题目内容
有两列简谐横波a、b在同一媒质中沿x轴正方向传播,波速均为v=2.5m/s.在t=0时两列波的波峰正好在x=2.5m处重合,如图所示.

(1)求两列波的周期Ta和Tb;
(2)求t=0时两列波的波峰重合处的所有位置;
(3)辩析题:分析和判断在t=0时是否存在a列波的波谷与b列波的波峰重合处.
某同学分析如下:因为t=0时存在两列波的波峰与波峰重合处,那么a列波的波谷与b列波的波峰重合处则一定不存在.…
你认为该同学的判断正确吗?若正确,说明理由(可通过计算加以说明了);若不正确,通过计算找出存在的重合处位置.
(1)求两列波的周期Ta和Tb;
(2)求t=0时两列波的波峰重合处的所有位置;
(3)辩析题:分析和判断在t=0时是否存在a列波的波谷与b列波的波峰重合处.
某同学分析如下:因为t=0时存在两列波的波峰与波峰重合处,那么a列波的波谷与b列波的波峰重合处则一定不存在.…
你认为该同学的判断正确吗?若正确,说明理由(可通过计算加以说明了);若不正确,通过计算找出存在的重合处位置.
分析:由图读出两波的波长λ,由波速公式v=
,求出周期.运用数学知识,求出位置坐标的通项.根据题干条件,知道两峰重合位置来分析有无波谷重合位置,探索存在的数学规律,并作出辨析.
| λ |
| T |
解答:解:(1)从图中可以看出两列波的波长分别为λa=2.5m,λb=4.0m,因此它们的周期分别为:
Ta=
=
s=1s
Tb=
=
s=1.6s
(2)两列波的最小公倍数为S=20m
t=0时,两列波的波峰重合处的所有位置为
x=(2.5±20k)m,k=0,1,2,3,…
(3)该同学的分析不正确.
要找两列波的波谷与波谷重合处,必须从波峰重合处出发,找到这两列波半波长的厅数倍恰好相等的位置.
设距离x=2.5m为L处两列波的波谷与波谷相遇,
并设
L=(2m-1)
L=(2n-1),式中m、n均为正整数
只要找到相应的m、n即可
将λa=2.5m,λb=4.0m代入并整理,得
=
=
=
由于上式中m、n在整数范围内无解,所以不存在波谷与波谷重合处.
答:
(1)两列波的周期Ta=1s,Tb=1.6s.
(2)t=0时,两列波的波峰重合处的所有位置坐标为 x=(2.5±20k)m,k=0,1,2,3,…
(3)不存在波谷与波谷重合处.
Ta=
| λa |
| v |
| 2.5 |
| 2.5 |
Tb=
| λb |
| v |
| 4.0 |
| 2.5 |
(2)两列波的最小公倍数为S=20m
t=0时,两列波的波峰重合处的所有位置为
x=(2.5±20k)m,k=0,1,2,3,…
(3)该同学的分析不正确.
要找两列波的波谷与波谷重合处,必须从波峰重合处出发,找到这两列波半波长的厅数倍恰好相等的位置.
设距离x=2.5m为L处两列波的波谷与波谷相遇,
并设
L=(2m-1)
| λa |
| 2 |
只要找到相应的m、n即可
将λa=2.5m,λb=4.0m代入并整理,得
| 2m-1 |
| 2n-1 |
| λa |
| λb |
| 4.0 |
| 2.5 |
| 8 |
| 5 |
答:
(1)两列波的周期Ta=1s,Tb=1.6s.
(2)t=0时,两列波的波峰重合处的所有位置坐标为 x=(2.5±20k)m,k=0,1,2,3,…
(3)不存在波谷与波谷重合处.
点评:本题重点考查运用数学知识解决物理问题的能力.对于多解问题,往往要分析规律,列出通项表达式,这是高考考查的热点和难点.解题时要防止漏解,辨析题解答要完整.
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