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
振动图像和波动图像综合
“蜻蜓点水”的字面意思是蜻蜓轻轻触碰水面,蜻蜓“点水”会在水面上形成水波。
蜻蜓连续“点水”于平静水面的$O$处,形成的水波近似看作简谐横波。某时刻$(t=0)$水波图样如图($\rm a$)所示,图中实线、虚线分别表示波峰、波谷。$M$和$N$是相邻波峰和波谷上的两个质点,两质点振动的平衡位置均在$x$轴上。质点$M$的振动图像如图($\rm b$)所示。

①$t=2025t_{0}$时,$M$处质点处于 ;
$\rm A$.波峰 $\rm B$.波谷
$\rm C$.平衡位置,且速度竖直向上 $\rm D$.平衡位置,且速度竖直向下
②若水波的传播速度为$v$,则质点$M$、$N$在$x$轴方向上的距离为 ;
③质点$N$振动的位移$y$随时间变化$t$的关系是 。
波的周期$T=2t_{0}$ ,$\Delta t=2025t_{0}-t_{0}=1012T$
质点$M$在$t_{0}$时刻在波谷,经过$\Delta t=1012T$, $M$一定位于波谷位置。
故选:$\rm B$。
波长为$\lambda=vT=2vt_{0}$
质点$M$、$N$在$x$轴方向上的距离为$x=\dfrac{\lambda}{2}=vt_{0}$
$t=0$ 时刻,$M$在波峰,$N$在波谷;
质点$N$的振动方程为$y=- A\cos\left( \dfrac{2\pi}{T}t \right)=- A\cos\left( \dfrac{\pi}{t_{0}}t \right)$
蜻蜓在水面上“点水”飞行。若蜻蜓沿$x$轴正向飞行,其水平飞行速度恰好与水波的传播速度相等,且每次“点水”只形成一个向外扩展的圆形水波波纹,则蜻蜓连续三次“点水”后某时刻水波图样(俯视)可能是$(\quad\ \ \ \ )$。




$\rm BD$.大圆表示振源先振动,小圆表示振源后振动。振源向右移动,圆向右越来越小,$\rm BD$错误;
$\rm C$.$\rm C$表示震源移动的速度大于波的传播速度,$\rm C$错误;
$\rm A$.因为振源移动的速度等于波的传播速度,$\rm A$正确。
故选:$\rm A$。
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