全国中学生物理竞赛课件13:波的几何描述与特征现象(4)

2018-12-23 23:38

如图所示,一端固定在台上的弦线,用支柱支撑其R点和S专题13-例6点,另一端通过定滑轮吊一个1.6 kg的重物,弹拨弦的RS部分,使其振动,则R、S点为波节,其间产生三个波腹的驻波,这时,如在弦的附近使频率为278 Hz的音

叉发音,则5 s内可听到10次拍音,换用频率稍大的音叉,则拍音频率减小.测得RS=75.0 cm,求该驻波的波长、频率及弦线的线密度.

由驻波成因知该波波长为:

弦振动频率与音叉振动频率差产生拍:

2??L?50.0m3RS10?f1?2785f?f1?f2f1?280mg

由v?T规律?1.6?9.8?3?0.8?10kg/m??kg/m2140试手18

返回问题一个脉冲波在细绳中传播,若绳的线密度为ρ,绳中张力为T试求脉冲波在绳上的传播速度.

vTvv

r??T?m???r??2??v2Tsin??m2rv?T?将一根长为100多厘米的均匀弦线沿水平的x轴

放臵,拉紧并使两端固定.现对离固定的右端25 cm处(取该处为原点O,如图1所示)的弦上施加一个沿垂直于弦线方向(即y轴方向)的扰动,其位移随时间的变化规律如图2所示.该扰动将沿弦线传播而形成波(孤立的脉冲波).已知该波在弦线中的传播速度为2.5 cm/s,且波在传播和反射过程中都没有能量损失.

⒈试在图1中准确地画出自O点沿弦线向右传播的波在t=2.5 s时的波形.

⒉该波向右传播到固定点时将发生反射,反射波向左传播.反射点总是固定不动的.这可看成是向右传播的波和向左传播的波相叠加,使反射点的位移始终为零.由此观点出发,试在图1中准确地画出t=12.5 s时的波形图.

图1

图2

图13-12-2

解答

脉冲波形成经cm0.10vT?6.25mT?2.5s??25波到达右端经t?t?T?2.5s2.5?10s0.050-0.05-0.100.100.05

518.756.2510152025x/cm再经2.5S,即t=12.5s时cm再经0.5S,即t=10.5s时0

-0.05-0.1056.25101518.752023.7525x/cm一列横波在弦线上传播,到固定端时被反射,反

射波在弦线上沿反方向传播而形成驻波.反射时波长、频率、振幅均不变,但反射波与入射波使反射点的振动相差半个周期,相当于原波损失半个波再反射.在图中已画出某时刻入射波B,试用虚线画出反射波C,用实线画出驻波A.

ABC


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