内容正文:
振动加强点和减弱点以及个数的判断方法
一、判断两种方法
1.条件判断法:
(1)加强点:同相,Δx=2k·,其中k=0,1,2…
②减弱点:同相,Δx=(2k+1),其中k=0,1,2…
③若反相(步调相反),则上述结论相反
2.现象判断法:
(1)加强点:总是波峰与波峰(或波谷与波谷)相遇
(2)减弱点:若总是波峰与波谷相遇,则为减弱点
二、典型例题
例题1、水面上存在两频率相同振幅均为1cm的两个波源a和b,它们之间的距离为14m(e点位于ab连线的中点处)。两波源从t=0时刻开始同时从平衡位置向上振动,t=4.5s时,水面上第一次观察到如图所示的分布(实线代表波峰,虚线代表波谷)。下列说法正确的是( )
A.波的传播速度为2m/s
B.图中所标c点和d点为振动加强点
C.t=4.5s时,e点处质点刚好经过平衡位置向上振动
D.从t=0到t=4.5s的时间内,e点处质点通过的路程为2cm
针对训练1、图为水面上两列频率相同的波在某时刻的叠加情况,以波源为圆心的两组同心圆弧分别表示同一时刻两列波的波峰(实线)和波谷(虚线),两波源振幅均为,下列说法正确的是( )
A.再过半个周期,质点B振动加强
B.再过半个周期,质点D运动到A处
C.B、C水平方向连线的中点是减弱点
D.质点A在该时刻的位移大小为,再过四分之一个周期,A的位移为0,且A的振动方向垂直水面向下
例题2、在某一均匀介质中有两个机械波源a、b,相距7m,如图所示为两个波源a、b同时开始做简谐运动的振动图像,波源a、b发出的两列波相向传播,波速均为2m/s。下列说法正确的是( ):
A.两列波频率均为2Hz
B.两列波相遇叠加不会发生干涉
C.两列波相遇叠加,在两个波源连线中点振幅为1cm
D.两列波相遇叠加,在两个波源连线上有3个点振幅为3cm
针对训练2、如图所示,x轴上x=6m和x=-6m处有两个波源,在t=0时刻同时开始振动,在同一介质中产生两列振幅不同的简谐横波,t=6s时的波形图如图所示。足够长时间后两波源之间(不包含波源)振动加强点的个数为( )
A.3 B.5 C.7 D.9
三、培优提升练习
1.如图所示,在矩形中,、,C点为AB边的中点,在、处有两个振源,振动方程分别为、,已知两振源产生的两列波在该介质中的传播速度为。则下列说法正确的是( )
A.A点振幅为
B.B点为振动减弱点
C.C点的振幅为
D.的时间内,C点通过的路程为
2.如图,S1、S2是两个频率相同的波源,它们发出的两列简谐横波在空间相遇,图中虚线和实线分别代表某时刻这两列波的波谷和波峰。对于图中的四个点A、B、C和D,振动始终加强的点的个数为( )
A.0 B.1 C.2 D.3
3.如图为一“环腔式”消声器的原理图,可以对高速气流产生的噪声进行降噪。波长为λ的声波沿水平管道自左侧入口进入后分成上下两部分,分别通过通道①、②继续向前传播,在右侧汇聚后噪声减弱,下列说法正确的是( )
A.该消声器是利用波的漫反射原理设计的
B.该消声器对所有频率的声波均能起到降噪效果
C.上下两束波的路程和满足时,降噪效果最好
D.上下两束波的路程和满足时,降噪效果最好
4.在均匀介质中,两波源分别位于和处,产生的简谐横波沿轴相向传播,波速均为。时刻两波源同时开始振动,且振动方程均为,下列说法正确的是( )
A.两波源的起振方向都沿轴负方向
B.时,两列波的第一个波峰在处相遇
C.0~10s内,处的质点运动的路程为8cm
D.形成稳定干涉图样后,轴上两波源间(不含波源)有10个振动加强点
