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
一列简谐横波沿$x$轴的正向传播,振幅为$2\;\rm cm$,周期为$T$。已知$t=0$时刻波上相距$50\;\rm cm$的两质点$a$、$b$的位移都是$1\;\rm cm$,但运动方向相反,其中质点$a$沿$y$轴负向运动,如图所示,下列说法正确的是$(\qquad)$

该列简谐横波波长可能为$150\\;\\rm cm$
","该列简谐横波波长可能为$12\\;\\rm cm$
","当质点$b$的位移为$+2\\;\\rm cm$时,质点$a$的位移为负
","在$t=$$\\dfrac{5T}{12}$时刻质点$b$速度最大
"]$\rm AB$.设质点的起振方向向上,则质点的振动方程为$x=A\sin \omega t$
且$a$、$b$中间的距离小于$1$个波长,对于$b$点有$1=2\sin \omega t_{1}$
解得$\omega t_{1}=\dfrac{\pi}{6}$;$a$点振动的时间比$b$点长,所以由$1=2\sin \omega t_{2}$
得$\omega t_{2}=\dfrac{5\pi}{6}$, $a$、$b$两个质点振动的时间差为$\Delta t=t_{2}-t_{1}=\dfrac{2\pi}{3\omega}=\dfrac{T}{3}$
所以$a$、$b$之间的距离为$\Delta x=v\Delta t=\dfrac{\lambda}{3}$
则通式为$\left(n+\dfrac{1}{3}\right)\lambda=50\;\text{cm}(n=0,1,2,3...)$
则波长可以为$\lambda=\dfrac{150}{3n+1}\ \text{cm}(n=0,1,2,3...)$
当$n=0$时,$\lambda=150\;\rm cm$,由于$n$是整数,所以$\lambda$不可能为$12\;\rm cm$,故$\rm A$正确,$\rm B$错误;
$\rm C$.当质点$b$的位移为$+2\;\rm cm$时,即$b$到达波峰时,结合波形知,质点$a$在平衡位置下方,位移为负,故$\rm C$正确;
$\rm D$.由$\omega t_{1}=\dfrac{\pi}{6}$
得$t_{1}=\dfrac{\pi}{6\omega}=\dfrac{T}{12}$,当$t=\dfrac{T}{2}-t_{1}=\dfrac{5T}{12}$时质点$b$到达平衡位置处,速度最大,故$\rm D$正确。
故选:$\rm ACD$。
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