题目
一平面简谐波在弹性介质中传播,在介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. 它从相邻的一段介质质元获得能量,其能量逐渐增加D. 它把自己的能量传给相邻的一段介质质元,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. 它从相邻的一段介质质元获得能量,其能量逐渐增加
D. 它把自己的能量传给相邻的一段介质质元,其能量逐渐减小
题目解答
答案
C. 它从相邻的一段介质质元获得能量,其能量逐渐增加
解析
本题考查平面简谐波传播过程中介质质元的能量变化规律。关键点在于理解波传播时能量的传递方式:质元的振动能量并非自身固有,而是通过相邻质元的相互作用传递而来。当质元从最大位移返回平衡位置时,其速度增大,动能增加,此时能量来源于相邻质元的“输入”,而非自身储存能量的转换。
波传播中的能量传递特点
- 质元能量的非守恒性:与孤立质点振动不同,波传播中质元的能量会随时间变化,能量通过相邻质元传递。
- 能量传递方向:波传播时,能量从波源向远处传递。前段质元将能量传给后段质元,导致后段质元能量逐渐增加。
质元运动与能量变化的关联
- 最大位移处:质元速度为零(动能为零),位移最大(势能最大),但此时能量尚未完全储存,需从相邻质元吸收能量。
- 返回平衡位置过程:质元速度增大(动能增加),位移减小(势能减小)。总能量通过相邻质元输入而逐渐增加,直至平衡位置时动能最大。
选项辨析
- 选项C正确:质元从相邻质元获得能量,能量逐渐增加。
- 选项D错误:能量传递方向相反,且发生在质元远离平衡位置的阶段。