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
在纸面上有两波源$S_{1}$和$S_{2}$相距$3\;\rm m$,频率均为$2\;\rm Hz$,以$S_{1}$为原点建立如图所示的坐标系,$t=0$时波源$S_{1}$从平衡位置开始垂直纸面向上做简谐运动,所激发的横波在均匀介质中向四周传播。$t=0.25\;\rm s$时波源$S_{2}$也开始垂直纸面向上做简谐运动,在$t=0.75\;\rm s$时两列简谐波的最远波峰传到了图示中的两个圆的位置。则$(\qquad)$
波的传播速度为$4\\;\\rm m/s$
","虚线$x=1.5\\;\\rm m$为振动加强区
","$t=1.0\\;\\rm s$时波谷与波谷相遇的点共有$2$个
","$t=1.0\\;\\rm s$后$S_{1}$和$S_{2}$连线上有$2$个振动减弱的位置
"]$\rm A$.两波源起振的时间差为$\Delta t=0.25\;\rm s$
$\Delta t$时间内两列波的传播距离之差为$\Delta x=2.5\;\rm m-1.5\;\rm m=1\;\rm m$
波的传播速度为$v=\dfrac{\Delta x}{\Delta t}=4\;\rm \text{m/s}$
故$\rm A$正确;
$\rm B$.根据几何关系可知$x=1.5\;\rm m$上各质点到两波源的波程差均为零,而$t=0.25\;\rm s$时$S_{1}$正向下振动,与$S_{2}$起振方向相反,所以两波源在$x=1.5\;\rm m$上引起质点的振动步调相反,即虚线$x=1.5\;\rm m$为振动减弱区,故$\rm B$错误;
$\rm C$.两列波的波长均为$\lambda=\dfrac{v}{f}=2\;\rm \text{m}$
$t=1.0\;\rm s$时$S_{1}$波传播到的最远位置到$S_{1}$的距离为$d_{1}=2\lambda=4\;\rm m$
此时$S_{1}$波的最远波谷到$S_{1}$的距离为$r_{1}=d_{1}-\dfrac{3}{4}\lambda=2.5\;\rm \text{m}$
$S_{1}$波的最近波谷到$S_{1}$的距离为
$r_{1}'=r_{1}-\lambda=0.5\;\rm m$
$t=1.0\;\rm s$时$S_{2}$波传播到的最远位置到$S_{2}$的距离为
$d_{2}=\dfrac{3}{2}\lambda=3\;\rm \text{m}$
$S_{2}$波此时产生的波形中只有一个波谷,且到$S_{2}$的距离为$r_{2}=d_{2}-\dfrac{3}{4}\lambda=1.5\;\rm \text{m}$
如图所示,可知$t=1.0\;\rm s$时波谷与波谷相遇的点共有$2$个,故$\rm C$正确;
$\rm D$.$S_{1}$和$S_{2}$连线上满足到两波源的波程差为波长的整数倍的点为振动减弱位置,即
$\Delta s=|k\lambda|(k=0,1,2,…)$
则$0\lt |k\lambda|\lt 3\;{\rm m}(k=0,1,2,…)$
解得$- \dfrac{3}{2}\lt k\lt \dfrac{3}{2}(k=0,1,2,…)$
即$k=0, ±1$
所以$t=1.0\;\rm s$后$S_{1}$和$S_{2}$连线上有$3$个振动减弱的位置,故$\rm D$错误。
故选:$\rm AC$。
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