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
一简谐横波在某时刻($t=0$)的波形图如图中的实线所示,图中的虚线是$t=0.2\;\rm s$时刻该波的波形,$P$是平衡位置在$x=3\;\rm m$处的质点。
求该波在$0\sim 0.2\;\rm s$内传播的距离;
若该波沿$x$轴正方向传播,$\\left( n+\\dfrac{1}{4} \\right)\\lambda=(4n+ 1)\\;{\\rm m}\\left( n=0,\\text{1},\\text{2},\\cdots \\right)$;若该波沿$x$轴负方向传播,$\\left( n+\\dfrac{3}{4} \\right)\\lambda=\\left( 4n\\text{+3} \\right)\\ {\\rm m}\\left( n=0,\\text{1},\\text{2},\\cdots \\right)$
"]]由题图可知,该波的波长$\lambda=4\;\rm m$
若该波沿$x$轴正方向传播,则该波在$\Delta t$时间内传播的最小距离$x=1\;\rm m$
由周期性可知,该波在$0\sim 0.2\;\rm s$内传播的距离$x_{1}=\left( n+\dfrac{1}{4} \right)\lambda=(4n+1)\;{\rm m}\left( n=0,\text{1},\text{2},\cdots \right)$
若该波沿$x$轴负方向传播,则该波在$\Delta t$时间内传播的最小距离$x{^\prime}=3\;\rm m$
由周期性可知,该波在$0\sim 0.2\;\rm s$内传播的距离$x_{2}=\left( n+\dfrac{3}{4} \right)\lambda=\left( 4n\text{+3} \right)\ {\rm m}\left( n=0,\text{1},\text{2},\cdots \right)$
若该波的波速大小$v=35\;\rm m/s$,请分析判断此波的传播方向,并求出质点$P$在$0\sim 0.2\;\rm s$内通过的路程。
$x$轴负方向;$14\\;\\rm cm$
"]]若波速大小$v=35\;\rm m/s$,则该波的周期$T=\dfrac{\lambda}{v}=\dfrac{4}{35}\;\rm s$
因为$\Delta t=0.2\;\rm s=1\dfrac{3}{4}T$,所以波沿$x$轴负方向传播。
在$t=0$时刻,质点$P$处于平衡位置并沿$y$轴正方向运动,则在$t=0.2\;\rm s$时刻,质点$P$到达负方向的最大位移处,在$0\sim 0.2\;\rm s$内,质点$P$通过的路程$s=4A+3A=7A=7 \times 2\;\rm cm=14\;\rm cm$
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