题目内容

【题目】MN两点产生的两列简谐横波在同一介质中分别沿x轴向正方向和负方向传播,振幅均A=20cmt=0时两列波刚好都传播到坐标原点,波的图象如图所示,x=1m的质点P的位移为10 cm。再经t=0.01s,坐标原点的位移第一次变为40 cm。求:

(i)波的传播速度和波源的振动频率;

(ii)之后MN两点之间所有振动减弱点的位置坐标

【答案】i300m/s25Hzii)振动减弱点对应的坐标分别为-3m3m-9m9m

【解析】

i)由图可知,M点产生的波向右传播,N产生的波向左传播,从图中位置开始,都经过时间第一个波峰都传播到达O点,坐标原点的位移第一次变为40cm即:t,所以:T=0.04s;角速度:;设波从N点到达P的时间为t,则由图中几何关系可得:Asin2π-ωt=10cm,其中:A=20cm,代入数据可得:,则波从P点传播到O点的时间:tTtT,所以OP之间的距离:x=λ,所以:λ=12m;该波的传播速度: ;振动频率:

ii)由图可知,MNO点的距离为一个波长,都是12mMN之间的点到MN的距离的差等于半波长的奇数倍时,为振动的减弱点;设该点到N的距离与到M的距离分别为x1x2,则:|x1x2|(2n1)24m
可得当n=1|x1x2|λ6m
n=2|x1x2|λ18m
n=3|x1x2|λ30m不符合条件。
结合对称性可知,在NM之间有4个振动减弱的点。
n=1|x1x2|λ6m,对应的坐标分别为-3m3m
n=2|x1x2|λ18m,对应的坐标分别为-9m9m

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