势能也为零。所以选项C的说法正确。
对选项D的分析
机械波传播过程中,各体积元不断从后面的介质中获得能量,又不断地把能量传给前面的介质。从平均效果来看,介质中没有能量的积累,能量只是在不断地向前传播。所以选项D的说法正确。