题目
1.判断题一个质点参与两个同向且频率相同的两个简谐振动,其合成的振动仍然是简谐振动。()A. 对B. 错
1.判断题
一个质点参与两个同向且频率相同的两个简谐振动,其合成的振动仍然是简谐振动。()
A. 对
B. 错
题目解答
答案
A. 对
解析
考查要点:本题考查两个同向同频率简谐振动的合成规律,关键在于理解频率相同时振动的叠加特性。
解题核心思路:
当两个简谐振动的频率相同且方向相同时,它们的合成振动仍为简谐振动。此时,两个振动的相位差恒定,可通过矢量相加确定合成后的振幅和相位,结果仍保持简谐振动的形式。
破题关键点:
- 频率相同是保证合成后振动仍为简谐振动的必要条件。
- 同向振动允许直接叠加,避免了方向不同导致的复杂轨迹(如椭圆)。
设两个同向且同频率的简谐振动分别为:
$x_1 = A_1 \cos(\omega t + \phi_1), \quad x_2 = A_2 \cos(\omega t + \phi_2)$
步骤1:叠加振动表达式
合成振动为两振动的代数和:
$x = x_1 + x_2 = A_1 \cos(\omega t + \phi_1) + A_2 \cos(\omega t + \phi_2)$
步骤2:利用余弦加法公式化简
通过三角恒等式,可将表达式合并为:
$x = A \cos(\omega t + \phi)$
其中,合成振幅为:
$A = \sqrt{A_1^2 + A_2^2 + 2A_1A_2 \cos(\phi_1 - \phi_2)}$
初相位为:
$\phi = \arctan\left(\frac{A_1 \sin\phi_1 + A_2 \sin\phi_2}{A_1 \cos\phi_1 + A_2 \cos\phi_2}\right)$
结论:合成振动仍为简谐振动,频率与原振动相同。