一平面简谐波表达式为 y=-0.05sin(2pi x-pi t) (SI)。则该波的频率 v (Hz),波速 u (m/s) 及波线上各点振动的振幅 A (m) 依次为A. 1/2,1/2,0.05。B. 1/2,1/2,-0.05。C. 1/2,1,-0.05。D. 2,2,0.05。
A. $1/2$,$1/2$,$0.05$。
B. $1/2$,$1/2$,$-0.05$。
C. $1/2$,$1$,$-0.05$。
D. $2$,$2$,$0.05$。
题目解答
答案
解析
本题考查平面简谐波表达式的相关知识,解题思路思路是将给定的平面简谐波表达式与标准表达式的标准形式进行对比,从而得出波的频率、波速和振幅。
平面简谐波的标准表达式为$y = A\cos(\omega t - kx+\varphi)$,也可写成$y = Asin(\omega t - kx+\varphi+\frac{\pi}{2})$ ,其中$A$为振幅,$\omega$为角频率,$k$为波数,$\varphi$为初相位。
已知平面简谐波表达式为$y=-0.05\sin(2\pi x-\pi t)$,根据诱导公式$\sin(\alpha+\pi)=-\sin\alpha$,可将其变形为$y = 0.05\sin(2\pi x-\pi t+\pi)$。
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求振幅$A$:
与标准表达式对比可知,振幅$A = 0.05m$。 -
求频率$\nu$
根据角频率$\omega$与频率$\nu$的关系$\omega = 2\pi\nu$,在表达式$y = 0.05\sin(2\pi x-\pi t+\pi)$中,$\omega=\pi$,则$\pi = 2\pi\nu$,
求解$\nu$:
$\begin{align*}2\pi\nu&=\pi\\\nu&=\frac{\pi}{2\pi}\\\nu&=\frac{1}{2}Hz\end{align*$ -
求波速$u$
波数$k$与波长$\lambda$的关系为$k=\frac{2\pi}{\lambda}$,在$y = 0.05\sin(2\pi x-\pi t+\pi)$中,$k = 2\pi$,则$2\pi=\frac{2\pi}{\lambda}$,
求解$\lambda$:
$\begin{align*}2\pi&=\frac{2\pi}{\lambda}\\\lambda&=1m\end{align*}$
又因为波速$u=\lambda\nu$,将$\lambda = 1m$,$\nu=\frac{1}{2}Hz$代入可得:
$u = 1\times\frac{1}{2}=\frac{1}{2}m/s$