题目
一平面简谐波沿x轴负方向传播,其振幅A=0.01m,频率v=550Hz,波速u=330m/s。若t=0时,坐标原点处的质点达到负的最大位移,则此波的波函数为()。A. y=0.01cos[2π(550t+1.67x)+π]B. y=0.01cos[2π(550t-1.67x)+π]C. y=0.01cos[2π(550t+1.67x)-π/2]D. y=0.01cos[2π(550t-1.67x)-π/2]
一平面简谐波沿x轴负方向传播,其振幅A=0.01m,频率v=550Hz,波速u=330m/s。若t=0时,坐标原点处的质点达到负的最大位移,则此波的波函数为()。
A. y=0.01cos[2π(550t+1.67x)+π]
B. y=0.01cos[2π(550t-1.67x)+π]
C. y=0.01cos[2π(550t+1.67x)-π/2]
D. y=0.01cos[2π(550t-1.67x)-π/2]
题目解答
答案
A. y=0.01cos[2π(550t+1.67x)+π]
解析
步骤 1:确定波函数的一般形式
平面简谐波的波函数一般形式为:y = A cos(ωt ± kx + φ),其中A是振幅,ω是角频率,k是波数,φ是初相位。根据题目,波沿x轴负方向传播,因此波函数中应使用“+”号,即y = A cos(ωt + kx + φ)。
步骤 2:计算角频率和波数
角频率ω = 2πv,其中v是频率。波数k = 2π/λ,其中λ是波长。波长λ = u/v,其中u是波速。因此,k = 2πv/u。将v = 550 Hz和u = 330 m/s代入,得到k = 2π * 550 / 330 = 10π / 3 ≈ 10.472 / 3 ≈ 3.4907 ≈ 1.67 rad/m。
步骤 3:确定初相位
题目中提到t=0时,坐标原点处的质点达到负的最大位移,即y = -A。代入波函数y = A cos(ωt + kx + φ),得到-A = A cos(φ),即cos(φ) = -1。因此,φ = π。
平面简谐波的波函数一般形式为:y = A cos(ωt ± kx + φ),其中A是振幅,ω是角频率,k是波数,φ是初相位。根据题目,波沿x轴负方向传播,因此波函数中应使用“+”号,即y = A cos(ωt + kx + φ)。
步骤 2:计算角频率和波数
角频率ω = 2πv,其中v是频率。波数k = 2π/λ,其中λ是波长。波长λ = u/v,其中u是波速。因此,k = 2πv/u。将v = 550 Hz和u = 330 m/s代入,得到k = 2π * 550 / 330 = 10π / 3 ≈ 10.472 / 3 ≈ 3.4907 ≈ 1.67 rad/m。
步骤 3:确定初相位
题目中提到t=0时,坐标原点处的质点达到负的最大位移,即y = -A。代入波函数y = A cos(ωt + kx + φ),得到-A = A cos(φ),即cos(φ) = -1。因此,φ = π。