| 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

如图所示为沿$x$轴传播的简谐横波,实线为$t_{1}=0$时刻的波形图,虚线为$t_{2}=1\;\rm s$时刻的波形图,已知波的周期大于$2\;\rm s$,下列说法正确的是$(\qquad)$

["

该波沿$x$轴负方向传播

","

该波的速度大小为$4\\;\\rm m/s$

","

$x=2\\;\\rm m$处质点的振动方程可能为$y=10\\sin\\left( \\dfrac{2\\pi}{3}t-\\dfrac{\\pi}{6} \\right)\\text{cm}$

","

$0\\sim 4.5\\;\\rm s$内,$x=2\\;\\rm m$处质点通过的路程为$36\\;\\rm cm$

"]
[["B"]]

$\rm A$.若沿$x$轴正向传播则有$\dfrac{T}{3}+nT=t_{2}-t_{1}=1\text{s (}n=\text{0},\text{1},\text{2},\text{3}...\text{)}$

解得$T=\dfrac{3}{1+3n}$,当$n=0$时,$T=3\;\rm s$

若沿$x$轴负向传播则有$\dfrac{2}{3}T+nT=t_{2}-t_{1}(n=0,1,2,3...)$

解得$T=\dfrac{3}{2+3n}$,当$n=0$时,$T=1.5\;\rm s$

因为$T \gt 2$,故$T=3\;\rm s$,则沿$x$轴正方向传播;

$\rm A$错误;

$\rm B$.题图知波长$\lambda=12\;\rm m$,则波速$v=\dfrac{\lambda}{T}=4\;\rm \text{m}/\text{s}$

$\rm B$正确;

$\rm C$.图像可知振幅$A=10\;\rm cm$$0$时刻$x=3\;\rm m$处的质点振动方程$y=A\sin\dfrac{2\pi}{T}t=10\sin\dfrac{2\pi}{3}t(\text{cm})$

$x=2\;\rm m$处质点比$x=3\;\rm m$处的质点早起振时间$t_{0}=\dfrac{\Delta x}{v}=\dfrac{1}{4}\text{s}$

$x=2\;\rm m$处质点振动方程为$y=10\sin\left\lbrack\dfrac{2\pi}{3}(t+t_{0})\right\rbrack\;\text{cm}=10\sin\left(\dfrac{2\pi}{3}t+\dfrac{\pi}{6}\right)\;\rm cm$

$\rm C$错误;

$\rm D$$0\sim 4.5\;\rm s$恰好是$\dfrac{3}{2}T$,一个周期内质点运动路程为$4A$$0\sim 4.5\;\rm s$内,$x=2\;\rm m$处质点通过的路程为$6A$,即$60\;\rm cm$,故$\rm D$错误。

故选:$\rm B$

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