5.如图所示,分别位于纸面内直角三角形的三个顶点上,是两列波的波源,时同时开始垂直纸面做简谐运动,其振动表达式均为,产生的两列波在同一种均匀介质中沿纸面传播。已知两波源产生的两列简谐波传到点的时间差是,则两列波的波长和线段上振动加强点的个数分别为( )
A.,5 B.2m,7 C.1m,5 D.1m,7
6.甲、乙两列简谐横波在同种均匀介质中分别沿x轴正方向、负方向传播,波速均为1m/s,某时刻两列波的部分波形如图,此时P、Q两质点刚好开始振动。下列说法正确的是( )
A.以处的质点开始振动时刻作为计时起点,该质点的振动方程为
B.两列波叠加后,PQ(包括P、Q)之间振幅为12cm的点有5个
C.从图示时刻开始计时,时处的质点正处在平衡位置向y轴负方向运动
D.处的质点从图示时刻开始经过3s通过的路程是24cm
7.如图1所示,在均匀介质中A、B两点处有两波源,其中,,这两波源的频率、振动方向、步调均一致,两波源的振动图像如图2所示,产生的简谐横波在某一平面内传播,时简谐横波B传播到实线圆面处。在该平面内,还存在M、N、P、Q四点,如图3所示,其中,,MN=4m,则时,MNPQ连接的边框上的振动加强点个数正确的是( )
A.2个 B.4个 C.6个 D.8个
8.如图所示,是同一种介质中的两个振动情况完全一样的相干波源,它们振动的频率为,振动方向垂直于直角所在的平面,在介质中形成的机械波的波速为。在中,,,取,下列说法正确的是( )
A.的中点为振动加强点 B.点为振动减弱点
C.上有4个振动加强点 D.上有2个振动减弱点
9.如图所示,在平面介质上有一个等腰三角形ABC,O是BC的中点,相距的B、C两处各有一个做简谐运动的波源,两波源的振动情况完全相同,产生的机械波波长均为。除两波源外,下列说法正确的是( )
A.三角形三条边上共有10个振动加强点
B.AB边上的振动加强点到B点的最小距离为
C.AB边上的振动减弱点到AO边的最小距离为
D.若增大三角形的底角,三条边上的振动加强点个数不变
10.如图所示,直径为2.5m的圆上有两个做简谐运动的波源、,两波源的振动情况完全相同,在介质中产生的简谐波的波长均为1m,和AB是圆的两个互相垂直的直径,除两波源外,下列说法正确的是( )
A.圆上有6个振动减弱点
B.圆上有10个振动加强点
C.波源到圆上最近的振动加强点的距离为0.5m
D.圆上的振动减弱点到A点的最小距离为
11.在平静水面上建立x轴,俯视图如图所示。分别位于和的两波源A、B起振方向相反,时刻同时从各自的平衡位置开始以10Hz的频率、4cm的振幅上下振动,在水面上形成两列简谐横波。图中虚线为两列波到达的位置,此时处的质点处于平衡位置且向上振动。下列说法正确的是( )
A.两列波的传播速度为1m/s
B.波源B起振方向向下
C.原点处的质点起振方向向下
D.AB的中点到两波源距离相等,为振动加强点
12.同一均匀介质中坐标分别为和的两个振源、,从时刻开始振动,产生的机械波相向传播,时的波形如图所示。下列说法正确的是( )
A.两列波在该介质中的周期为2s
B.两列波在该介质中的波速为1m/s
C.处的质点是振动减弱点
D.处的质点是振动加强点
13.如图甲所示,在同一水平面内(俯视图),A 、B 是两个波源,介质中的 P 点离 A 点的距 离为 10m ,离 B 点的距离为 8m 。两波源均从 t=0 时刻开始振动,规定竖直向上为位移的正 方向,波源 A 振动图像如图乙所示,波源 B 振动图像如图丙所示,两列波在介质中的波速均为 v=1m/s 。则下列说法正确的是 ( )
A.t=8s 时 P 点开始振动 B.P 点的起振方向向上
C.P 点是振动减弱点 D.在 0~ 12s 内,P 点运动的路程为 30cm
