题目内容

【题目】一列简谐波在x轴上传播,其波形图如图所示,其中实线、虚线分别表示他t1=0,t2=0.1s时的波形,求:
①这列波的波速.
②若波速为80m/s,其传播方向如何?此时质点P从图中位置运动至波谷位置的最短时间是多少?

【答案】解:①若波向右传播,由图象知在△t=t2﹣t1内波向右传播的距离为:

△x1= +nλ,(n=0,1,2,…)

则波速为:v1= =

代入λ=8 m,△t=0.1s

得:v1=80(4n+1)m/s(n=0,1,2,…).

若波向左传播,由图象知在△t内,波向左传播的距离为:

△x2= λ+nλ(n=0,1,2,…)

波速为:v2= =80(4n+3)m/s,(n=0,1,2,…).

②若波速v=80m/s,则该波向右沿x方向传播,由图可知在△t′内波传播的距离为1m:

△x=v△t′.

所以: s

答:①这列波的速度为:若波向右传播,波速为:80(4n+1)m/s(n=0,1,2,…).若波向左传播,波速为:80(4n+3)m/s,(n=0,1,2,…).

②若波速为80m/s,其传播方向沿x方向,此时质点P从图中位置运动至波谷位置的最短时间是 s.


【解析】(1)根据波形的平移法,结合波的周期性,得出波传播的距离与波长的关系式,再由v= 求解波速通项;(2)当波速为80m/s时,求出△t=0.1s时间内波的传播距离,根据波形的平移法确定波传播方向.根据波形的平移法求解质点P从图中位置运动至波谷位置的最短时间.
【考点精析】本题主要考查了波的图象和波长、波速和频率的关系的相关知识点,需要掌握从图像可以直接读出振幅;从图像可以直接读出波长;可求任一点在该时刻相对平衡位置的位移(包括大小和方向) ;在波速方向已知(或已知波源方位)时可确定各质点在该时刻的振动方向;可以确定各质点振动的加速度方向(加速度总是指向平衡位置);振动在一个周期里在介质中传播的距离等于一个波长;机械波的传播速率由介质决定,与波源无关;波的频率始终等于波源的振动频率,与介质无关;三者关系:v=λf才能正确解答此题.

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