9.沿着相反方向传播的两列相干波,其波动方程为 _(1)=Acos 2pi (vt-dfrac (x)(lambda )) _(2)=-|||-cos 2pi (vt+dfrac (x)(lambda )) ,叠加后形成的驻波中,波节的位置坐标为 __

题目解答
答案

解析
考查要点:本题考查驻波的形成条件及波节位置的计算,需要掌握波的叠加原理和驻波的特性。
解题核心思路:
- 叠加两列波,利用余弦加法公式化简表达式,得到驻波的总振动形式。
- 分析振幅函数,确定振幅为零的条件,即波节的位置。
- 解三角方程,结合余弦函数的零点规律,得到波节的坐标表达式。
破题关键点:
- 驻波的振幅函数为 $2A\cos\left(\dfrac{2\pi x}{\lambda}\right)$,其零点对应波节位置。
- 余弦函数为零的条件是 $\dfrac{2\pi x}{\lambda} = \dfrac{\pi}{2} + k\pi$($k$ 为整数),需注意通解的表达形式。
两列波的波动方程分别为:
$y_1 = A\cos\left[2\pi\left(vt - \dfrac{x}{\lambda}\right)\right], \quad y_2 = A\cos\left[2\pi\left(vt + \dfrac{x}{\lambda}\right)\right]$
叠加后总振动:
$y = y_1 + y_2 = A\cos\left[2\pi\left(vt - \dfrac{x}{\lambda}\right)\right] + A\cos\left[2\pi\left(vt + \dfrac{x}{\lambda}\right)\right]$
应用余弦加法公式:
$\cos\alpha + \cos\beta = 2\cos\left(\dfrac{\alpha - \beta}{2}\right)\cos\left(\dfrac{\alpha + \beta}{2}\right)$
代入 $\alpha = 2\pi\left(vt - \dfrac{x}{\lambda}\right)$,$\beta = 2\pi\left(vt + \dfrac{x}{\lambda}\right)$,得:
$y = 2A\cos\left(\dfrac{2\pi x}{\lambda}\right)\cos(2\pi vt)$
振幅函数为 $2A\cos\left(\dfrac{2\pi x}{\lambda}\right)$,波节要求振幅为零:
$\cos\left(\dfrac{2\pi x}{\lambda}\right) = 0$
解方程:
$\dfrac{2\pi x}{\lambda} = \dfrac{\pi}{2} + k\pi \quad (k = 0, \pm1, \pm2, \dots)$
化简得:
$x = \pm(2k + 1)\dfrac{\lambda}{4} \quad (k = 0, 1, 2, \dots)$