在某均匀介质中,甲、乙两波源位于O点和Q点,分别产生向右和向左传播的同性质简谐横波,某时刻两波波形如图中实线和虚线所示,此时,甲波传播到x=24m处,乙波传播到x=12m处,已知甲波波源的振动周期为0.4s,下列说法正确的是________.
A.甲波波源的起振方向为y轴正方向
B.甲波的波速大小为20m/s
C.乙波的周期为0.6s
D.甲波波源比乙波波源早振动0.3s
E.从图示时刻开始再经0.6s,x=12m处的质点再次到达平衡位置
BCE
【详解】
甲波传播到x=24m处,根据波向右传播可知:质点向下振动,故甲波波源的起振方向为y轴负方向,故A错误;由图可知:甲波的波长为8m,又有甲波波源的振动周期为0.4s,故甲波的波速大小为=20m/s,故B正确;同一介质中横波波速相同,故乙波的波速也为20m/s,由图可知:乙波的波长为12m,故周期为=0.6s,故C正确;甲波的传播距离为24m,故波源振动时间为=1.2s;乙波的传播距离为42m-12m=30m,故波源振动时间为=1.5s,所以,甲波波源比乙波波源晚振动0.3s,故D错误;由图可知:图时时刻,两波在x=12m处都处于平衡位置,将要向上振动;故该质点的振动方程为y=15sin5πt+10sinπt(cm),那么,t=0.6s时,y=0,即从图示时刻开始再经0.6s,x=12m处的质点再次到达平衡位置;故E正确;故选BCE.
【点睛】
在给出波形图求解质点振动、波速的问题中,一般根据图象得到波长及时间间隔与周期的关系,从而求得周期,即可得到质点振动情况,由v=求得波速.
两列波的原理:
1.独立传播原理:两列波相遇后,每列波仍像相遇前一样,保持各自原来的波形,继续向前传播
2.波的叠加原理:几列波相遇时能继续传播,在它们重叠的区域里,介质的质点同时参与这几列波引起的振动,质点的位移等于这几列波单独传播时引起的位移的矢量和
(1)波的叠加区域内的质点同时参与各列波引起的振动,质点的所有运动学矢量(如速度、加速度)都等于各列波分别引起的矢量和。
(2)波的叠加原理是波具有独立传播性的必然结果,由于总位移是两个位移的矢量和,所以叠加区域的质点的位移可能增大,也可能减小
振动加强点和减弱点的判断方法:
(1)加强点和减弱点的理解:不能认为加强点的位移始终最大,减弱点的位移始终最小,而应该是振幅增大的点为加强点,其实这点也在振动,位移可为零,振幅减小的点为减弱点。
(2)条件判断法:对振动情况完全相同的两个波源,在同一介质中形成的两列波的重叠区内,某点的振动是加强还是减弱,取决于两个相干波源到该点的波程差△r:
①若,则该点振动加强;
②若则该点振二动减弱。
(3)现象判断法
若某点总是波峰与波峰(或波谷与波谷)相遇,该点为加强点,若总是波峰与波谷相遇,则为减弱点。
若某点在图示时刻不是波峰、波谷这些特殊状态 的相遇点时,可沿波传播方向下推时的状态进行判定。如图中的E点,再经过时,两列波的波峰都传播到E点,故E点是一加强点,而经时传播到F点的斗是一列波的波峰和另一列波的波谷,故F点是振动减弱点。
(4)间隔法
在波的干涉区域内,加强带与减弱带是相互间隔交替出现的。有时可利用此规律来判定加强点或减弱点的位置。
(5)速度合成法
在两列波相遇时,若两列波分别引起某质点的振动方向总是相同,该质点是振动加强点,否则为振动减弱点。
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