题目内容

6.在一宽广的平静湖面上有相距4m的两个波源S1、S2,它们都产生上下振动的水波.已知水波在该湖面上的传播速度为0.2m/s,波源S1、S2的振动图象如图中的甲.乙所示,在湖面上与S1相距17.6m,与S2相距18m处有一观测点P,t=0时刻让两波源同时开始振动.

(i)求观测点P的起振时刻及起振方向;
(ii)画出观测点P从起振开始一个半周期内的振动图象.

分析 (i)由图可知两个波源的振动周期,由λ=vT求出波长.由t=$\frac{s}{v}$求出两个波源的振动传到P点的时间,从而确定出观测点P的起振时刻,再结合振动图象确定起振方向.
(ii)甲、乙是相干波源,故稳定振动时的振幅为两个分振动位移的矢量和,根据波的叠加原理分析P点各段时间的位移情况,现画出振动图象.

解答 解:(i)由图可知两波的周期均为 T=4s,故波长均为 λ=vT=0.2×4=0.8m,甲波传到P点耗时 t1=$\frac{{S}_{1}P}{v}$=$\frac{17.6}{0.2}$=88s,乙波传到P点耗时 t2=$\frac{{S}_{2}P}{v}$=$\frac{18}{0.2}$=90s,因甲波先到P点,故P点在t1=88s时起振,起振方向沿y轴负方向.
(ii)因甲乙是相干波源,故稳定振动时的振幅为两个分振动位移的矢量和,即A=A1+A2=15CM,又甲波t1=88s时传到P点,乙波在t2=$\frac{18}{0.2}$=90s时传到P点,故88-90s时段内的振动图是甲波的振动图象,又乙波传到P点时 两列波的振动方向均由平衡位置向上,故90s后的振动图象是两波叠加的结果,据此可绘出P的振动图象所示:

答:
(i)P点在t1=88s时起振,起振方向沿y轴负方向.
(ii)如上图所示.

点评 本题的关键是考查对波的叠加原理的理解和应用能力,要注意波的叠加也遵守矢量的运算法则,要知道介质中各个质点的起振方向与波源的起振方向相同.

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