问题 计算题

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=25m/s。在t=0时两列波的波峰正好在x=2.5m处重合,如图所示。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。

(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)辨析题:分析并判断在t=0时是否存在两列波的波谷重合处。

某同学分析如下:既然两列波的波峰与波峰存在重合处,那么波谷与波谷重合处也一定存在。只要找到这两列波半波长的最小公倍数,……,即可得到波谷与波谷重合处的所有位置。

你认为该同学的分析正确吗?若正确,求出这些点的位置;若不正确,指出错误处并通过计算说明理由。

答案

解:(1)从图中可以看出两列波的波长分别为λa=2.5m、λb=4.0 m,因此它们的周期分别为

 ,

(2)两列波波长的最小公倍数为s=20 m

t=0时,两列波的波峰重合处的所有位置为x=(2.5±20)km(k=0,1,2,…)

(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整数倍恰好相等的位置。设距离x=2.5 m为L处两列波的波谷与波谷相遇。并设

,式中m、n均为正整数

只要找到相应的m、n即可

将λa=2.5 m,λb=4.0 m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

选择题
不定项选择