题目
两个同频率同方向等振幅的简谐振动合成后振幅为√2A,则两个振的相位差为( ) A.π3 B.无法确定 C.2π D.π2
两个同频率同方向等振幅的简谐振动合成后振幅为√2A,则两个振的相位差为( )
- A.π3
- B.无法确定
- C.2π
- D.π2
题目解答
答案
D
解析
步骤 1:理解简谐振动的合成
两个同频率、同方向、等振幅的简谐振动可以表示为:
x1 = A cos(ωt + φ1)
x2 = A cos(ωt + φ2)
其中,A是振幅,ω是角频率,φ1和φ2是初相位。
步骤 2:计算合成振动的振幅
合成振动的位移为:
x = x1 + x2 = A cos(ωt + φ1) + A cos(ωt + φ2)
利用三角函数的和差化积公式,可以得到:
x = 2A cos((φ1 - φ2)/2) cos(ωt + (φ1 + φ2)/2)
合成振动的振幅为:
A' = 2A |cos((φ1 - φ2)/2)|
题目中给出合成振动的振幅为√2A,因此:
√2A = 2A |cos((φ1 - φ2)/2)|
|cos((φ1 - φ2)/2)| = √2/2
cos((φ1 - φ2)/2) = ±√2/2
步骤 3:求解相位差
根据cos((φ1 - φ2)/2) = ±√2/2,可以得到:
(φ1 - φ2)/2 = π/4 或 (φ1 - φ2)/2 = -π/4
因此,相位差为:
φ1 - φ2 = π/2 或 φ1 - φ2 = -π/2
两个同频率、同方向、等振幅的简谐振动可以表示为:
x1 = A cos(ωt + φ1)
x2 = A cos(ωt + φ2)
其中,A是振幅,ω是角频率,φ1和φ2是初相位。
步骤 2:计算合成振动的振幅
合成振动的位移为:
x = x1 + x2 = A cos(ωt + φ1) + A cos(ωt + φ2)
利用三角函数的和差化积公式,可以得到:
x = 2A cos((φ1 - φ2)/2) cos(ωt + (φ1 + φ2)/2)
合成振动的振幅为:
A' = 2A |cos((φ1 - φ2)/2)|
题目中给出合成振动的振幅为√2A,因此:
√2A = 2A |cos((φ1 - φ2)/2)|
|cos((φ1 - φ2)/2)| = √2/2
cos((φ1 - φ2)/2) = ±√2/2
步骤 3:求解相位差
根据cos((φ1 - φ2)/2) = ±√2/2,可以得到:
(φ1 - φ2)/2 = π/4 或 (φ1 - φ2)/2 = -π/4
因此,相位差为:
φ1 - φ2 = π/2 或 φ1 - φ2 = -π/2