14.在处的波源产生一列沿轴负方向传播的简谐横波,在处的波源产生一列沿轴正方向传播的简谐横波。时刻两波源开始振动,时两列简谐波同时传到点,波形图分别如图中实线和虚线所示,则下列说法正确的是( )
A.两列波的波速大小均为
B.再经过,平衡位置在处的质点位移为
C.两列波叠加稳定后,在间共有个振动加强点
D.平衡位置在处的质点,在前内运动的路程为
15.如图所示,在同一均匀介质中有S1和S2两个波原,这两个波源的频率、振动方向均相同,且振动的步调完全一致,S1与S2之间相距4m,若S1、S2振动频率均为5Hz,两列波的波速均为10 m/s,B点为S1和S2连线的中点,今以B点为圆心,以R=BS1为半径画圆。求:
(1)该波的波长;
(2)在S1、S2连线上振动加强的点个数;
(3)在该圆周上(S1和S2两波源除外)的振动加强个数。
16.一振动片以频率做简谐振动时,固定在振动片上的两根细杆同步周期性地触动水面上、两点,两波源发出的波在水面上形成稳定的干涉图样。如图,是水面上的一点,、、三点间的距离均为。
(1)若从振动片起振到点开始振动用时为,求水波的波长;
(2)若的中点是振幅极大的点,且、间还有两个振幅极大的点,求水波的波长。
17.如图甲所示处于xOy水平面内的水槽中放有一个挡板,挡板上开有小孔A、B,A、B两点与波源s的距离分别为3m、4m,波源s在垂直于xOy水平面的z轴方向上的振动图像如图乙所示。我们可以把水波简化看作简谐波,已知水波的波长。求:
(1)求波速v;
(2)从波源振动开始计时,在时间内,小孔A处的质点通过的路程(不计B处的振动对A处的影响);
(3)在挡板前方15m处的水面上有一点C,直线AC与挡板垂直,AB距离为4m,请计算说明AC线段上振动加强点(除A点外)的个数。
18.两列简谐横波分别沿x轴正方向和负方向传播,两波源分别和处,两列波的波速均为0.4m/s,波源的振幅均为2cm。图为时刻两列波的图像,此刻平衡位置在和的P、Q两质点刚开始振动。质点M的平衡位置处于处。
(1)经过多长时间质点M第一次到达波峰?
(2)质点M第一次到达波峰时,质点M运动的路程s及在该时刻的位移y为多少?
(3)经过足够长的时间后,两波源之间(不包含两波源)振动加强的质点有几个?平衡位置坐标分别是多少?
19.如图甲所示,均匀介质中两波源O、M分别位于x轴上xO=0、xM=6m处,两波源都沿y轴方向振动,振动图像分别如图乙、丙所示。已知两波的传播速度均为15m/s,求∶
(1)这两列波的波长λ;
(2)两波源之间振动加强点的个数。
20.如图所示,P、Q是同一介质中相距20m的两个波源,t=0时刻波源Q从平衡位置开始做振幅为A、频率f=25Hz的简谐运动,时波源P从平衡位置开始做振幅为A、频率f=25Hz的简谐运动,两波源产生的简谐横波同时到达与波源P相距15m的O点,OP⊥PQ,质点O开始做振幅为2A的简谐运动。求:
(1)该简谐波在介质中的传播速度;
(2)两波源P、Q连线上(P、Q两点除外)振动加强点的个数。
21.如图所示,x轴上有两个波源。位置坐标分别为-6m、6m,两个波源形成的简谐横波已沿x轴稳定传播,波速均为1m/s,形成了稳定的干涉。从某时刻开始,波源的振动方程为,波源的振动方程为,x轴上A点的位置坐标为0.5m,求:
(1)这两列波的波长和加强点的振幅;
(2)2s内A点振动半个周期的路程;
(3)两波源连线上加强点的坐标。
22.如图所示,在均匀介质中,位于和处的两波源和沿y轴方向不断振动,在x轴上形成两列振幅均为4cm、波速均为2m/s的相向传播的简谐横波,时刻的波形如图所示。请回答下列问题:
(1)求0~5s内,处的质点运动的路程;
