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(2014•虹口区二模)如图所示,一列沿x轴正方向传播的简谐横波,振幅为10cm,波速为8m/s,在波的传播方向上两质点a、b的平衡位置相距0.4m(小于一个波长).当质点a在波峰位置时,质点b
题目详情
(2014•虹口区二模)如图所示,一列沿x轴正方向传播的简谐横波,振幅为10cm,波速为8m/s,在波的传播方向上两质点a、b的平衡位置相距0.4m(小于一个波长).当质点a在波峰位置时,质点b在x轴上方与x轴相距5cm的位置,则( )
A.此波的波长可能为2.4m
B.此波的周期可能为0.6s
C.质点b的振动周期可能为0.06s
D.从此时刻起经过0.2s,b点一定处于波谷位置
A.此波的波长可能为2.4m
B.此波的周期可能为0.6s
C.质点b的振动周期可能为0.06s
D.从此时刻起经过0.2s,b点一定处于波谷位置
▼优质解答
答案和解析
A、根据题意,有两种情况:
第1种情况:
波的图象如图所示,从图象结合质点的振动方程:x=Acos(ωt),
得:x=5cm,A=10cm;
所以cos(ωt)=
ωt=
所以:
=
λ
此时:λ=6•
=6×0.4m=2.4m,故A正确;
B、C、根据A的分析,对应的时间:t=
=
•
=
T
又波从a到b的时间:t=
=
s=0.05s
所以:T=6t=6×0.05=0.3s
第2种情况如图所示:
从图象结合质点的振动方程:x=Acos(ωt),
得:x=5cm,A=10cm;
所以cos(ωt)=
ωt=
所以对应的时间:t′=
=
•
=
T′
T′=
t=
×0.05s=0.06s
故B错误,C正确;
D、从此时刻起经过0.2s,波传播的距离:△x=v•△t=8×0.2m=1.6m
根据以上两种情况,也有两种对应的情况:
第1种情况:波长是2.4m 的波,a点到左侧的波谷是半个波长,b点到左侧的波谷的距离是:
△x1=
λ+0.4m=
+0.4m=1.6m=△x
所以经过0.2s波谷正好传播到b点,b在波谷.
第2种情况,波长是:λ′=
•
=
×0.4m=0.48m 的波,
b点到左侧的波谷的距离是:(
−
)λ=
λ=0.16m
若b在波谷,则:△x=nλ′+0.16m
代入数据得:n=
=
=3
由于n=3是整数,所以假设正确,所以两种情况下b都在波谷.故D正确.
故选:ACD.
第1种情况:
波的图象如图所示,从图象结合质点的振动方程:x=Acos(ωt),
得:x=5cm,A=10cm;
所以cos(ωt)=
1 |
2 |
ωt=
π |
3 |
所以:
. |
ab |
1 |
6 |
此时:λ=6•
. |
ab |
B、C、根据A的分析,对应的时间:t=
π |
3ω |
1 |
6 |
2π |
ω |
1 |
6 |
又波从a到b的时间:t=
x |
v |
0.4 |
8 |
所以:T=6t=6×0.05=0.3s
第2种情况如图所示:
从图象结合质点的振动方程:x=Acos(ωt),
得:x=5cm,A=10cm;
所以cos(ωt)=
1 |
2 |
ωt=
5π |
3 |
所以对应的时间:t′=
5π |
3ω |
5 |
6 |
2π |
ω |
5 |
6 |
T′=
6 |
5 |
6 |
5 |
故B错误,C正确;
D、从此时刻起经过0.2s,波传播的距离:△x=v•△t=8×0.2m=1.6m
根据以上两种情况,也有两种对应的情况:
第1种情况:波长是2.4m 的波,a点到左侧的波谷是半个波长,b点到左侧的波谷的距离是:
△x1=
1 |
2 |
2.4m |
2 |
所以经过0.2s波谷正好传播到b点,b在波谷.
第2种情况,波长是:λ′=
6 |
5 |
. |
ab |
6 |
5 |
b点到左侧的波谷的距离是:(
5 |
6 |
1 |
2 |
1 |
3 |
若b在波谷,则:△x=nλ′+0.16m
代入数据得:n=
△x−0.16 |
λ′ |
1.6−0.16 |
0.48 |
由于n=3是整数,所以假设正确,所以两种情况下b都在波谷.故D正确.
故选:ACD.
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