波動（知識）の問題

$x$ 軸に沿って並んだ媒質の各点が $x$ 軸方向に振動する縦波（正弦波）が、$x$ 軸の正の向きに進んでいる。媒質の各点は、それぞれのつり合いの位置を中心に、同じ振幅で $x$ 軸方向に単振動している。ある時刻の各点の変位を、$x$ 軸の正の向きの変位は $y$ 軸の正の向きに、$x$ 軸の負の向きの変位は $y$ 軸の負の向きに置きかえて、横波のような $y$-$x$ グラフに表した（横波表示）。

この時刻に、$x$ 軸上の点 P の変位は $0$ であった。また、P のすぐ左側（$x$ 座標が P より少し小さい側）の点は $x$ 軸の正の向きに変位していて、P のすぐ右側（$x$ 座標が P より少し大きい側）の点は $x$ 軸の負の向きに変位していた。

次の文中の空欄 a・b に入る語句の組み合わせとして正しいものを、下のア〜エのうちから 1 つ選べ。

「この時刻に、点 P の位置では媒質は（ a ）になっている。また、この時刻の点 P の媒質の振動の速さは（ b ）である。」

水平に張った十分に長いひもの左端を、一定の振動数で上下に単振動させたところ、ひもを右向きに進む正弦波ができた。ただし、波は減衰せずに進むものとする。

この波について述べた文として正しいものを、次のア〜エのうちから 1 つ選べ。

• ア　隣り合う山と山の間隔を、この波の振幅という。
• イ　この波の振幅は、山の頂上と谷の底の高さの差に等しい。
• ウ　ひもの各点は波の進む向きと同じ向きに振動するので、この波は縦波である。
• エ　ひもの各点が 1 回振動する間に、波は 1 波長だけ進む。

十分に長いまっすぐなひもの両側から、振幅 $A$・波長 $\lambda$・振動数が等しい 2 つの正弦波を、互いに逆向きに送った。2 つの波が重なり合う部分には、左右どちらにも進まない波（定常波）ができた。ただし、波は減衰せずに進み、ひもの端での反射は考えないものとする。

この定常波について述べた文として最も適当なものを、次のア〜オのうちから 1 つ選べ。

• ア　隣り合う腹と腹の間隔は $\lambda$ である。
• イ　節の位置では、媒質は振幅 $2A$ で振動する。
• ウ　隣り合う腹と節の間隔は $\frac{\lambda }{2}$ である。
• エ　隣り合う節と節の間隔は $\frac{\lambda }{2}$ である。
• オ　腹の位置は、時間とともに一定の速さで移動していく。

一端を壁に固定したひもの他端を一定の振動数で振動させると、壁に向かう入射波と、壁で反射した反射波が重なり合い、定常波ができた。

ひもの端が壁に固定されている場合、その端で反射するとき反射波の変位は入射波の変位と【 a 】になる。そのため、入射波と反射波が重なり合ってできる定常波では、固定された端はつねに【 b 】になる。

文中の空欄【 a 】・【 b 】に入る語句の組み合わせとして最も適当なものを、次のア〜エのうちから 1 つ選べ。

水面上の 2 点 ${\mathrm{S}}_1$, ${\mathrm{S}}_2$ を波源として、同じ振幅・同じ振動数で、つねに同位相で振動させ、水面に円形の波を広げた。ただし、波は減衰せずに進み、水面の波の波長はどこでも同じであるものとする。

水面上の点での波の干渉について述べた文として正しいものを、次のア〜エのうちから 1 つ選べ。

• ア　${\mathrm{S}}_1$ からの距離と ${\mathrm{S}}_2$ からの距離の差が波長の整数倍である点では、2 つの波は弱め合う。
• イ　${\mathrm{S}}_1$ からの距離と ${\mathrm{S}}_2$ からの距離の差が半波長の奇数倍である点では、2 つの波は強め合う。
• ウ　${\mathrm{S}}_1$ からの距離と ${\mathrm{S}}_2$ からの距離が等しい点では、2 つの波は強め合う。
• エ　2 つの波が強め合う点では、水面はつねに静止している。