| 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,均匀介质中有一个正六边形平面$ABCDEF$$ P$点为$AB$边中点。在$P$$D$$F$三点上各有一个沿垂直纸面方向振动的波源,它们在$t=0\;\rm s$时同时起振,振动情况完全相同,振动周期为$T=2\;\rm s$$ |AF|=3\lambda$$\lambda$为所产生机械波波长)。已知该机械波传播$r$远时的振幅$A \propto \dfrac{1}{\sqrt{r}}$,波源$D$所发出的波到达$A$点时的振幅$A=1\;\rm cm$,则:$(\qquad)$

["

足够长时间后$A$处的质点振动的振幅为$\\left( \\sqrt{2}-1 \\right)\\;\\text{cm}$

","

足够长时间后$A$处的质点振动的振幅为$\\left( \\sqrt{2}+1 \\right)\\;\\text{cm}$

","

$t=0\\;\\rm s$$t=14\\;\\rm s$内,$A$处的质点运动的路程为$\\left( 32-8\\sqrt{2} \\right)\\;\\text{cm}$

","

$t=0\\;\\rm s$$t=14\\;\\rm s$内,$A$处的质点运动的路程为$\\left( 24-4\\sqrt{2} \\right)\\;\\text{cm}$

"]
[["AC"]]

$\rm AB$.正六边形平面$ABCDEF$$P$点为$AB$边中点且$|AF|=3\lambda$,则$PA=1.5\lambda$$DA=6\lambda$

波源$D$所发出的波到达$A$点时的振幅$A=1\;\rm cm$,且该机械波传播$r$远时的振幅$A \propto \dfrac{1}{\sqrt{r}}$

则波源$F$$P$所发出的波到达$A$点时的振幅分别为$\sqrt{2}\;\rm cm$$2\;\rm cm$

$P$$D$$F$三点上各有一个沿垂直纸面方向振动的波源,它们在$t=0\;\rm s$时同时起振,振动情况完全相同,由振动加强减弱条件可知,波源$D$$F$所发出的波到达$A$点同步加强,与波源$P$所发出的波正好相反。足够长时间后$A$处的质点振动的振幅为$\left\lbrack \left( \sqrt{2}+1 \right)-2 \right\rbrack \;\rm cm=\left( \sqrt{2}-1 \right)\;\rm cm$,故$\rm A$正确,$\rm B$错误;

$\rm CD$.振动周期为$T=2\;\rm s$,在$t=0\;\rm s$$t=14\;\rm s$内,总共为$7T$。波源$P$所发出的波到达$A$点时需要$1.5T$,可引起振动时间$5.5T$,波源$F$所发出的波到达$A$点时需要$3T$,可引起振动时间$4T$,波源$D$所发出的波到达$A$点时需要$6T$,可引起振动时间$1T$$0-1.5T$$A$处不振动。$1.5T-3T$$A$处参与波源$P$引起的振动,$S_{1}=1.5 \times 4 \times 2\;\rm cm=12\;\rm cm$

$3T-6T$$A$处参与波源$P$$F$引起的振动,$S_{2}=3 \times 4 \times \left( 2-\sqrt{2} \right)\;\rm cm=\left( 24-12\sqrt{2} \right)\;\rm cm$

$6T‐7T$$A$处参与波源$P$$D$$F$引起的振动,$S_{3}=1 \times 4 \times \left( \sqrt{2}-1 \right)\;\rm cm=\left( 4\sqrt{2}-4 \right)\;\rm cm$

$t=0\;\rm s$$t=14\;\rm s$内,$A$处的质点运动的路程为$S_{1}+S_{2}+S_{3}=\left( 32-8\sqrt{2} \right)\;\rm cm$,故$\rm C$正确,$\rm D$错误。

故选:$\rm AC$

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