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
考查要点:本题主要考查同频率、同方向、等振幅简谐振动的合成规律,特别是振幅合成与相位差的关系。
解题核心思路:
当两个同频率、同方向、等振幅的简谐振动合成时,总振幅由两振动的相位差决定。关键公式为:
$A_{\text{合}} = 2A \cos\left(\frac{\Delta \phi}{2}\right)$
其中,$A$为单个振动的振幅,$\Delta \phi$为两振动的相位差。通过已知总振幅反推相位差。
破题关键点:
- 明确总振幅公式与相位差的关系。
- 代入已知条件,解方程求相位差。
已知两简谐振动的振幅均为$A$,合成后总振幅为$\sqrt{2}A$,代入公式:
$\sqrt{2}A = 2A \cos\left(\frac{\Delta \phi}{2}\right)$
两边同时除以$A$得:
$\sqrt{2} = 2 \cos\left(\frac{\Delta \phi}{2}\right)$
进一步化简:
$\cos\left(\frac{\Delta \phi}{2}\right) = \frac{\sqrt{2}}{2}$
由三角函数值可知:
$\frac{\Delta \phi}{2} = \frac{\pi}{4} \quad \Rightarrow \quad \Delta \phi = \frac{\pi}{2}$
因此,两振动的相位差为$\frac{\pi}{2}$,对应选项D。