问题 问答题

已知在t1时刻简谐横波的波形如图中实线所示;在时刻t2该波的波形如图中虚线所示.t2-t1=0.02s,求:

(1)该波可能的传播速度.

(2)若已知T<t2-t1<2T,且图中P质点在t1时刻的瞬时速度方向向上,求可能的波速.

(3)若0.01s<T<0.02s,且从t1时刻起,图中Q质点比R质点先回到平衡位置,求可能的波速.

答案

(1)若简谐横波是向右传播,在t2-t1内波形向右匀速传播最短距离为

1
3
λ

根据波的周期性得波传播的距离为x=(n+

1
3
)λ,(n=0,1,2,…);

波速v=

x
t
=
(n+
1
3
t2-t1
=100(3n+1)m/s (n=0,1,2,…);

    同理可得若该波是向左传播的,可能的波速v=100(3n+2)m/s  (n=0,1,2,…)

(2)P质点速度向上,说明波向左传播,T<t2-t1<2T,说明这段时间内波是向左传播了

5
3
个波长,

则由第(1)问波速表达式v=100(3n+2)m/s  (n=0,1,2,…)可知,n取1得到

    v=500m/s 

(3)“Q比R先回到平衡位置”,说明波是向右传播的.由题0.01s<T<0.02s,即

t2-t1
2
<T<t2-t1

  也就是T<t2-t1<2T,则这段时间内波只可能向右传播了

4
3
个波长,

   由第(1)问波速表达式v=100(3n+1)m/s (n=0,1,2,…)可知,n取1

得到v=400m/s.

答:(1)该波可能的传播速度为:若简谐横波是向右传播,波速v=100(3n+1)m/s (n=0,1,2,…);

若波是向左传播的,波速v=100(3n+2)m/s  (n=0,1,2,…)

  (2)若已知T<t2-t1<2T,且图中P质点在t1时刻的瞬时速度方向向上,可能的波速为500m/s.

  (3)若0.01s<T<0.02s,且从t1时刻起,图中Q质点比R质点先回到平衡位置,可能的波速为400m/s.

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