全國勘察設(shè)計注冊工程師執(zhí)業(yè)資格考試公共基礎(chǔ)考試注冊物理機械波

大綱要求：機械波的產(chǎn)生和傳播

簡諧波表達式

描述波的特征量

波陣面

波前

波線

波的能量

能流

能流密度

波的衍射

波的干涉

駐波

聲波

聲強級

多普勒效應(yīng)第三部分機械波一.機械波的基本概念振源（波源）彈性媒質(zhì)1.機械波產(chǎn)生條件2.波動特征①機械波是振動狀態(tài)(相位)在彈性媒質(zhì)中的傳播②機械波是彈性媒質(zhì)中各點以一定的相位差的集體振動③機械波是振動能量在彈性媒質(zhì)中的傳播④質(zhì)點并未隨波逐流橫波縱波⑴按傳播特征分波線波面波面波線球面波平面波⑵按波面分─平面波球面波3.波的分類注:振動相位相同的點組成的面稱為波面。頻率:即波源的頻率波長:振動在一個周期內(nèi)傳播的距離波速u:取決于媒質(zhì)的性質(zhì)三者關(guān)系:4.描述波的特征量1.表達式一（波沿X正向傳播）X處質(zhì)點振動方程為uoxy二．平面諧波的波動方程符號規(guī)定——質(zhì)點振動偏離平衡位置的位移—y振動向前傳播的距離—xＯ處質(zhì)點振動方程為uoxy2.表達式二（波沿X負向傳播）即令，得處質(zhì)點的振動方程即即令，得時刻的波形方程3.物理意義：孤立地看一點靜止地看各點例1：把一根十分長的繩子拉成水平,用手握其一端,

維持拉力恒定,使繩端在垂直于繩子的方向上作

簡諧振動,則(A)振動頻率越高,波長越長.(B)振動頻率越低,波長越長.(C)振動頻率越高,波速越大.(D)振動頻率越低,波速越大.解:不變答:B媒質(zhì)確定,波速不變!答：（C）（A）波源不動時，波源的振動周期與波動的周期在

數(shù)值上是不同的。（B）波源振動的速度與波速相同。（C）在波傳播方向上的任一質(zhì)點振動相位總時比波源

的相位滯后。（D）在波傳播方向上的任一質(zhì)點振動相位總時比波源

的相位超前。例2：在下面幾種說法中，正確的說法是例3：一橫波沿繩子傳播，波動方程為則（A）

波長0.05m（B）

波長0.5m（C）

波速25m/s（D）

波速5m/s比較法―寫成標準式又u答：B例4：在簡諧波傳播過程中，沿波傳播方向相距為/2

的兩點的振動速度必定（A）大小相同，方向相反（B）大小和方向均相同（C）大小不同，方向相同（D）大小不同，方向相反答:(A)例5：一平面簡諧波沿x軸正向傳播，振幅為A=0.02m，周期T=0.5s，波長=100m

，原點處質(zhì)元初相位=0

，則波動方程的表達式：答:(B)(2012考題）例6：（2013考題）一平面簡諧波的波動方程為

（SI），則在時刻，處于平衡位置，且與坐標原點最近的質(zhì)元的位置是：答:(C)三、波的能量波的能量=媒質(zhì)中某體積元的振動動能與彈性勢能之和體積元dV既振動又變形dv體積元內(nèi)媒質(zhì)質(zhì)點的總能量為：設(shè)有一平面簡諧波：（1）在波動的傳播過程中，任意時刻的動能和勢能不僅大小相等而且相位相同，同時達到最大，同時等于零。（2）在波傳播過程中，任意體積元的波能量不守恒。物理意義：（3）任一體積元的波能量在一周期內(nèi)“吞吐”（吸收

放出）兩次，這正是傳播能量的表現(xiàn)。吸放dW0例7：一平面簡諧波在彈性媒質(zhì)中傳播，在某瞬時，

媒質(zhì)中一質(zhì)元正處于平衡位置，此時它的能量是（A）動能為零，勢能最大。（B）動能為零，勢能為零。（C）動能最大，勢能最大。（D）動能最大，勢能為零。答（C）動能為零勢能為零例8：一平面簡諧波在彈性媒質(zhì)中傳播，在媒質(zhì)質(zhì)元

從最大位移處回到平衡位置的過程中（A）它的動能轉(zhuǎn)化為勢能。（B）它的勢能轉(zhuǎn)化為動能。（C）它從相鄰的一段媒質(zhì)質(zhì)元獲得能量，其能量逐漸增加。（D）它把自己的能量傳給相鄰的一段媒質(zhì)質(zhì)元，其逐漸減小。（C）注：（D）從平衡位置運動到最大位移處的過程中能量密度:單位體積內(nèi)的能量稱為能量密度平均能量密度:能量密度在一個周期內(nèi)的平均值.能流密度:單位時間內(nèi)通過垂直于波動傳播方向上單位面積的平均能量，叫做波的平均能流密度,

也稱之為波的強度.例9:

一簡諧空氣波沿截面積為S的圓柱形管傳播，波的強度為I，波速為v，波長為λ，則管內(nèi)相距半個波長的兩截面之間的平均能量為[]B四、波的干涉波的干涉現(xiàn)象幾列相干波在媒質(zhì)中傳播，空間各點有的振幅始終最大，有的振幅始終最小，此稱為干涉相干波源：頻率相同、振動方向相同、相位差恒定合成振動為：其中：21干涉極大極小所滿足的的條件：①稱為波程差②干涉極大點、極小點不止一個。式中干涉極大干涉極小五、特殊的干涉現(xiàn)象：駐波1、發(fā)生條件：兩列振幅相同的相干波，在同一直線上沿相反方向傳播2、特征：無行走之波形，存在波腹和波節(jié)。兩波節(jié)

之間的點相位相同。3、波節(jié)波腹波節(jié)X=025例10:頻率為的駐波,若其相鄰兩波節(jié)間的距離為d,

則該駐波的波長和波速分別是A.d

dB.2d

dC.d2

dD.2d2

d[D]六、聲波、聲強級2聲強就是聲波的能流密度1聲波（20-20000Hz）3聲強級我們把正常人能聽到的最低聲強作為測定聲強的標準，用I0表示，聲強級L定義為：1貝爾=10分貝例11：

兩人輕聲談話的聲強級為，熱鬧市場上噪

音的聲強級為

，市場上聲強與輕聲談話的

聲強之比為：（A）2（B）20（C）（D）[D](2013考題）28波源和觀察者都相對于介質(zhì)靜止時,觀察者接收到的頻率與波源的頻率相同.如果波源或觀察者或兩者同時相對于介質(zhì)運動,則觀察者接收到的頻率就不同于波源的頻率,這種現(xiàn)象稱為多普勒效應(yīng)。多普勒效應(yīng)在日常生活中的常有表現(xiàn)有：站在鐵路邊上看到鳴笛的火車駛來，笛聲尖銳，火車離去時，笛聲變低。七、多普勒效應(yīng)29設(shè)聲源和觀察者在同一直線上運動聲波在介質(zhì)中傳播的速度為u聲源的頻率為觀察者接收到的頻率為聲源(相對于介質(zhì))的運動速度為觀察者(相對于介質(zhì))的運動速度為遠離取負號遠離取正號波源向著觀察者運動時前取負號觀察者向著聲源運動時前取正號X聲源:警車觀察者:客車=3303301525觀察者背離聲源運動聲源向著觀察者運動－－