题目内容

11.一根弹性绳沿x轴方向放置,左端在原点O,用手握住绳的左端使其沿y轴方向做周期为1s的简谐运动,于是在绳上形成一列简谐波,设t=0时刻波恰好传到x=1m的M质点处,波形如图所示.求:
(1)若从t=0时刻开始计时,那么经过时间△t1等于多少时振动传递到x=4.5m的N质点处;
(2)若从t=0时刻开始计时,那么经过时间△t2等于多少时N质点恰好第一次沿y轴正方向通过平衡位置?在图中画出当N质点恰好第一次沿y轴正方向通过平衡位置时弹性绳上的波形.

分析 (1)由图读出波长,求出波速.根据波形特点,求出O点的振动传到N点的时间即为x=4.5m处的N质点第一次沿y轴正方向通过平衡位置的时间.
(2)求出绳的左端点通过的总路程为88cm的时间,确定N点振动的时间.用描点法画出波形.

解答 解:(1)由图象知,波长λ=2 m  
已知T=1s   则波速为:$v=\frac{λ}{T}=2m/s$
波从x=1 m传至x=4.5 m处的N质点需要的时间为:$△{t_1}=\frac{s}{v}=\frac{3.5}{2}s=1.75s$
(2)此时x=4.5 m处的N质点正向y轴负方向运动,x=4.5 m处的N质点恰好第一次沿y轴正向通过平衡位置还需的时间为:
 $△t=\frac{T}{2}=0.5s$
因此△t2=△t1+△t=2.25 s   
用描点法画出当N质点恰好第一次沿y轴正方向通过平衡位置时弹性绳上的波形如下图所示.

答:(1)若从t=0时刻开始计时,那么经过时间△t1等于1.75s时振动传递到x=4.5m的N质点处;
(2)若从t=0时刻开始计时,那么经过时间△t2等于2.25sN质点恰好第一次沿y轴正方向通过平衡位置.
在图中画出当N质点恰好第一次沿y轴正方向通过平衡位置时弹性绳上的波形如图所示.

点评 本题也可研究N点恰好第一次沿y轴正方向通过平衡位置的形成过程:振动从M点传到N点,然后N点向下振动到波谷,再由波谷向上运动到平衡位置,求出这两过程的总时间即为所求.

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