| 振动图像和波动图像综合 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

振动图像和波动图像综合

如图甲所示,$a$$b$为沿$x$轴传播的一列简谐横波上的两质点,相距为$1\;\rm m$$a$$b$的振动图像分别如图乙、丙所示。求:

当该波在该介质中传播的速度为$5\ {\text{m}}/{\text{s}}$时,该波的波长$\lambda$

[["

$\\lambda=4\\;\\rm m$

"]]

根据振动图像可得周期为$T=0.8\;\rm s$,根据波速公式有$v=\dfrac{\lambda}{T}$

代入数据,解得$\lambda=4\;\rm m$

经过$t=2\;\rm s$时间内$a$质点运动的路程$s$

[["

$s=40\\;\\rm cm$

"]]

由题意,可知$t=2\;{\rm s}=2.5T$

所以质点$a$运动的路程为$s=10A=40\;\rm cm$

若该波的波长大于$0.7\;\rm m$,可能的波速$v$

[["

$v=\\dfrac{5}{3}\\ \\text{m/s}$$v=5\\;\\rm \\text{m/s}$$v= 1\\;\\rm \\text{m/s}$

"]]

如果波向右传播,则有$1\;\text{m}=\left( n+\dfrac{3}{4} \right)\lambda(n=0,1,2\cdots\cdots)$

而由于$\lambda\gt 0.7\;\rm m$,可得$n=0$

所以$\lambda_{1}=\dfrac{4}{3}\text{m}$

代入公式$v=\dfrac{\lambda}{T}$,可得$v_{1}=\dfrac{5}{3}\text{m/s}$

如果波向左传播,则有$1\;\text{m}=\left( n+\dfrac{1}{4} \right)\lambda(n=0,1,2\cdots\cdots)$

而由于$\lambda\gt 0.7\;\rm m$,可得$n=0或者n=1$

$n=0$时,有$\lambda_{2}=4\;\rm m$,代入公式$v=\dfrac{\lambda}{T}$,可得$v_{2}=5\;\rm m/s$

$n=1$时,有$\lambda_{3}=0.8\;\rm m$,代入公式$v=\dfrac{\lambda}{T}$,可得$v_{3}=1\;\rm m/s$

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