| 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

一列横波在$x$轴上传播,在$t_{1}=0$时刻波形如图中实线所示,$t_{2}=0.05\;\rm s$时刻波形如图中虚线所示。

求这列波的波速是多少?

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若波沿$x$正向传播这列波的波速是$40(4n+1)\\;\\rm m/s$ ($n=0$$1$$2$,…)

若波沿$x$负向传播这列波的波速是$40(4n+3)\\;\\rm m/s$ ($n=0$$1$$2$,…)

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若波沿$x$轴正方向传播,则波向前传播的距离$d=(n+ \dfrac{1}{4})\lambda(n=0$$1$$2$,…),

$v= \dfrac{d}{t} = \dfrac{d}{t_{2} - t_{1}} =40(4n+1)\;\rm m/s(n=0$$1$$2$,…)。

若波沿$x$轴负方向传播,则波向前传播的距离$d=(n+ \dfrac{3}{4})\lambda(n=0$$1$$2$,…),

$v= \dfrac{d}{t} = \dfrac{d}{t_{2} - t_{1}} =40(4n+3)\;\rm m/s(n=0$$1$$2$,…)。

若有另一列波能与这列波发生稳定干涉,则另一列波的最小频率是多少?

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若有另一列波能与这列波发生稳定干涉,则另一列波的最小频率是$5\\;\\rm Hz$

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$v= \dfrac{\lambda}{T} =\lambda f$,得$f= \dfrac{v}{\lambda}$

若波沿$x$轴正方向传播,则$f= \dfrac{40(4n + 1)}{8} =(20n+5)\;\rm Hz(n=0$$1$$2$,…),即$f_{\min}=5\;\rm Hz$

若波沿$x$轴负方向传播,则$f= \dfrac{40(4n + 3)}{8} =(20n+15)\;\rm Hz(n=0$$1$$2$,),即$f_{\min}=15\;\rm Hz$

要发生稳定的干涉现象则两列波的频率必须相同,

所以得出另一列波的最小频率为$5\;\rm Hz$

若此波在传播过程中遇到一根竖立的电线杆,是否会发生明显的衍射现象?

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若此波在传播过程中遇到一根竖立的电线杆,会发生明显的衍射现象

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由于该波波长$\lambda=8\;\rm m$,大于电线杆竖直的尺寸,所以当波通过竖立的电线杆时会发生明显的衍射现象。

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