问题
计算题
(10分)一列简谐横波沿水平直线方向向右传播。M、N为介质中相距为x的两质点,M在左,N在右,某时刻M、N两质点振动正好经过平衡位置,而且M、N之间只有一个波峰,经过t时间N质点恰好处于波峰位置,求这列波的波速。
答案
见解析
根据某时刻M、N两质点振动正好经过平衡位置及M、N之间只有一个波峰可以画出M、N间可能的波形如图所示。
在A图中,λA=2x,由于此时刻N质点正在经过平衡位置向上运动,且经过t时间到达波峰位置,因此t=+nTA,所以TA=
vA=(n=0,1,2…)
在B图中,λB=x,由于此时刻N质点正在经过平衡位置向下振动,且经过t时间到达波峰位置,因此t=TB+nTB,所以TB=(n=0,1,2…)
在C图中,λC=x,t=,所以
vC=(n=0,1,2…)
在D图中,,所以
vD=(n=0,1,2…) 因此波速有上述vA、vB、vC、vD四组通解。
本题考查的是机械波问题。分情况讨论,再依据波长,波速和频率之间的关系便可解出此题。