题目
表达式为 y = A cos (at - bx)(a、b 为正值常量)的一平面简谐波,其()A. 波的频率为 aB. 波的传播方向为 x 轴正方向C. 波长为 pi / bD. 波的周期为 a / (2pi)
表达式为 $y = A \cos (at - bx)$($a$、$b$ 为正值常量)的一平面简谐波,其()
A. 波的频率为 $a$
B. 波的传播方向为 $x$ 轴正方向
C. 波长为 $\pi / b$
D. 波的周期为 $a / (2\pi)$
题目解答
答案
B. 波的传播方向为 $x$ 轴正方向
解析
本题考查平面简谐波表达式的相关知识,解题思路是根据平面简谐波的标准表达式,分析给定表达式中各参数的物理意义,进而判断波的频率、传播方向、波长和周期。
1. 回顾平面简谐波的标准表达式表达式
平面简谐波沿$x$轴正方向传播的表达式为$y = A\cos(\omega t - kx+\varphi)$,沿$x$轴负方向传播的表达式为$y = A\cos(\omega t + kx + varphi)$,其中$A$为振幅,$\omega$为角频率,$k$为波数,$\(t$为时间,$x$为位置坐标)。
2. 分析给定表达式$y = A$ $A \cos (at - bx)$
- 判断波的传播方向:
在表达式$y = A \cos (at - bx)$中,$t$和$x$的系数符号相反,与沿$x$轴正方向传播的标准表达式$y = A\cos(\omega t - kx)$形式一致,所以波的传播方向为\正方向。 - 计算波的频率、周期、波长:
- 频率和周期:
角频率$\omega$与频率$f$的关系为$\omega = 2\pi f$,周期$T$与角频率$\omega$的关系为$T=\frac{2\pi}{\omega}$。
在表达式$y = A \cos (at - bx)$中,$\omega = a$,则频率$f=\frac{\omega}{2\pi}=\frac{a}{2\pi}$,周期$T = \frac{2\pi}{\omega}=\frac{2\pi}{a}$。 - 波长:
波数$k$与波长$\lambda$的关系为$k=\frac{2\pi}{\lambda}$。
在表达式$y = A \cos (at - bx)$中,$k = b$,则$\lambda=\frac{2\pi}{b}$。
- 频率和周期:
3. 对各选项进行分析
- 选项A:
频率$f=\frac{a}{2\pi}=\frac{a}{2\pi}\neq a$,所以选项A错误。 - 选项B:
由前面分析可知波的传播方向为$x$轴正方向,所以选项B正确。 - 选项C:
波长$\lambda=\frac{2\pi}{k}=\frac{2\pi}{b}\neq\frac{\pi}{b}$,所以选项C错误。 - 选项D:
周期$T = \frac{2\pi}{\omega}=\frac{2\pi}{a}\neq\frac{a}{2\pi}$,所以选项D错误。