如图所示是一列沿x轴正方向传播的简谐横波在t=0时刻的波形图,已知波的传播速度v=2m/s.要求:
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解题思路:(1)根据上下坡法知,x=1.0m处的质点初始时刻向上振动,通过图象得出波长、振幅,根据波速和波长求出周期,从而得出圆频率,写出振动的函数表达式.

(2)抓住质点在一个周期内的路程等于4倍的振幅求出质点在0~4.5s内通过的路程.通过波的周期性,求出t=4.5s时的位移.

(3)先确定△t=4.5s与周期T的关系,再结合波形图的周期性作图.

(1)波长λ=2.0m,周期T=[λ/v]=[2m/2m/s]=1.0s,振幅A=5cm.

则ω=[2π/T]=2π rad/s.

x=1.0m处质点图示时刻位移为零且向+y方向运动,故x=1.0m处质点振动的函数表达式为:

y=5sin2πt(cm).

(2)n=[t/T]=[4.5s/1s]=4.5,

则4.5s内路程:

s=n×4A=4.5×4×5cm=90cm

x=2.5m处质点在t=0时位移y=5cm.

则经过4个周期后与初始时刻相同,经过4.5个周期后该质点位移y=-5cm.

(3)[△t/T=

4.5s

1s]=4.5

故波形图与原图反向,如图所示:

答:(1)x=1.0m处质点振动的函数表达式y=5sin2πt(cm).

(2)x=2.5m处质点在0~4.5s内通过的路程为90cm,t=4.5s时的位移为-5cm.

(3)t=4.5s时的波形图如图所示.

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: 解决本题的关键知道波速、波长、周期以及圆频率的关系,知道波的周期性,以及知道质点在一个周期内的路程等于4倍的振幅.