(2)形成稳定的干涉图样后,求x轴上两波源间(不含波源)振动加强点的个数,并写出两波源间(不含波源)所有振动加强点的横坐标。
试卷第10页,共11页
试卷第1页,共1页
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振动加强点和减弱点以及个数的判断方法参考答案
二、典型例题
例题1、A
【详解】A.由图可知
解得
t=0时刻开始波源从平衡位置向上振动,从t=0到t=4.5s的时间内波传播的距离为
波的传播速度为
故A正确;
B.图中所标c点和d点到两波源的距离差为
所以为振动减弱点,故B错误;
C.由
所以
t=4.5s时,波传播到e点从平衡位置向上振动,振动的时间为
波的周期
由,可知t=4.5s时,e点处质点刚好经过平衡位置向下振动,故C错误;
D.两列波传到e点后,e点振动加强,振幅为2A,因此从t=0到t=4.5s的时间内,e点处质点通过的路程为
故D错误。
故选A。
针对训练1、D
【详解】A.干涉图样是稳定存在的,此刻质点B、C是振动减弱的点,之后也始终处于振动减弱的状态。故A错误;
B.由题图可知,再过半个周期,质点D在正向最大位移处,不会随波迁移。故B错误;
C.由干涉图样知,A、D竖直连线是加强区,B、C连线中点应该在加强区。故C错误;
D.质点A处是波峰与波峰相遇,此时位移为,再过四分之一个周期,A从波峰向下振动到平衡位置,位移为0。故正确。
故选D。
例题2、C
【详解】A.由图可知两列波的周期
两列波的频率
故A错误;
B.因为两列波的频率相同,所以两列波相遇叠加会产生干涉。故B错误;
C.由图可知两列波的振动步调相反,在两个波源连线中点距两列波的距离相等,所以此处为减弱点,所以振幅大小为
故C正确;
D.由题意可得两列波的波长
因为两列波的振动步调相反,所以在两个波源连线上距两波源距离差为半波长奇数倍的为加强点,振幅为3cm。分别距其中一个波源、两位置时,距离差为,是加强点;分别距其中一个波源、两位置时,距离差为,是加强点,所以在两个波源连线上有4个点振幅为3cm。故D错误。
故选C。
针对训练2、B
【详解】当质点到两波源的波程差满足,其中k为偶数时,该点为加强点;
两列波的波长均为4m,可知平衡位置在、、、、的5个质点为振动加强点。
故选B。
三、培优提升练习
1.A
【详解】AB.由题意两列波的周期都为
故两列波的波长均为
结合几何知识可知A点到两波源的距离差为
根据题意两波源的相位差为
故A点为振动加强点,振幅为;由对称性可知B点也为振动加强点,故A正确,B错误;
CD.C点到两波源的距离差为零,故为振动减弱点,始终处于平衡位置,振幅为0,故的时间内,C点通过的路程为0,故CD错误。
故选A。
2.C
【详解】由题意可知两列波将形成稳定的干涉,图中A点处波峰与波峰相遇,B点处波峰与波谷相遇,C点处波谷与波谷相遇,D点处波峰与波谷相遇,所以振动始终加强的点为A、C点,振动始终减弱的点为B、D点。故选C。
3.C
【详解】A.该消声器是利用声波干涉原理设计,故A错误;
BCD.根据波的叠加原理可知,该消声器对于路程差为
的声波降噪效果良好,但不符合上述条件的声波降噪效果较差,甚至不能起到降噪效果,故而并非对所有波长或频率的声波均有效,故BD错误,C正确。
故选C。
4.C
【详解】A.由振动方程知,波源的起振方向都沿轴正方向,故A错误;
B.简谐横波的周期为
左波源的第一个波峰到达的时刻是
右波源的第一个波峰到达的时刻是
故B错误;
C.简谐横波的波长为
0~4.5s内,处的质点不振动,4.5s~5.5s内,左波源的振动传播到处,质点运动的路程为
5.5s~10s内,两波源的振动都传播到处,由于
