题目
10.-|||-两同方向同频率的简谐振动的振动方程为 _(1)=6cos (5t+dfrac (pi )(2)) (SI), _(2)=2cos (5t-dfrac (pi )(2))-|||-(SI),则它们的合振动的振动方程应为-|||-A =8cos (5t-pi )(SI)-|||-B =4cos (5t+dfrac (pi )(2))(sin t)-|||-C =4cos (10t+dfrac (pi )(2)) (SI )-|||-D =4cos 5t(S1)

题目解答
答案

解析
考查要点:本题考查同方向同频率简谐振动的合成,需要掌握相位差的处理和余弦函数的相位变换公式。
解题核心思路:
- 统一相位:将两个振动的相位调整为相同形式,利用余弦函数的相位变换公式(如$\cos(\theta \pm \pi) = -\cos\theta$)。
- 合并系数:将相同相位的余弦项系数相加,得到合振动的振幅和相位。
破题关键点:
- 识别两个振动的相位差为$\pi$,通过相位变换公式简化表达式。
- 正确应用余弦函数的奇偶性(如$\cos(\theta - \pi/2) = \sin\theta$)或直接合并同类项。
步骤1:统一相位
将$x_2$的相位调整为与$x_1$相同:
$x_2 = 2\cos(5t - \frac{\pi}{2}) = 2\cos\left[(5t + \frac{\pi}{2}) - \pi\right]$
利用公式$\cos(\theta - \pi) = -\cos\theta$,得:
$x_2 = 2 \cdot (-\cos(5t + \frac{\pi}{2})) = -2\cos(5t + \frac{\pi}{2})$
步骤2:合并振动方程
将$x_1$和$x_2$相加:
$x_1 + x_2 = 6\cos(5t + \frac{\pi}{2}) - 2\cos(5t + \frac{\pi}{2}) = 4\cos(5t + \frac{\pi}{2})$
结论:合振动的振幅为$4$,相位为$\frac{\pi}{2}$,对应选项B。