题目
21一驻波方程为y=0.02cos20xcos750t(SI),求(1)形成此驻波的两列行波的振幅和波速;(2)相邻两波节间距离
21一驻波方程为y=0.02cos20xcos750t(SI),求
(1)形成此驻波的两列行波的振幅和波速;
(2)相邻两波节间距离
题目解答
答案

解析
本题主要考查驻波方程的相关知识,解题的关键在于将给定的驻波方程与标准驻波方程进行对比,从而得出所需的物理量。
(1)求形成此驻波的两列行波的振幅和波速
- 求振幅:
驻波方程的标准形式为$y = 2A\cos\frac{2\pi x}{\lambda}\cos2\pi\nu t$,其中$A$为形成驻波的两列行波的振幅。
已知驻波方程为$y = 0.02\cos20x\cos750t$,与标准形式对比可得$2A = 0.02$,则$A=\frac{0.02}{2}=0.01m$。 - 求波速:
同样根据标准驻波方程$y = 2A\cos\frac{2\pi x}{\lambda}\cos2\pi\nu t$,对比$y = 0.02\cos20x\cos750t$可得:- 由$2\pi\nu = 750$,可求出频率$\nu=\frac{750}{2\pi}Hz$。
- 由$\frac{2\pi}{\lambda}=20$,可求出波长$\lambda=\frac{2\pi}{20}m$。
根据波速公式$u = \lambda\nu$,将$\lambda=\frac{2\pi}{20}m$和$\nu=\frac{750}{2\pi}Hz$代入可得:
$\begin{align*} u&=\frac{2\pi}{20}\times\frac{750}{2\pi}\\ &=\frac{750}{20}\\ &= 37.5m/s \end{align*}$
(2)求相邻两波节间距离
根据波速、波长和频率的关系$u = \lambda\nu$,可得波长$\lambda=\frac{u}{\nu}$。
将$u = 37.5m/s$和$\nu=\frac{750}{2\pi}Hz$代入可得:
$\begin{align*}\lambda&=\frac{37.5}{\frac{750}{2\pi}}\\&=37.5\times\frac{2\pi}{750}\\&=\frac{2\pi}{20}\\&= 0.1\pi\\&\approx0.314m\end{align*}$
相邻两波节间的距离为半个波长,即$\Delta x=\frac{\lambda}{2}=\frac{0.1\pi}{2}=0.05\pi\approx0.157m$。