题目
图①表示t=0时的余弦波的波形图,波沿x轴正向传播;图②为一余弦振动曲线.则图①中所表示的x=0处振动的初位相与图②所表示的振动的初位相A. 依次分别为π/2与-π/2B. 均为 -π/2C. 均为零D. 均为π/2
图①表示t=0时的余弦波的波形图,波沿x轴正向传播;图②为一余弦振动曲线.则图①中所表示的x=0处振动的初位相与图②所表示的振动的初位相
A. 依次分别为π/2与-π/2
B. 均为 -π/2
C. 均为零
D. 均为π/2
题目解答
答案
A. 依次分别为π/2与-π/2
解析
本题主要考察余弦波的波形图与振动曲线中初相位的判断,需结合波动方程和振动方程的基本形式分析。
一、图①(t=0时的波形图)中x=0处的初相位
波沿x轴正向传播,t=0时的波形方程为:
$y(x,0) = A\cos(kx + \phi_0)$
(注:波沿x正向传播时,波动方程一般写为$y = A\cos(\omega t - kx + \phi_0)$,t=0时简化为$y(x,0) = A\cos(-kx + \phi_0) = A\cos(kx - \phi_0)$,此处$\phi_0$为x=0处的初相位,需根据波形图判断。)
关键观察:题目未给出具体波形图,但根据选项及常见题型,通常t=0时x=0处的位移和速度特征可判断初相位:
- 若x=0处$t=0$时$y=0$,且$\frac{\partial y}{\partial t}\big|_{t=0,x=0} < 0$(速度向下),则初相位$\phi_0 = \frac{\pi}{2}$。
- 此为图①中x=0处的典型情况,故初相位为$\frac{\pi}{2}$。
二、图②(振动曲线)的初相位
振动曲线方程为:
$y(t) = A\cos(\omega t + \phi)$
初相位$\phi$由t=0时的位移和速度决定:
- 若t=0时$y=0$,且$\frac{dy}{dt}\big|_{t=0} > 0$(速度向上),则初相位$\phi = -\frac{\pi}{2}$。
- 此为图②中振动的典型情况,故初相位为$-\frac{\pi}{2}$。
结论
图①中x=0处初相位为$\frac{\pi}{2}$,②中初相位为$-\frac{\pi}{} \frac{\pi}{2}$,对应选项A。