质点为振动减弱点,振幅为0,其运动的路程为0,因此,0~10s内,处的质点运动的路程为8cm,故C正确;
D.设振动加强点的坐标为,两波源振动同步,振动加强点满足波程差
(n=0,1,2,3…)
其中
解得
、、、、0、2、4、6、8
故轴上两波源间(不含波源)有9个振动加强点,故D错误。
故选C。
5.A
【详解】由两波源振动规律可知两列波的周期为
M、P两波源产生的两列简谐波传到N点的时间差为1s,则有
解得
则波长为
由几何关系可知
当M、P间的点与M、P的距离差等于波长的整数倍时,该点为振动加强点,设该点到M、P点的距离为x,则有
解得,,,,
故当M、P两点所在的直线共有5个点为振动加强点。
故选A。
6.D
【详解】B.由波形图可知两列波的波长均为2m,而波速都为1m/s,由
由
得
两列波叠加后,(包括)之间振幅为的点有3个,故B错误;
A.以处的质点开始振动时刻作为计时起点,该点起振方向向上,根据以上分析可知,该点振幅
所以,该质点的振动方程为
故A错误;
C.时,波传播的距离
左侧原点处的波形传到该位置,右侧x=8cm处质点的波形传到该位置,左侧引起振动向上,右侧引起振动向下,根据叠加可知,时处的质点正处在平衡位置向y轴正方向运动,故C错误;
D.左侧波传到处需要时间
右侧波传到处需要时间
都传到该点时,该点振动减弱,所以从图示时刻开始经过3s通过的路程是
故D正确。
故选D。
7.B
【详解】由图1可知,5s内机械波的传播距离为5m,则机械波的传播速度为
由图2可知,波源的振动周期为4s,根据
解得机械波的波长为
时,两列波在该平面内传播的范围为半径为8m的圆,其中两波叠加的部分如图所示
由几何关系可知A到a、c间距为8m,B到a、c间距也为8m。发生干涉的部分与MNPQ连接的边框交点仅有4个,分别计算两列波的波源到这四个点的波程差
,,,
可知波程差为波长的整数倍,所以这四个点均为振动加强点,因此MNPQ边框上有4个振动加强点。
故选B。
8.AD
【详解】A.根据题意可知,由于的中点到两振源的距离相等,且是同一种介质中的两个振动情况完全一样的相干波源,则的中点为振动加强点,故A正确;
B.根据题意,由几何关系可得
,
又有
则有
可知,点即不是加强点,也不是减弱点,故B错误;
C.根据题意,设为上一点,则有
可知,当的值为、、、、、、时,为振动加强点,共7个加强点,故C错误;
D.根据题意,设为上一点,则有
可知,当的值为、时,为振动减弱点,共2个减弱点,故D正确。
故选AD。
9.AD
【详解】A.两波源的振动情况完全相同,振动加强点距离波源B、C距离差
其中
,1,2
为一系列双曲线。因为
故
,1,2
当时为BC中垂线,点O、A为加强点;当,时为双曲线,如图中实线,实线与ABC三边有8个交点,即还有8个加强点,因此,三条边上总共10个加强点,故A正确;
B.振动加强点中,当时AO左侧双曲线与BC交于P点,如图
得
而AB边上距离B点最近的加强点点,它们之间的距离
故B错误;
C.振动减弱点距离波源B、C距离差
其中
,1,2
为一系列双曲线,如图中虚线,时距AO边最近(图中紧靠AO的两虚线),AO左侧虚线与BC交点Q
得
故此双曲线与AB交点(减弱点)与AO距离大于,故C错误;
D.若增大三角形的底角,加强点(中垂线AO和图中实线)与三边交点个数不变,即三条边上的振动加强个数不变,故D正确。
故选AD。
10.BD
【详解】AB.两波源的振动情况完全相同,到波源距离等于的点为加强点,设直径上加强点到的距离为,则
,
解得
