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4．輕核的聚變

把輕核結合成質量較大的核，釋放出的核能的反應叫輕核的聚變．聚變反應釋放能量較多，典型的輕核聚變為：

　　 　H+H　　 He+n

3、　 裂變

把重核分裂成質量較小的核，釋放出的核能的反應，叫裂變

典型的裂變反應是：

　　　　 U+n　　 Sr+Xe+10n

2、　 核能

(1)核反應中放出的能量稱為核能

(2)質量虧損：原子核的質量小于組成它的核子質量之和．質量虧損．

(3)質能方程： 質能關系為E＝mc²

　　　　 　　　　　　原子核的結合能ΔE=Δmc²

1、　 核反應

在核物理學中，原子核在其它粒子的轟擊下產生新原子核的過程，稱為核反應．

典型的原子核人工轉變：

　 　N+He　 　O+H　　 質子H的發現方程　　 盧瑟福

　　 Be+He　　 C+n　 中子n的發現方程　　 查德威克

5．聲波也能發生反射、干涉和衍射等現象。聲波的共振現象稱為聲波的共鳴。

4．人耳只能區分開相差0.1s以上的兩個聲音。

3．人耳可以聽到的聲波的頻率范圍是20Hz-20000Hz。頻率低于20Hz的聲波叫次聲波，頻率高于20000Hz的聲波叫超聲波。

2．空氣中的聲速可認為是340m/s，水中的聲速是1450m/s，鐵中的聲速是5400m/s。

1．空氣中的聲波是縱波。

7．波動圖象的應用：

(1)從圖象上直接讀出振幅、波長、任一質點在該時刻的振動位移。

(2)波動方向<==>振動方向。

方法：選擇對應的半周，再由波動方向與振動方向“頭頭相對、尾尾相對”來判斷。

如圖：

[例7]如圖是一列沿x軸正方向傳播的機械波在某時刻的波

形圖。由圖可知：這列波的振幅為5cm，波長為 4m 。此時刻

P點的位移為2.5cm，速度方向為沿y軸正方向，加速度方向

沿y軸負方向； Q點的位移為－5cm，速度為　 0 ，加速度方

向沿y軸正方向。

[例8]如圖是一列波在t₁=0時刻的波形，波的傳播速度

為2m/s，若傳播方向沿x軸負向，則從t₁=0到t₂=2.5s的時間

內，質點M通過的路程為______，位移為_____。　　　　　　　　　　

解析：由圖：波長λ=0.4m，又波速v=2m/s，可得：

周期T=0.2s，所以質點M振動了12.5T。

對于簡諧振動，質點振動1T，通過的路程總是4A；振動0.5T，通過的路程總是2A。

所以，質點M通過的路程12×4A+2A=250cm=2.5m。質點M振動12.5T時仍在平衡位置。

所以位移為0。

[例9]在波的傳播方向上，距離一定的P與Q點之間只有一個波谷的四種情況，如圖A、B、C、D所示。已知這四列波在同一種介質中均向右傳播，則質點P能首先達到波谷的是( 　)

解析：四列波在同一種介質中傳播，則波速v應相同。由T=λ/v得：T_D>T_A=T_B>T_C；

再結合波動方向和振動方向的關系得：C圖中的P點首先達到波谷。

(3)兩個時刻的波形問題：設質點的振動時間(波的傳播時間)為t，波傳播的距離為x。

則：t=nT+△t即有x=nλ+△x (△x=v△t) 且質點振動nT(波傳播nλ)時，波形不變。

①根據某時刻的波形，畫另一時刻的波形。

方法1：波形平移法：當波傳播距離x=nλ+△x時，波形平移△x即可。

方法2：特殊質點振動法：當波傳播時間t=nT+△t時，根據振動方向判斷相鄰特殊點(峰點，谷點，平衡點)振動△t后的位置進而確定波形。

②根據兩時刻的波形，求某些物理量(周期、波速、傳播方向等)

[例10]如圖是一列向右傳播的簡諧橫波在某時刻的波形圖。

已知波速v=0.5m/s，畫出該時刻7s前及7s后的瞬時波形圖。

解析：λ=2m，v=0.5m/s，T ==4 s.所以⑴波在7s內傳播

的距離為x=vt=3.5m=1λ⑵質點振動時間為1T。

方法1　 波形平移法：現有波形向右平移λ可得7s后的波形；

現有波形向左平移λ可得7s前的波形。

由上得到圖中7s后的瞬時波形圖(粗實線)和7s前的瞬時波形圖(虛線)。

方法2　 特殊質點振動法：根據波動方向和振動方向的關系，確定兩個特殊點(如平衡點和峰點)在3T/4前和3T/4后的位置進而確定波形。請讀者試著自行分析畫出波形。

[例11]如圖實線是某時刻的波形圖象，虛線是經過0.2s

時的波形圖象。求：

①波傳播的可能距離 ②可能的周期(頻率)

