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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
如图所示,图甲为一列简谐横波在均匀介质中沿$x$轴负向传播时$t=0$时刻的波形图,$M$和$N$($N$点位置图甲中未标明)是介质中的两个质点,$M$是平衡位置位于$x=1.0\;\rm m$处的质点,质点$N$的振动图像如图乙所示,则下列说法中正确的是$(\qquad)$

这列简谐横波在介质中的传播速度为$2\\;\\rm m/s$
","在$t=2.5\\;\\rm s$时,质点$M$的加速度方向沿$y$轴负方向
","质点$N$做简谐运动的位移$y$随时间$t$变化的关系式为$y=10\\sin\\left(\\dfrac{\\pi}{2}t+\\dfrac{\\pi}{4}\\right)\\;\\rm cm$
","$M$、$N$两质点的平衡位置相距半波长的奇数倍
"]$\rm A$.由图甲可知波长为$\lambda=8\;\rm m$
由图乙可知周期为$T=4\;\rm s$
波的传播速度为$v=\dfrac{\lambda}{T}=2\;\rm \text{m/s}$
故$\rm A$正确;
$\rm B$.$t=0$时$M$点向$y$轴正方向振动,$t=2.5\;\rm s$时经历的时间为$t'=2.5\;\text{s}=\dfrac{2.5}{4}T=\dfrac{5}{8}T$
此时质点$M$在负向最大位移处,加速度$a$方向与位移方向相反,加速度$a$方向沿$y$轴正方向,故$\rm B$错误;
$\rm C$.质点的振幅为$A=10\;\rm cm$,$\omega=\dfrac{2\pi}{T}=\dfrac{2\pi}{4}=\dfrac{\pi}{2}$
由图乙可知初相位为$\dfrac{\pi}{4}$,故质点$N$做简谐运动的位移$y$随时间$t$变化的关系式为$y=10\sin\left(\dfrac{\pi}{2}t+\dfrac{\pi}{4}\right)\;\rm cm$
故$\rm C$正确;
$\rm D$.由图乙可知质点$N$与质点$M$振动情况完全相同,$M$、$N$两质点的平衡位置相距波长的整数倍,故$\rm D$错误。
故选:$\rm AC$。
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