Question

【題目】如圖所示，一列水平向右傳播的簡諧橫波，波速大小為v=0.6m/s，P質(zhì)點(diǎn)的平衡位置坐標(biāo)為x=0.96m．從圖中狀態(tài)開始計(jì)時(shí)（此時(shí)該波剛好傳到距O點(diǎn)0.24m的位置），求：

（1）經(jīng)過多長時(shí)間，P質(zhì)點(diǎn)第一次到達(dá)波峰？
（2）經(jīng)過多長時(shí)間，P質(zhì)點(diǎn)第二次到達(dá)波谷？P質(zhì)點(diǎn)第二次到達(dá)波谷時(shí)，P質(zhì)點(diǎn)通過的路程及該時(shí)刻的位移為多少？

Answer 1

【答案】
（1）P質(zhì)點(diǎn)第一次到達(dá)波峰所需的時(shí)間，就是初始時(shí)刻x=0.06m處的質(zhì)點(diǎn)的振動狀態(tài)傳到P點(diǎn)所需的時(shí)間，由圖可知：△x1=0.96m﹣0.06m=0.90 m則t1= = =1.5s

答：經(jīng)過1.5s時(shí)間，P質(zhì)點(diǎn)第一次到達(dá)波峰．

（2）為了求P質(zhì)點(diǎn)第二次到達(dá)波谷所需的時(shí)間，可選取x=0.18m處的質(zhì)點(diǎn)的振動狀態(tài)作為研究對象，該振動狀態(tài)傳到P點(diǎn)所需的時(shí)間再加一個周期即為所求時(shí)間，則：

△x2=0.96m﹣0.18m=0.78m

t2= +T= s+0.4s=1.7s

設(shè)波最右端傳到P處所需時(shí)間為t3，有：

t3= =1.2s

所以從質(zhì)點(diǎn)P起振到第二次到達(dá)波谷歷時(shí)

△t=t2﹣t3=1.7s﹣1.2s=0.5s，相當(dāng)于

所以P通過路程為5A=0.25 m

此時(shí)刻質(zhì)點(diǎn)P的位移為﹣5 cm

答：經(jīng)過0.5s時(shí)間，P質(zhì)點(diǎn)第二次到達(dá)波谷．P質(zhì)點(diǎn)第二次到達(dá)波谷時(shí)，P質(zhì)點(diǎn)通過的路程及該時(shí)刻的位移分別為：0.25m和﹣5cm．

【解析】首先據(jù)圖得出波長和振幅，據(jù)波速公式求周期；再利用傳播距離與波速的關(guān)系求解；利用質(zhì)點(diǎn)的振動情況分析其路程和位移．由波形圖可知，波長λ=0.24m，波上質(zhì)點(diǎn)振動的振幅為A=5cm，波上質(zhì)點(diǎn)振動的周期為：T= = =0.4s
【考點(diǎn)精析】關(guān)于本題考查的波的圖象和波長、波速和頻率的關(guān)系，需要了解從圖像可以直接讀出振幅；從圖像可以直接讀出波長；可求任一點(diǎn)在該時(shí)刻相對平衡位置的位移（包括大小和方向） ；在波速方向已知（或已知波源方位）時(shí)可確定各質(zhì)點(diǎn)在該時(shí)刻的振動方向；可以確定各質(zhì)點(diǎn)振動的加速度方向（加速度總是指向平衡位置）；振動在一個周期里在介質(zhì)中傳播的距離等于一個波長；機(jī)械波的傳播速率由介質(zhì)決定，與波源無關(guān)；波的頻率始終等于波源的振動頻率，與介質(zhì)無關(guān)；三者關(guān)系:v=λf才能得出正確答案．