题目
在长为L,一端固定,一端自由的悬空细杆上形成驻波,则此驻波的基频波(波长最长的波)的波长为( )A. L2B. LC. 2LD. 4L
在长为L,一端固定,一端自由的悬空细杆上形成驻波,则此驻波的基频波(波长最长的波)的波长为( )
A. L2
B. L
C. 2L
D. 4L
题目解答
答案
D. 4L
解析
考查要点:本题主要考查驻波在不同边界条件下的波长计算,特别是一端固定、一端自由的杆的振动模式。
解题核心思路:
驻波的形成由边界条件决定。固定端为节点(质点振动为零),自由端为抗节点(振幅最大)。基频波对应波长最长的情况,需根据两端的边界条件确定波长与杆长的关系。
破题关键点:
- 固定端是节点,自由端是抗节点。
- 基频波的振动模式中,杆长对应四分之一波长(即 $L = \frac{\lambda}{4}$)。
- 由此可得基频波波长 $\lambda = 4L$。
边界条件分析
- 固定端:约束条件导致此处为节点(质点无法移动)。
- 自由端:无约束,此处为抗节点(振幅最大)。
波长与杆长关系
基频波是最低阶驻波,振动模式为:
- 固定端(节点)到自由端(抗节点)的距离为 $\frac{\lambda}{4}$。
- 因此,杆长 $L = \frac{\lambda}{4}$,解得 $\lambda = 4L$。