| 波的多解问题 题目答案及解析

稿件来源:高途

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选修3-4

第十二章 机械波

12.2 波的图像

波的多解问题

如图所示为一列简谐横波沿$x$轴传播的波形图,图中实线和虚线分别对应$t_{1}=0$$t_{2}=0.1\;\rm s$时的波形曲线,介质中的质点沿$y$轴方向做简谐运动。

求该波的振幅$A$和波长$\lambda$

[["

该波的振幅$A$$5\\;\\rm cm$,波长$\\lambda$$8\\;\\rm m$

"]]

由图可知,振幅为$A=5\;\rm cm$,波长为$\lambda=8\;\rm m$

如果波沿$+x$方向传播,求波速$v$

[["

波速$v$为($80n+60$$\\;\\rm m/s$),($n=0$$1$$2$$3$…)

"]]

$t_{1}\sim t_{2}$内,波沿$+x$方向传播的距离为$\Delta x = n\lambda + \dfrac{3}{4}\lambda$

波速为$v = \dfrac{\Delta x}{\Delta t}$,其中$\Delta t=t_{2}-t_{1}$

联立解得:$v=$$80n+60$$\;\rm m/s$,($n=0$$1$$2$$3$…)

如果波速$v$'$=100\;\rm m/s$,判断波的传播方向,并写出以$t_{1}$时刻为计时起点、平衡位置为$x=6\;\rm m$处的质点的振动方程。

[["

波沿$x$轴负方向传播,以$t_{1}$时刻为计时起点、平衡位置为$x=6\\;\\rm m$处的质点的振动方程为$y=5\\sin$$25\\pi t$$\\;\\rm cm$

"]]

若波速为$v$'$=100\;\rm m/s$,则($t_{2}-t_{1}$)时间内波传播的距离为

$x=v^\prime$$t_{2}-t_{1}$$=100\times $$0.1﹣0$$m=10\;\rm m=\lambda$$+ \dfrac{1}{4}$$\lambda$

可知波沿$x$轴负方向传播,$t_{1}$时刻平衡位置为$x=6\;\rm m$处的质点正向$y$轴正方向运动,同时有$T = \dfrac{\lambda}{v} = \dfrac{8}{100}\;\rm s = 0.08\;\rm s$$\omega = \dfrac{2\pi}{T} = 25\pi$

所以平衡位置为$x=6\;\rm m$处的质点的振动方程为$y=5\sin$$25\pi t$$\;\rm cm$

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