如图为一列简谐横波在两个不同时刻的波形,虚线为实线所示的横波在△t=0.5s后的波形图线,试求:

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  • 解题思路:(1)若波沿x轴正方向传播,传播的最短距离为6m,若波沿x轴负方向传播,传播的最短距离为18m,根据波的周期性:相隔整数倍周期的时间,波形相同,根据时间与周期关系的通项,求出周期,从而确定可能传播速度.

    (2)简谐波传播过程中,振动在一个周期内传播一个波长的距离.根据波形的平移法可知,若波向左传播,且2T<△t<3T,波传播的距离是2[1/4]λ;若波向右传播,且2T<△t<3T,波传播的距离是2[3/4]λ;即可由v=[△x/△t]求出波速.

    (2)波速为v=1.8m/s和时间△t=0.5s,求出波传播的距离,根据波形的平移法判断波的传播方向.

    (1)设波的周期为T.若波沿x轴正方向传播,则:

    t=(n+[1/4])T1

    得:T1=[4t/4n+1]=[2/4n+1]s (n=0,1,2,…)

    传播的速度为:v1=[λ

    T1=

    0.24/2(4n+1)=0.12(4n+1)m/s

    若波沿x轴负方向传播,则:t=(n+

    3

    4])T2

    得:T2=[4t/4n+3]=[2/4n+3]s (n=0,1,2,…)

    传播的速度为:v2=[λ

    T2=

    0.24/2(4n+3)=0.12(4n+3)m/s

    (2)由图知,波长λ=24cm;

    若波向左传播,且2T<△t<3T,波传播的距离是△x=2

    1

    4]λ=54cm,波速为:v=[△x/△t]=[54/0.5]=108cm/s;

    若波向右传播,且2T<△t<3T,波传播的距离是△x=2[3/4]λ=66cm,波速为:v═[△x/△t]=[66/0.5]=132cm/s;

    (2)若波速为v=1.8m/s,波在△t内波传播的距离为:△x=v△t=1.8×0.5m=0.9m=90cm;

    得:n=[△x/λ]=[90/24]=3[3/4],根据波形的平移法得知,波向右传播.

    答:(1)该波可能的传播速度向右为0.12(4n+1)m/s;向左为0.12(4n+3)m/s;

    (2)若质点的振动周期T与△t的关系为2T<△t<3T,则向前传播的波速,向左传播速度为108cm/s;向右传播速度为132cm/s;

    (3)若波速为v=1.8m/s,则波向右方向传播.

    点评:

    本题考点: 横波的图象;波长、频率和波速的关系.

    考点点评: 本题是波动图象中典型的问题,要根据波的周期性和双向性研究时间与周期的关系,关键根据波的周期性,得到得到波传播的距离,即可求得波速.根据波传播的距离与波长关系,是判断波的传播方向常用的方法.