波的能量,说法正确的A. 波传播过程中,任一质元的动能和势能都随时间变化B. 动能和势能在任何时刻都是同相位的,量值也是完全相同C. 总的机械能随时间作周期性变化D. 波的传播过程就是能量传播的过程E. 有振动状态和能量传播的波称为行波
A. 波传播过程中,任一质元的动能和势能都随时间变化
B. 动能和势能在任何时刻都是同相位的,量值也是完全相同
C. 总的机械能随时间作周期性变化
D. 波的传播过程就是能量传播的过程
E. 有振动状态和能量传播的波称为行波
题目解答
答案
A. 波传播过程中,任一质元的动能和势能都随时间变化
B. 动能和势能在任何时刻都是同相位的,量值也是完全相同
C. 总的机械能随时间作周期性变化
D. 波的传播过程就是能量传播的过程
E. 有振动状态和能量传播的波称为行波
解析
本题主要考查波的能量相关知识,解题思路是依据波的能量的基本性质,对每个选项逐一进行分析判断。
选项A
在波的传播过程中,质元的动能和势能都与质元的位移和速度有关。以简谐波为例,质元的动能$E_{k}=\frac{1}{2}mv^{2}$,势能$E_{p}=\frac{1}{2}kx^{2}$(这里$m$是质元质量,$v$是质元速度,$k$是与弹性有关的系数,$x$是质元位移)。随着波的传播,质元的位移和速度都随时间做周期性变化,所以任一质元的动能和势能都随时间变化,A选项正确。
选项B
对于波动中的质元,其动能和势能的变化是同相位的。以简谐波中质元的运动情况分析,当质元通过平衡位置时,速度最大,动能最大,同时质元的形变也最大,势能也最大;当质元到达最大位移处时,速度为零,动能为零,质元的形变也为零,势能也为零。所以动能和势能在任何时刻都是同相位的,并且在任意时刻量值也是完全相同的,B选项正确。
选项C
质元的总机械能$E = E_{k}+E_{p}$,由于动能和势能都随时间做周期性变化,所以总的机械能也随时间作周期性变化。例如在一个周期内,质元的总机械能会经历从最大值到零再到最大值的变化过程,C选项正确。
选项D
波在传播过程中,介质中的质元依次振动,前一个质元带动后一个质元振动,能量也随着波的传播从一个质元传递到下一个质元,所以波的传播过程就是能量传播的过程,D选项正确。
选项E
行波的定义就是有振动状态和能量传播的波,它与驻波相区别,驻波虽然有振动但没有能量的定向传播,E选项正确。