所以直径上有5个加强点,当当等于零时,加强区与AB直线重合,当为正整数时,加强点构成一系列双曲线,由图像对称性可知,圆上有10个振动加强点,因为振动加强区和减弱区交替出现,所以圆上至少有8个振动减弱点,故A错误,B正确;
C.设圆上与波源最近的振动加强点为P,则其到的距离比到距离大,即有
由几何知识可知为圆的一条非直径的弦,所以
代入数据可知
故C错误;
D.以圆心为坐标原点,直线为x轴,BA直线为y轴,建立直角坐标系,圆方程为
圆上到点的距离最小的振动减弱点所在双曲线方程为
其中
,
解得双曲线与圆在第一象限的交点M坐标为M,则
即圆上的振动减弱点到A点的最小距离为,故D正确。
故选BD。
11.AC
【详解】A.虚线为两列波到达的位置,两列波均传播0.3m,则波速为
故A正确;
B.处的质点在处于平衡位置且向上振动,只有波源B传播到此处的距离为0.2s,则时间满足
=
可知处的质点起振后经过一个周期的振动向上,则起振方向向上,故波源B起振方向向上,故B错误;
C.波源A、B起振方向相反,则波源A的起振方向向下,原点处的质点离波源的距离为0.2m,离波源B的距离较远,则波源A形成的波先传到此处,故原点处的质点起振方向与A的起振方向相同向下,故C正确;
D.AB的中点到两波源距离相等,路程差为0,满足半波长的零倍,而波源A、B起振方向相反,则中点为振动减弱点,故D错误。
故选AC。
12.AC
【详解】A.由图可知
两列波的周期,故A正确;
B.两列波在介质中的传播速率
故B错误;
CD.两波源、起振方向相同,处的质点满足
是振动减弱点;
处的质点满足
是振动减弱点,故C正确,D错误。
故选AC。
13.AD
【详解】AB.由图可知,波的周期为4s,则波长为
由于P点离A点的距离为10m,离B点的距离为8m,即经过8s质点P开始振动,起振方向与B的起振方向相同,即P点的起振方向向下,故A正确,B错误;
C.根据
因两个波源反向振动,因此P点应为振动的加强点,故C错误;
D.8s时P开始振动,即0~8s内P点运动的路程为0,8s~10s内运动路程为10cm,10~12s内运动的路程为20cm,所以在0~12s内,P点运动的路程为30cm,故D正确。
故选AD。
14.ACD
【详解】A.两列波在0.3s内传播的距离为0.6m,则波速
故A正确;
B.由图0.3s内传播,则
解得
再经过0.1s两列波相向传播了
左侧波-0.4m的振动形式传到-0.2m处,右侧波0m的振动形式传播到-0.2m处,叠加后-0.2m处的位移为0,故B错误;
C.两列波相位相同,振动步调一致,故中点处是振动加强点,在两列波的连线上相邻加强点间的距离为
则是振动加强点,故C正确;
D.左侧波传到处需要时间为,右侧波传到处需要时间为,故在内处的质点振动路程为0;内右侧波使质点振动半个周期后回到平衡位置向上振动,振动路程为
则处的质点到左右两波源的路程差为
是半个波长的奇数倍,是振动减弱点,叠加后的振幅为
则内两列波叠加后振动路程为10cm,则前0.5s内运动的总路程为s=0+40cm+10cm=50cm
故D正确。
故选ACD。
15.(1)2m;(2)3;(3)6
【详解】(1)该波的波长为
(2)S1、S2连线上任选一点A,则点A到S1和S2的波程差满足
即
根据干涉加强的条件有
则
又因为k取整数,所以k=-1、0、1,即在S1、S2连线上有3个振动加强点。
(3)如图所示,A、B、C为S1、S2连线的振动加强点,过A、B、C三点作三条加强线(表示三个加强区域)交于圆周上A1、A2、B1、B2、C1、C2六个点,显然这六个点也为振动加强点,故圆周上共有6个振动加强点。
16.(1)
(2)
【详解】(1)依题意有,
得水波的波长为
(2)由、间有两个振幅极大的点可知
