Question

8．一列簡(jiǎn)諧橫波在x軸上傳播，M、N是x軸上相距7m的兩質(zhì)點(diǎn)，當(dāng)時(shí)間t=0時(shí)，N點(diǎn)正好到達(dá)最高點(diǎn)，且N點(diǎn)到x軸的距離為3cm，而此時(shí)M點(diǎn)恰好經(jīng)過(guò)平衡位置向上移動(dòng)，已知這列波的頻率為25Hz．
（1）求經(jīng)過(guò)時(shí)間1s，M質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的路程；
（2）若該列波由N向M方向傳播，求該列波的波速；
（3）若該列波由M向N方向傳播，且M、N在x軸上的距離大于一個(gè)波長(zhǎng)而小于兩個(gè)波長(zhǎng)，M的平衡位置在x=0處，通過(guò)計(jì)算并畫(huà)出M、N之間的質(zhì)點(diǎn)在t=0.01s時(shí)刻的波形圖．

Answer 1

分析 （1）由頻率求出周期．質(zhì)點(diǎn)做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)時(shí)在一個(gè)周期內(nèi)傳播的路程等于振幅的四倍；
（2）若該列波由N向M方向傳播，根據(jù)周期性寫(xiě)出M、N間的距離與波長(zhǎng)的關(guān)系式，再求出波長(zhǎng)，從而根據(jù)v=λf得到波速．
（3）N在最高點(diǎn)時(shí)，M在平衡位置且向上運(yùn)動(dòng)，且M、N在x軸上的距離大于一個(gè)波長(zhǎng)而小于兩個(gè)波長(zhǎng)，MN間有1$\frac{3}{4}$波長(zhǎng)，再畫(huà)出波形．

解答 解：（1）由題知，振幅A=3cm=0.03m，波的周期為 T=$\frac{1}{f}$=$\frac{1}{25}$s=0.04s
質(zhì)點(diǎn)M在一個(gè)周期運(yùn)動(dòng)的路程等于4倍振幅，1s內(nèi)運(yùn)動(dòng)的路程為：S=$\frac{t}{T}$×4A=$\frac{1}{0.04}$×4×0.03m=3m
（2）若該列波由N向M方向傳播，則有，S_MN=（n+$\frac{1}{4}$）λ，（n=0，1，2，3…），得 
  λ=$\frac{4{S}_{MN}}{4n+1}$=$\frac{28}{4n+1}$m
則波速為 v=λf=$\frac{28×25}{4n+1}$=$\frac{700}{4n+1}$m/s，（n=0，1，2，3…）
（3）若該列波由M向N方向傳播，且M、N在x軸上的距離大于一個(gè)波長(zhǎng)而小于兩個(gè)波長(zhǎng)，則MN間有1$\frac{3}{4}$波長(zhǎng)．
在t=0.01s=$\frac{1}{4}$T，M到達(dá)波峰．畫(huà)出波形圖如圖．
答：（1）經(jīng)過(guò)時(shí)間1s，M質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的路程是3m．
（2）波速為$\frac{700}{4n+1}$m/s，（n=0，1，2，3…）．
（3）畫(huà)出波形圖如圖．

點(diǎn)評(píng) 本題難點(diǎn)在于根據(jù)題意得到MN間的間距與波長(zhǎng)的關(guān)系，要抓住空間的周期性列出波長(zhǎng)的通項(xiàng)，然后根據(jù)公式v=λf求解波速．