大學(xué)基礎(chǔ)物理學(xué)韓克芳下冊(cè)答案全集

1、11第九章振動(dòng)和波動(dòng)基礎(chǔ)振思考題91符合什么規(guī)律的運(yùn)動(dòng)是簡(jiǎn)諧振動(dòng)、簡(jiǎn)諧振動(dòng)的特征量由什么決定？答答答答：某一物理量在某一量值值附近隨時(shí)間作周期性往復(fù)變化的運(yùn)動(dòng)是簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)或者是描述系統(tǒng)的物理量ψ遵從微分方程則該系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)就是簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)。其特征量為振幅（由初始狀態(tài)決定）、頻率（由做簡(jiǎn)諧振動(dòng)系統(tǒng)的物理性質(zhì)決定）和初相位（由振動(dòng)的初始狀態(tài)決定）。92說(shuō)明下列運(yùn)動(dòng)是不是諧振動(dòng)：（1）完全彈性球在硬地面上的跳動(dòng)；（2）活塞的往復(fù)運(yùn)動(dòng)；（3）如本問(wèn)題圖

2、所示，一小球沿半徑很大的光滑凹球面滾動(dòng)（設(shè)小球所經(jīng)過(guò)的弧線很短）；（4）豎直懸掛的彈簧上掛一重物，把重物從靜止位置拉下一段距離（在彈性限度內(nèi)），然后放手任其運(yùn)動(dòng)；（5）一質(zhì)點(diǎn)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，它在直徑上的投影點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)。（6）小磁針在地磁的南北方向附近擺動(dòng)。答答答答：簡(jiǎn)諧振動(dòng)的運(yùn)動(dòng)學(xué)特征是：振動(dòng)物體的位移（角位移）隨時(shí)間按余弦或正弦函數(shù)規(guī)律變化；動(dòng)力學(xué)特征是：振動(dòng)物體所受的合力（合力矩）與物體偏離平衡位置的位移（角位移）成正比而反向。從能量

3、角度看，物體在系統(tǒng)勢(shì)能最小值附近小范圍的運(yùn)動(dòng)是簡(jiǎn)諧振動(dòng)。所以：（1）不是簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)，小球始終受重力，不滿足上述線性回復(fù)力特征。（2）不是簡(jiǎn)諧振動(dòng)?；钊艿牧εc位移成非線性關(guān)系，不滿足上述動(dòng)力學(xué)特征。（3）是簡(jiǎn)諧振動(dòng)。小球只有在“小幅度”擺動(dòng)時(shí)才滿足上述特征。（4）是簡(jiǎn)諧振動(dòng)。（5）是簡(jiǎn)諧振動(dòng)。因?yàn)橥队包c(diǎn)的方程符合物體的位移（角位移）隨時(shí)間按余弦或正弦函數(shù)規(guī)律變化（6）小磁針只有在小幅度擺動(dòng)時(shí)才滿足上述特征，是簡(jiǎn)諧振動(dòng)；在大幅度擺動(dòng)時(shí)不滿

4、足上述特征。93一彈簧振子由最左位置開(kāi)始擺向右方，在最左端相位是多少？過(guò)中點(diǎn)、達(dá)右端、再回中點(diǎn)、返回左端等各處的相位是多少？初相位呢？若過(guò)中點(diǎn)向左運(yùn)動(dòng)的時(shí)刻開(kāi)始計(jì)時(shí)，再回答以上各問(wèn)。1ddt思考題思考題思考題思考題92圖圖圖圖2ψ2??ω?ψ33（1）機(jī)械振動(dòng)一定能產(chǎn)生機(jī)械波；（2）質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)的速度和波的傳播速度是相等的；（3）質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)的周期和波的周期數(shù)值是相等的；（4）波動(dòng)方程式中的坐標(biāo)原點(diǎn)是選取在波源位置上。答答答：答：：：（1）錯(cuò)誤

5、，還需要彈性媒質(zhì)。（2）錯(cuò)誤，波動(dòng)的速度由媒質(zhì)的性質(zhì)決定，兩者沒(méi)有必然的聯(lián)系。（3）對(duì)。（4）不一定。99什么是波長(zhǎng)、波的周期和頻率、波速？它們之間有什么關(guān)系？它們各由什么決定？答答答：答：：：波長(zhǎng)反映波動(dòng)的空間周期性，定義為同一波線上兩個(gè)相鄰的、相位差為2π的振動(dòng)質(zhì)點(diǎn)之間的距離，或者是相鄰的兩個(gè)同相質(zhì)點(diǎn)之間的距離。波速描述振動(dòng)狀態(tài)傳播快慢程度的物理量，定義為振動(dòng)狀態(tài)在單位時(shí)間內(nèi)所傳播的距離周期和頻率反映了波動(dòng)的時(shí)間周期性，定義為：波傳

6、播一個(gè)波長(zhǎng)所需要時(shí)間，叫周期，用T表示。周期的倒數(shù)叫做頻率，用γ表示它們之間的關(guān)系式為u?λT?λγ?。波速由傳輸媒質(zhì)的性質(zhì)決定，周期和頻率由波源的性質(zhì)決定，波長(zhǎng)由波速和周期決定。910波動(dòng)方程??φ??中表示什么？如果把它寫成y?Acos?答答答：答：：：xxν?????????????????????????????????????????????ν相位的變化.911關(guān)于波長(zhǎng)的概念有三種說(shuō)法，試分析它們是否一致：（1）同一波線上，相

7、位差為2π的兩個(gè)振動(dòng)質(zhì)點(diǎn)之間的距離；（2）在同一個(gè)周期內(nèi)，振動(dòng)所傳播的距離；（3）橫波的兩個(gè)相鄰波峰（或波谷）之間的距離；縱波的兩個(gè)相鄰密部（或疏部）對(duì)應(yīng)點(diǎn)之間的距離。答答答：答：：：三種說(shuō)法一致。（1）首先用波函數(shù)質(zhì)點(diǎn)x1，x2其相位分別為?1，?2所以相位差為2π即x?xλ致；（3）中只要將某時(shí)刻的波形圖作出，很顯然，相鄰的波峰（谷），縱波的相鄰密部（疏部）對(duì)應(yīng)點(diǎn)其相位差為2π，和（1）（3）是一致的；912試討論波動(dòng)能量的傳輸過(guò)程

8、；比較波動(dòng)能量與振動(dòng)能量。答答答：答：：：由于波動(dòng)中，傳播出去的是介質(zhì)質(zhì)元的振動(dòng)狀態(tài)和能量，但質(zhì)量元并未傳播出去，而是在各自的平衡位置做往復(fù)的振動(dòng)，由于介質(zhì)質(zhì)量元之間的彈性相互作用，質(zhì)元振動(dòng)狀態(tài)和能3y?Acos??ω??????????ω?表示振動(dòng)狀態(tài)從振源傳播到某點(diǎn)需要的時(shí)間.表示振動(dòng)狀態(tài)從振源傳播到某點(diǎn)y(xt)?Acos(ωt?2π?φ?來(lái)分析，同一波上兩?ωt??π????φ??????ωt??π????φ12?xx?ωt??