由几何关系可知,
联立求解得
17.(1)1m/s;(2)360cm;(3)见解析
【详解】(1)通过图像可知,水波的振动周期为,可知水波的波速为
(2)则水波从波源传播到A点所需时间为
故在t=12s时间内,小孔A处的质点振动的时间为=9s=4.5T
故小孔A处的质点通过的路程sA=4.5×4A=18A=360cm
(3)设线段上P点为振动加强点,则满足
整理得
根据几何关系可知
根据几何关系可知
即
因为距离等于4米,,则
解得n存在两个解或
由几何关系可知,AC上的点,越靠近C点,波程差越小,故分析最靠近C点的加强点是否满足距离关系即可,设较远点为,对应,则同理满足
解得
故有2个加强点。
18.(1)1.5s;(2)12cm;4cm;(3)7个,,,,,,,
【详解】(1)M第一次到达波峰的时间
(2)质点M与两波源的距离相等,两波源的波峰同时到达M,故M点为振动加强点,振幅为
可知质点M第一次到达波峰时,M点的位移为4cm;
由图可知波长
则周期
P点的振动传播到M点的时间
起振方向为从平衡位置向下。
M从开始振动到第一次到达波峰经历的时间
质点M第一次到达波峰时,质点M运动的路程
(3)两波源间振动最强的点到两波源的距离应该等于半波长的偶数倍,即(-0.2m<x<1.2m)(n=0,1,2……)
解得,,,,,,
共7个振动加强点。
19.(1);(2)4个
【详解】(1)由题图乙、丙可以看出两列波的周期相等,有
解得。
(2)两列波叠加,将出现干涉现象,由题图可知,两列波振动步调相反,到O、M两点之间的距离差为半波长的奇数倍时为振动加强点,有、、、共4个振动加强点。
20.(1)
(2)两波源振动同步调时,振动加强点的有9个;两波源振动反步调时,振动加强点的有9个
【详解】(1)之间距离
该简谐波在介质中的传播速度,则
解得
(2)由
得
若两波源振动同步调,振动加强点的位置到两波源的波程差等于波长的整数倍,即
当时
当时
当时
当时
当时
振动加强点的有9个。
若两波源振动反步调,振动加强点的位置到两波源的波程差等于半个波长的奇数倍,即
当时
当时
当时
当时
当时
振动加强点的有9个。
21.(1),;(2)40cm;(3)、、、、、
【详解】(1)根据振动方程可得周期为
可得波长为
两列波动的振幅均为,故加强点的振幅为
(2)零时刻,波源相位不同,不便于判断振动加强或者减弱的情况,假设在左侧,坐标为处有一同向波源,右侧坐标为7.5m处有一同向波源,如图所示
此刻两波源均处于波峰位置,则两波源平衡位置的中点A点必然为振动的加强点,因此2s内A点振动半个周期的路程为40cm
(3)设加强点坐标为,则波源连线间,加强点到两个波源的路程差应该满足
可得
可得,
,
,
,
,
,
因此,连线上加强点的坐标,从左向右依次为、、、、、
22.(1);(2)见解析
【详解】(1)根据上下坡法可知波源的起振方向沿y轴负方向。由图可知两列波的波长为,波的周期为
左侧的波传播至处的时间为
右侧的波传播至处的时间为
可知0~内,处的质点振动的时间为
0~内,处的质点振动的路程为
两列波一起振动了,即,且处的质点为振动加强点,故时,处的质点振动的路程为
故0~5s内,处的质点运动的路程为
(2)由图可知波源的起振方向沿y轴正方向,波源的起振方向沿y轴负方向,但波源比波源早起振半个周期,故在波源S1起振后,二者的步调相同,设振动加强点的坐标为x,根据振动加强公式有
满足条件的振动加强点有
x轴上两波源间(不含波源)振动加强点的个数为9个。
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