一平面简谐横波在一均匀的弹性介质沿x轴正向中传播,该波的波函数为y=Acos[2pi(ut-x)/lambda],其中A、u、lambda均为大于零的常量,则()A. 该波的波速为uB. 该波的波速为u/lambdaC. 该波的波速为u/AD. ulambda
A. 该波的波速为$u$
B. 该波的波速为$u/\lambda$
C. 该波的波速为$u/A$
D. $u\lambda$
题目解答
答案
解析
本题本题考查平面简谐横波的波函数相关知识,解题思路是通过对比标准的平面简谐横波波函数形式,找出波速的表达式。
1. 明确平面简谐横波波函数的标准形式
平面简谐横波沿$x$轴正方向传播的波函数的标准形式为$y = A\cos\left[2\pi\left(\frac{t}{T}-\frac{x}{\lambda}\right)$\right]),其中$A$是振幅,$T$是周期,$\lambda$是波长。
波速$v$、周期$T$和波长$\lambda$之间的关系为$v=\frac{\lambda}{T}$。
2. 对给定的波函数进行变形
已知波函数为$y = A\cos\left[2\pi(\frac{ut - x}{\lambda})]=A\cos\left[2\pi\left(\frac{t}{\frac{\lambda}{u}}-\frac{x}{\lambda}\right)\right]$。
3. 对比标准形式确定波速
将变形后的波函数$y = A\cos\left[2\pi\left(\frac{t}{\frac{\lambda}{u}}frac{x}{\lambda}\right)\right]$与标准形式$y = A\cos\left[2\pi\left(\frac{t}{T}-\frac{x}{\lambda}\right)\right]$对比可得,$1)式中\(\frac{\lambda}{u}$相当于标准形式中的$T$,即$T = \frac{\lambda}{u}$。
根据波速$v$、周期$T$和波长$\lambda$的关系$2)\(v=\fraclambda}{T}$,把$T = \fraclambda}{u}$代入可得:
$v=\frac{\lambda}{\frac{\lambda}{u}}$
根据分数除法法则,除以一个分数等于乘以它的倒数,则$v=\frac{\frac{\lambda}{\frac{\lambda}{u}}=\lambda\times\frac{u}{\lambda}=u$。
所以该波的波速为$3)\(u$。