一横波沿绳子传播,其波的表达式为 y = 0.05 cos(100pi t - 2pi x) A. x_1 = 0.2 , (m) 和 x_2 = 0.7 , (m) 处的相位差是 piB. x_1 = 0.2 , (m) 和 x_2 = 0.7 , (m) 处的相位差是 pi/2C. x_1 = 0.2 , (m) 和 x_2 = 0.7 , (m) 处的相位差是 pi/3D. x_1 = 0.2 , (m) 和 x_2 = 0.7 , (m) 处的相位差是 pi/4
A. $ x_1 = 0.2 \, \text{m} $ 和 $ x_2 = 0.7 \, \text{m} $ 处的相位差是 $\pi$
B. $ x_1 = 0.2 \, \text{m} $ 和 $ x_2 = 0.7 \, \text{m} $ 处的相位差是 $\pi/2$
C. $ x_1 = 0.2 \, \text{m} $ 和 $ x_2 = 0.7 \, \text{m} $ 处的相位差是 $\pi/3$
D. $ x_1 = 0.2 \, \text{m} $ 和 $ x_2 = 0.7 \, \text{m} $ 处的相位差是 $\pi/4$
题目解答
答案
解析
本题考查机械波中相位差的计算,关键是利用波的表达式确定相位与位置的关系,再通过相位差公式求解。
步骤1:明确波的表达式中相位的形式
波的表达式为 $y = 0.05 \cos(100\pi t - 2\pi x)$,其中相位随位置 $x$ 和时间 $t$ 的变化为 $\phi = 100\pi t - 2\pi x$。
步骤2:计算两点的相位差
对于同一时刻 $t$,两点 $x_1$ 和 $x_2$ 的相位差 $\Delta \phi$ 等于相位表达式中与位置相关的部分之差(时间相关部分相同,抵消):
$\Delta \phi = \left(100\pi t - 2\pi x_2\right) - \left(100\pi t - 2\pi x_1\right) = -2\pi (x_2 - x_1)$
相位差的绝对值为 $|\Delta \phiphi| = 2\pi |x_2 - x_1|$。
步骤3:代入数据计算
已知 $x_1 = 0.2 \, \text{m}$,$x_2 = 0.7 \, \text{m}$,则位置差为:
$|x_2 - x_1| = 0.7 - 0.2 = 0.5 \, \text{m}$
代入相位差公式:
$|\Delta \phi| = 2\pi \ \times0.5 = pi$