题目
机械波的表达式为y=0.05cos(6mathrm(pi )t+0.06pi x),式中y和x的单位为m,t的单位为s,则A. 波长为5mB. 波速为10mcdot (s)^-1C. 周期为dfrac(1)(3)sD. 波沿x轴正方向传播
机械波的表达式为$y=0.05cos(6\mathrm{\pi }t+0.06\pi x)$,式中y和x的单位为m,t的单位为s,则
A. 波长为5m
B. 波速为$10m\cdot {s}^{-1}$
C. 周期为$\dfrac{1}{3}s$
D. 波沿x轴正方向传播
题目解答
答案
C. 周期为$\dfrac{1}{3}s$
解析
步骤 1:确定波的参数
给定的机械波表达式为$y=0.05\cos(6\pi t+0.06\pi x)$。根据波动方程的标准形式$y=A\cos(\omega t \pm kx + \varphi)$,可以确定振幅$A=0.05m$,角频率$\omega=6\pi rad/s$,波数$k=0.06\pi rad/m$。由于$\omega=2\pi f$,其中$f$是频率,可以计算出频率$f=\frac{\omega}{2\pi}=\frac{6\pi}{2\pi}=3Hz$。因此,周期$T=\frac{1}{f}=\frac{1}{3}s$。波速$u=\frac{\omega}{k}=\frac{6\pi}{0.06\pi}=100m/s$。波长$\lambda=\frac{u}{f}=\frac{100}{3}m\approx 33.3m$。
步骤 2:确定波的传播方向
由于波动方程中的相位项为$6\pi t+0.06\pi x$,即$\omega t + kx$,说明波沿x轴负方向传播。
步骤 3:验证选项
A. 波长为5m,错误,因为计算出的波长约为33.3m。
B. 波速为$10m\cdot s^{-1}$,错误,因为计算出的波速为100m/s。
C. 周期为$\frac{1}{3}s$,正确,因为计算出的周期为$\frac{1}{3}s$。
D. 波沿x轴正方向传播,错误,因为波沿x轴负方向传播。
给定的机械波表达式为$y=0.05\cos(6\pi t+0.06\pi x)$。根据波动方程的标准形式$y=A\cos(\omega t \pm kx + \varphi)$,可以确定振幅$A=0.05m$,角频率$\omega=6\pi rad/s$,波数$k=0.06\pi rad/m$。由于$\omega=2\pi f$,其中$f$是频率,可以计算出频率$f=\frac{\omega}{2\pi}=\frac{6\pi}{2\pi}=3Hz$。因此,周期$T=\frac{1}{f}=\frac{1}{3}s$。波速$u=\frac{\omega}{k}=\frac{6\pi}{0.06\pi}=100m/s$。波长$\lambda=\frac{u}{f}=\frac{100}{3}m\approx 33.3m$。
步骤 2:确定波的传播方向
由于波动方程中的相位项为$6\pi t+0.06\pi x$,即$\omega t + kx$,说明波沿x轴负方向传播。
步骤 3:验证选项
A. 波长为5m,错误,因为计算出的波长约为33.3m。
B. 波速为$10m\cdot s^{-1}$,错误,因为计算出的波速为100m/s。
C. 周期为$\frac{1}{3}s$,正确,因为计算出的周期为$\frac{1}{3}s$。
D. 波沿x轴正方向传播,错误,因为波沿x轴负方向传播。