题目
有两个振动: x1 = A1cos wt,x2 = A2sin wt,且A2 A. A1 - A2B. (A_1^2 + A_2^2)^(1)/(2)C. (A_1^2 - A_2^2)^(1)/(2)D. A1 + A2
有两个振动: $x1 = A1\cos wt$,$x2 = A2\sin wt$,且$A2 < A1$. 则合成振动的振幅为
A. $A1 - A2$
B. $\left(A_1^2 + A_2^2\right)^{\frac{1}{2}}$
C. $\left(A_1^2 - A_2^2\right)^{\frac{1}{2}}$
D. $A1 + A2$
题目解答
答案
B. $\left(A_1^2 + A_2^2\right)^{\frac{1}{2}}$
解析
步骤 1:理解振动的数学表达式
两个振动的数学表达式分别为:$x_{1}=A_{1}\cos\omega t$ 和 $x_{2}=A_{2}\sin\omega t$。其中,$A_{1}$ 和 $A_{2}$ 分别是两个振动的振幅,$\omega$ 是角频率,$t$ 是时间。
步骤 2:合成振动的表达式
两个振动的合成可以表示为:$x = x_{1} + x_{2} = A_{1}\cos\omega t + A_{2}\sin\omega t$。为了简化这个表达式,我们可以将其转换为一个单个的正弦或余弦函数的形式。
步骤 3:计算合成振动的振幅
任意形式的简谐振动可以表示为$A\cos(\omega t + \phi)$,其中$A$是振幅,$\phi$是初相位。为了将$x = A_{1}\cos\omega t + A_{2}\sin\omega t$转换为这种形式,我们可以利用振幅的计算方法。振幅$A$可以通过下面的公式计算:\[A = \sqrt{A_{1}^{2} + A_{2}^{2} + 2A_{1}A_{2}\cos(\phi_{1} - \phi_{2})}\] 在这个特定的问题中,$x_{1}$的初相位$\phi_{1} = 0$(因为它是$\cos\omega t$的形式),$x_{2}$的初相位$\phi_{2} = -\frac{\pi}{2}$(因为它是$\sin\omega t$的形式,而$\sin\omega t = \cos(\omega t - \frac{\pi}{2})$)。因此,$\phi_{1} - \phi_{2} = \frac{\pi}{2}$,$\cos(\phi_{1} - \phi_{2}) = \cos\frac{\pi}{2} = 0$。 所以,合成振动的振幅简化为:\[A = \sqrt{A_{1}^{2} + A_{2}^{2} + 2A_{1}A_{2}\cdot0} = \sqrt{A_{1}^{2} + A_{2}^{2}}\]
两个振动的数学表达式分别为:$x_{1}=A_{1}\cos\omega t$ 和 $x_{2}=A_{2}\sin\omega t$。其中,$A_{1}$ 和 $A_{2}$ 分别是两个振动的振幅,$\omega$ 是角频率,$t$ 是时间。
步骤 2:合成振动的表达式
两个振动的合成可以表示为:$x = x_{1} + x_{2} = A_{1}\cos\omega t + A_{2}\sin\omega t$。为了简化这个表达式,我们可以将其转换为一个单个的正弦或余弦函数的形式。
步骤 3:计算合成振动的振幅
任意形式的简谐振动可以表示为$A\cos(\omega t + \phi)$,其中$A$是振幅,$\phi$是初相位。为了将$x = A_{1}\cos\omega t + A_{2}\sin\omega t$转换为这种形式,我们可以利用振幅的计算方法。振幅$A$可以通过下面的公式计算:\[A = \sqrt{A_{1}^{2} + A_{2}^{2} + 2A_{1}A_{2}\cos(\phi_{1} - \phi_{2})}\] 在这个特定的问题中,$x_{1}$的初相位$\phi_{1} = 0$(因为它是$\cos\omega t$的形式),$x_{2}$的初相位$\phi_{2} = -\frac{\pi}{2}$(因为它是$\sin\omega t$的形式,而$\sin\omega t = \cos(\omega t - \frac{\pi}{2})$)。因此,$\phi_{1} - \phi_{2} = \frac{\pi}{2}$,$\cos(\phi_{1} - \phi_{2}) = \cos\frac{\pi}{2} = 0$。 所以,合成振动的振幅简化为:\[A = \sqrt{A_{1}^{2} + A_{2}^{2} + 2A_{1}A_{2}\cdot0} = \sqrt{A_{1}^{2} + A_{2}^{2}}\]