③可能的波速　 ④若波速是35m/s，求波的傳播方向　

⑤若0.2s小于一個周期時，傳播的距離、周期(頻率)、波速。

解析：

①題中沒給出波的傳播方向，所以有兩種可能：向左傳播或向右傳播。

向左傳播時，傳播的距離為x=nλ+3λ/4=(4n+3)m　 (n=0、1、2　 …)

向右傳播時，傳播的距離為x=nλ+λ/4=(4n+1)m　 (n=0、1、2　 …)

②向左傳播時，傳播的時間為t=nT+3T/4得：T=4t/(4n+3)=0.8 /(4n+3)(n=0、1、2　 …)

向右傳播時，傳播的時間為t=nT+T/4得：T=4t/(4n+1)=0.8 /(4n+1)　 (n=0、1、2　 …)

③計算波速，有兩種方法。v=x/t 　或v=λ/T

向左傳播時，v=x/t=(4n+3)/0.2=(20n+15)m/s. 或v=λ/T=4 (4n+3)/0.8=(20n+15)m/s.(n=0、1、2　 …)

向右傳播時，v=x/t=(4n+1)/0.2=(20n+5)m/s. 或v=λ/T=4 (4n+1)/0.8=(20n+5)m/s. (n=0、1、2　 …)

④若波速是35m/s，則波在0.2s內傳播的距離為x=vt=35×0.2m=7m=1λ，所以波向左傳播。

⑤若0.2s小于一個周期，說明波在0.2s內傳播的距離小于一個波長。則：

向左傳播時，傳播的距離x=3λ/4=3m；傳播的時間t=3T/4得：周期T=0.267s；波速v=15m/s.向右傳播時，傳播的距離為λ/4=1m；傳播的時間t=T/4得：周期T=0.8s；波速v =5m/s.

點評：做此類問題的選擇題時，可用答案代入檢驗法。

(4)根據波的傳播特點(運動狀態向后傳)確定某質點的運動狀態問題：

[例12]一列波在介質中向某一方向傳播，如圖是此波在某一時刻的波形圖，且此時振動還只發生在M、N之間，并知此波的周期為T，Q質點速度方向在波形中是向下的。則：波源是_____；P質點的起振方向為_________；從波源起振開始計時時，P點已經振動的時間為______。

解析：由Q點的振動方向可知波向左傳播，N是波源。

由M點的起振方向(向上)得P質點的起振方向向上。振動從N點傳播到M點需要1T，傳播到P點需要3T/4，所以質點P已經振動的時間為T/4.

[例13]如圖是一列向右傳播的簡諧橫波在t=0時刻(開始計時)的波形圖，已知在t=1s時，B點第三次達到波峰(在1s內B點有三次達到波峰)。則：

①周期為________　　　　　　 ②波速為______；

③D點起振的方向為_________；④在t=____s時刻，此波傳到D點；在t=____s和t=___s時D點分別首次達到波峰和波谷；在t=____s和t=___s時D點分別第二次達到波峰和波谷。

解析：

①B點從t=0時刻開始在經過t=2.5T=1s第三次達到波峰，故周期T=0.4s.　

②由v=λ/T=10m/s.　

③D點的起振方向與介質中各質點的起振方向相同。在圖示時刻，C點恰好開始起振，由波動方向可知C點起振方向向下。所以，D點起振方向也是向下。

④從圖示狀態開始計時：此波傳到D點需要的時間等于波從C點傳播到D需要的時間，即：t=(45－4)/10=4.1s；　 D點首次達到波峰的時間等于A質點的振動狀態傳到D點需要的時間，即：t=(45－1) /10=4.4s； D點首次達到波谷的時間等于B質點的振動狀態傳到D點需要的時間，即：t=(45－3)/10=4.2s；D點第二次達到波峰的時間等于D點首次達到波峰的時間再加上一個周期，即：t=4.4 s+0.4s=4.8 s.　 D點第二次達到波谷的時間等于D點首次達到波峰的時間再加上一個周期，即：t=4.2s+0.4s=4.6s.

[例14]　 已知在t₁時刻簡諧橫波的波形如圖中實線所示；在時刻t₂該波的波形如圖中虛線所示。t₂-t₁ = 0.02s。求：

(1)該波可能的傳播速度。

(2)若已知T< t₂-t₁<2T，且圖中P質點在t₁時刻的瞬時速度方向向上，求可能的波速。

(3)若0.01s<T<0.02s，且從t₁時刻起，圖中Q質點比R質點先回到平衡位置，求可能的波速。

解析：(1)如果這列簡諧橫波是向右傳播的，在t₂-t₁內波形向右勻速傳播了，所以波速=100(3n+1)m/s (n=0，1，2，…)；同理可得若該波是向左傳播的，可能的波速v=100(3n+2)m/s　 (n=0，1，2，…)

(2)P質點速度向上，說明波向左傳播，T< t₂-t₁ <2T，說明這段時間內波只可能是向左傳播了5/3個波長，所以速度是唯一的：v=500m/s

(3)“Q比R先回到平衡位置”，說明波只能是向右傳播的，而0.01s<T<0.02s，也就是T<0.02s<2T，所以這段時間內波只可能向右傳播了4/3個波長，解也是唯一的：v=400m/s