题目内容
【题目】甲乙两列简谐横波在同一介质中分别沿轴正向和负向传播,波速均为25 cm/s,两列波在t=0时的波形曲线如图所示,求:
(1)t=0时,介质中偏离平衡位置位移为16 cm的所有质点的x坐标;
(2)从t=0开始,介质中最早出现偏离平衡位置位移为-16 cm的质点的时间.
【答案】(1)t=0时,介质中偏离平衡位置位移为16cm的所有质点的x坐标为(50+300n)cm n=0,,
,
(2)从t=0开始,介质中最早出现偏离平衡位置位移为﹣16cm的质点的时间为0.1s.
【解析】解:(1)t=0时,在x=50cm处两列波的波峰相遇,该处质点偏离平衡位置的位移为16cm,两列波的波峰相遇处的质点偏离平衡位置的位移均为16cm
从图线可以看出,甲、乙两列波的波长分别为:
λ1=50cm,λ2=60cm…①
甲、乙两列波的波峰的x坐标分别为:
x1=50+k1λ1…②
x2=50+k2λ2…③
①②③式得,介质中偏离平衡位置位移为16cm的所有质点的x坐标为:
x=(50+300n)cm n=0,,
,…④
(2)只有两列波的波谷相遇处的质点的位移为﹣16cm.t=0时,两波波谷间的x坐标之差为:
△x′=[50+(2m2+1)]﹣[50+(2m1+1)
]…⑤
式中.m1和m2均为整数,将①式代入⑤式得:
△x′=10(6m2+5m1)+5
由于m1和m2均为整数,相向传播的波谷间的距离最小为:
=5cm
从t=0开始,介质中最早出现偏离平衡位置位移为﹣16cm的质点的时间为:
t=
代入数值得:t=0.1s
答:(1)t=0时,介质中偏离平衡位置位移为16cm的所有质点的x坐标为(50+300n)cm n=0,,
,
(2)从t=0开始,介质中最早出现偏离平衡位置位移为﹣16cm的质点的时间为0.1s.
