题目
一简谐横波沿Ox轴传播.若Ox轴上P1和P2两点相距λ8(其中λ为该波的波长),则在波的传播过程中,这两点振动速度的( )A. 方向总是相同B. 方向总是相反C. 方向有时相同,有时相反.D. 大小总是不相等.
一简谐横波沿Ox轴传播.若Ox轴上P1和P2两点相距λ8(其中λ为该波的波长),则在波的传播过程中,这两点振动速度的( )
A. 方向总是相同
B. 方向总是相反
C. 方向有时相同,有时相反.
D. 大小总是不相等.
题目解答
答案
C. 方向有时相同,有时相反.
解析
考查要点:本题主要考查简谐波中质点振动速度方向的判断,关键在于理解相位差对速度方向的影响。
解题核心思路:
- 确定相位差:两质点间距为$\lambda/8$,对应相位差$\Delta \phi = \frac{2\pi}{\lambda} \cdot \frac{\lambda}{8} = \frac{\pi}{4}$。
- 分析速度关系:速度方向由位移变化率决定,且速度相位比位移相位超前$\frac{\pi}{2}$。因此,两质点速度的相位差仍为$\frac{\pi}{4}$。
- 判断方向关系:当相位差为$\frac{\pi}{4}$时,两质点的速度方向会随时间交替出现相同或相反的情况。
破题关键点:
- 相位差与速度方向的关系:相位差不为$\pi$的整数倍时,速度方向会周期性变化。
相位差计算
两质点间距$\Delta x = \frac{\lambda}{8}$,相位差为:
$\Delta \phi = \frac{2\pi}{\lambda} \cdot \Delta x = \frac{2\pi}{\lambda} \cdot \frac{\lambda}{8} = \frac{\pi}{4}.$
速度方向分析
- 速度与位移的关系:速度是位移对时间的导数,相位超前位移$\frac{\pi}{2}$。
- 速度相位差:两质点速度的相位差仍为$\frac{\pi}{4}$。
- 方向变化规律:
当相位差为$\frac{\pi}{4}$时,两质点的速度方向会随时间交替出现相同或相反的情况。例如:- 当质点$P_1$速度为正最大时,$P_2$速度为正(方向相同);
- 当质点$P_1$速度为零时,$P_2$速度可能为正或负(方向不同)。
结论:两质点振动速度方向有时相同,有时相反。