稿件来源:高途
| 波的多解问题题目答案及解析如下,仅供参考!
选修3-4
第十二章 机械波
12.2 波的图像
波的多解问题
水袖是中国古典舞中用于情感表达和抒发的常用技巧,舞者的手有规律的振动传导至袖子上,给人营造出一种“行云流水”的美感,这一过程其实就是机械波的传播。现有一列简谐波某时刻的波形如图中实线所示,经过$0.5\;\rm s$后的波形如图中的虚线所示。已知波的周期为$T$,且$0.25\;{\rm s}\lt T\lt 0.5\;\rm s$,则$(\qquad)$
当波向$-x$方向传播时,波速等于$10\\;\\rm m/s$
","若这$0.5\\;\\rm s$内$x=1\\;\\rm m$处的质点$M$通过的路程为$10\\;\\rm cm$,则波沿$+x$方向传播
","当波沿$+x$方向传播时,$x=1\\;\\rm m$处的质点$M$和$x=2.5\\;\\rm m$处的质点$N$在这$0.5\\;\\rm s$内通过的路程相等
","当波沿$-x$方向传播时,再经过$0.1\\;\\rm s$后,简谐波与实线波形图重合
"]$\rm A$.若波向$-x$方向传播,由于经过$0.5\;\rm s$后的波形如图中的虚线所示,则有
$\Delta t=nT+\dfrac{3T}{4}(n=0,1,2,3…)$
根据题意有$0.25\;{\rm s}\lt T\lt 0.5\;\rm s$
解得$n=1$,$T=\dfrac{2}{7}\ \text{s}$
根据图像可知波长为$4\;\rm m$,则波传播速度为$v=\dfrac{\lambda}{T}=\dfrac{4}{\dfrac{2}{7}}\ \text{m/s}=14\;\rm \text{m/s}$
故$\rm A$错误;
$\rm B$.若这$0.5\;\rm s$内$x=1\;\rm m$处的质点$M$通过的路程为$10\;\rm cm$,由于$10=5\;\rm A$
即质点运动时间为$\dfrac{5}{4}T$,由于$0.5\;\text{s}=\dfrac{5T}{4}=T+\dfrac{T}{4}$
可知,将实线波形向右平移$\dfrac{\lambda}{4}$得到虚线波形,可知,若这$0.5\;\rm s$内$x=1\;\rm m$处的质点$M$通过的路程为$10\;\rm cm$,则波沿$+x$方向传播,故$\rm B$正确;
$\rm C$.当波沿$+x$方向传播时,在这$0.5\;\rm s$内有$\Delta t=nT+\dfrac{T}{4}(n=0,1,2,3…)$
根据题意有$0.25\;{\rm s}\lt T\lt 0.5\;\rm s$
解得$n=1$,$T=0.4\;\rm s$
由于$T+\dfrac{T}{4}=0.5\;\rm \text{s}$
可知,质点$M$通过的路程为$x_{M}=5A=10\;\rm cm$
根据同侧法,波沿$+x$方向传播,质点$N$沿$y$轴正方向运动,其在一个周期内运动的路程为$4A=8\;\rm cm$
由于质点$N$计时起点时刻靠近平衡位置运动,则其在$\dfrac{T}{4}$内运动的路程大于一个振幅$2\;\rm cm$,可知质点$N$在这$0.5\;\rm s$内通过的路程大于$10\;\rm cm$,即$x=1\;\rm m$处的质点$M$和$x=2.5\;\rm m$处的质点$N$在这$0.5\;\rm s$内通过的路程不相等,故$\rm C$错误;
$\rm D$.根据上述,当波沿$-x$方向传播时,周期$T=\dfrac{2}{7}\ \text{s}$
由于$\dfrac{0.1}{\dfrac{2}{7}}=0.35$
即时间间隔不等于周期的整数倍,可知,当波沿$-x$方向传播时,再经过$0.1\;\rm s$后,简谐波与实线波形图不重合,故$\rm D$错误。
故选:$\rm B$。
| 波的多解问题题目答案及解析(完整版)