题目
机械波的表达式为 y = 0.05cos(6pi t + 0.06pi x),式中 y 和 x 的单位为 m,t 的单位为 s,则( )A. 波长为 5mB. 波速为 10m/sC. 周期为 (1)/(3)sD. 波沿 x 轴正方向传播
机械波的表达式为 $y = 0.05\cos(6\pi t + 0.06\pi x)$,式中 $y$ 和 $x$ 的单位为 $m$,$t$ 的单位为 $s$,则( )
A. 波长为 $5m$
B. 波速为 $10m/s$
C. 周期为 $\frac{1}{3}s$
D. 波沿 $x$ 轴正方向传播
题目解答
答案
C. 周期为 $\frac{1}{3}s$
解析
本题考查机械波表达式的相关知识,解题思路是将给定的机械波表达式与标准表达式进行对比,从而得出波的相关物理量,再根据这些物理量对各选项进行判断。
机械波的标准表达式为$y = A\cos(\omega t \pm kx)$,其中$A$为振幅,$\omega$为角频率,$k$为波数。
已知机械波的表达式为$y = 0.05\cos(6\pi t + 0.06\pi x)$,与标准表达式对比可得:
- 振幅$A = 0.05m$;
- 角频率$\omega = 6\pi rad/s$;
- 波数$k = 0.06\pi m^{-1}$。
接下来根据相关公式计算各物理量:
- 计算周期$T$:
根据角频率$\omega$与周期$T$的关系$\omega=\frac{2\pi}{T}$,可得$T = \frac{2\pi}{\omega}$。
将$\omega = 6\pi rad/s$代入上式,可得$T = \frac{2\pi}{6\pi}=\frac{1}{3}s$,所以选项C正确。 - 计算波长$\lambda$:
根据波数$k$与波长$\lambda$的关系$k=\frac{2\pi}{\lambda}$,可得$\lambda = \frac{2\pi}{k}$。
将$k = 0.06\pi m^{-1}$代入上式,可得$\lambda = \frac{2\pi}{0.06\pi}=\frac{100}{3}m$,所以选项A错误。 - 计算波速$v$:
根据波速$v$、波长$\lambda$和周期$T$的关系$v = \frac{\lambda}{T}$,将$\lambda = \frac{100}{3}m$,$T = \frac{1}{3}s$代入可得:
$v = \frac{\frac{100}{3}}{\frac{1}{3}} = 100m/s$,所以选项B错误。 - 判断波的传播方向:
在机械波表达式$y = A\cos(\omega t + kx)$中,$t$和$x$的符号相同,波沿$x$轴负方向传播;在$y = A\cos(\omega t - kx)$中,$t$和$x$的符号相反,波沿$x$轴正方向传播。
已知机械波表达式为$y = 0.05\cos(6\pi t + 0.06\pi x)$,$t$和$x$的符号相同,所以波沿$x$轴负方向传播,选项D错误。