题文
图中实线是一列简谐波在某一时刻的波形图线,虚线是0.2s后它的波形图线。这列波可能的传播速度是_______。
题型:未知 难度:其他题型
答案
(20n+5)m/s和(20m+15)m/s,(n=0,1,2,…)
解析
【错解分析】错解:从图上可以看出波长λ=4m,而从两次的波形图可知:
,
所以T=0.8s
由波速公式:
,
代入数据v=5m/s.
(1)在没有分析出此波的传播方向前,就认定
,是不全面的。实际上,只有当波向右(沿x正方向)传播时,上述关系才成立。
(2)没有考虑到波的传播过程的周期性。也就是说,不仅
后的波形如虚线所示。
,
……后的波形均与
后的波形相同。
【正解】从图上可以看出λ=4m。
当波沿x正方向传播时,两次波形之间间隔的时间为:
,
,
……
而

由波速公式:
,代入数据
解得:
(n=0,1,2……)
当波沿x正方向传播时,两次波形之间间隔的时间为:
,
,
……
而

由波速公式:
,代入数据
解得:
(n=0,1,2……)
此题的答案为:(20n+5)m/s和(20m+15)m/s,(n=0,1,2,…)
【点评】对于这种已知条件较为含糊的波的问题,要从波的传播方向、时间和空间的周期性等方面进行全面周到的分析,这也是解决机械波问题时,初学者经常忽略的问题。
考点
据考高分专家说,试题“图中实线是一列简谐波在某一时刻的波形图线.....”主要考查你对 [简谐运动的图像 ]考点的理解。
简谐运动的图像
简谐运动的图像:
1、意义:表示振动物体位移随时间变化的规律,注意振动图像不是质点的运动轨迹。
2、特点:简谐运动的图像是正弦(或余弦)曲线。
3、应用:可直观地读取振幅A、周期T以及各时刻的位移x,判定回复力、加速度方向,判定某段时间内位移、回复力、加速度、速度、动能、势能的变化情况。
简谐运动图像问题的解法:
简谐运动图像能够反映简谐运动的运动规律,因此将简谐运动图像跟具体的运动过程联系起来是讨论简谐运动的一种好方法。
①从简谐运动图像可以直接读出不同时刻t的位移值,从而知道位移x随时间£的变化情况。
②在简谐运动图像中,用作曲线上某点切线的办法可确定各时刻质点的速度大小和方向。当切线与x 轴正方向的夹角小于90。时,速度方向与选定的正方向相同,且夹角越大表明此时速度越大;当切线与x轴正方向的夹角大于90。时,速度方向与选定的正方向相反,且夹角越大表明此时速度越小。也可以根据位移情况来判断速度的大小。因为质点离平衡位置越近,质点速度越大,而最大位移处,质点速度为零。根据位移变化趋势判定速度方向,若正位移增大,速度为正方向,若正位移减小,速度为负方向;反之,若负位移增大,速度为负方向,若负位移减小,速度为正方向。
③由于,故可以根据图像上各个时刻的 位移变化情况确定质点加速度的变化情况。同样,只要知道了位移和速度的变化情况,也就不难判断出质点在不同时刻的动能和势能的变化情况。


