Question

13．一列簡諧波沿x軸方向傳播，已知x軸上x₁=0和x₂=1m兩處質(zhì)點的振動圖線分別如圖a、b所示．

（1）此波的傳播速度？
（2）畫出波長最大時，以x₁=0m處質(zhì)點的平衡位置為坐標(biāo)原點t=3×10^-3s時的波動圖象（至少畫一個周期）

Answer 1

分析 （1）根據(jù)同一時刻兩個質(zhì)點的振動狀態(tài)，結(jié)合波的周期性寫出兩質(zhì)點間的距離與波長的關(guān)系式，讀出周期，得到波速．由于波的傳播方向未知，要分兩個方向研究．
（2）由圖a讀出x₁=0m處質(zhì)點在t=3×10^-3s時的位置和速度，再畫出波動圖象．

解答 解：（1）由所給出的振動圖象可知，該波的周期 T=4×10^-3s．
由題圖可知，t=0時刻，x₁=0處的質(zhì)點[其振動圖象即為（a）]在正最大位移處，x₂=1m處的質(zhì)點[其振動圖象即為（b）]在平衡位置向y軸負(fù)方向運動．
當(dāng)簡諧波沿x軸正向傳播時PQ間距離為：x₂-x₁=（n+$\frac{3}{4}$）λ₁（n=0，1，2，…）
得到波長λ₁=$\frac{4（{x}_{2}-{x}_{1}）}{4n+3}$=$\frac{4}{4n+3}$m
波速 v₁=$\frac{{λ}_{1}}{T}$=$\frac{4}{（4n+3）×4×1{0}^{-3}}$=$\frac{1000}{4n+3}$m/s，（n=0，1，2，…）；
同理，當(dāng)簡諧波沿x軸負(fù)向傳播時PQ間距離為，x₂-x₁=（n+$\frac{1}{4}$）λ₂（n=0，1，2，…）
得到波長λ₂=$\frac{4}{4n+1}$m，波速 v₂=$\frac{1000}{4n+1}$m/s
（2）由波長的通項可知，當(dāng)簡諧波沿x軸負(fù)向傳播時波長最長，為4m．
由a圖知，t=3×10^-3s時x₁=0m處質(zhì)點正通過平衡位置向上運動，波動圖象如圖所示． 
答：
（1）簡諧波沿x軸正向傳播時波速為$\frac{1000}{4n+3}$m/s，（n=0，1，2，…）；簡諧波沿x軸負(fù)向傳播時波速為$\frac{1000}{4n+1}$m/s，（n=0，1，2，…）．
（2）波動圖象如圖所示．

點評 本題根據(jù)兩個質(zhì)點的振動狀態(tài)，運用數(shù)學(xué)知識列出物理量的通項，波的傳播可能有兩種，要考慮波的雙向性，不能漏解．