Question

取一根柔軟的彈性繩，將繩的右端固定在豎直墻壁上，繩的左端自由，使繩處于水平伸直狀態(tài)．從繩的端點開始用彩筆每隔0.50m標記一個點，依次記為A、B、C、D…如圖所示．現(xiàn)用振動裝置拉著繩子的端點A沿豎直方向做簡諧運動，若A點起振方向向上，經(jīng)0.1s第一次達正向最大位移，此時C點恰好開始起振，則
①繩子形成的波是橫波還是縱波？簡要說明判斷依據(jù)，并求波速為多大；
②從A開始振動，經(jīng)多長時間J點第一次向下達到最大位移？
③畫出當(dāng)J點第一次向下達到最大位移時的波形圖象．

Answer 1

分析：①根據(jù)質(zhì)點的振動方向與波的傳播的關(guān)系，確定是橫波還是縱波．從A點開始振動到波傳到C點所用時間為t=0.1s，傳播的距離為x=2×50cm=1m，則可確定周期和波長，求出波速．
②分析振動傳播的過程，確定J點第一次向下達到最大位移所用的時間．
③當(dāng)J點第一次向下達到最大位移時的波形圖象，分析A的位置，畫出波形．

解答：解：①繩子形成的波是橫波．因為質(zhì)點振動方向與波的傳播方向垂直．
由題意知，波的周期 T=0.4 s，波長為 λ=4 m，所以波速v=

λ

T

=

4

0.4

m/s=10m/s．
②從A開始振動，設(shè)經(jīng)過時間t₁，J點開始起振方向向上，
振動從A傳到J所用時間為  t₁=

x

v

=

9×0.5

10

s=0.45 s
設(shè)J點向上起振后經(jīng)t₂時間第一次到負向最大位移，則
t₂=

3

4

T=0.3 s，所以所求時間t=t₁+t₂=0.75 s．
③當(dāng)J點第一次向下達到最大位移時，波形圖象如圖所示．
答：
①繩子形成的波是橫波，因為質(zhì)點振動方向與波的傳播方向垂直．波速為10m/s；
②從A開始振動，經(jīng)0.75s長時間J點第一次向下達到最大位移．
③畫出當(dāng)J點第一次向下達到最大位移時的波形圖象如圖所示．

點評：本題關(guān)鍵利用波在同一介質(zhì)中勻速傳播和質(zhì)點起振方向與波源起振方向相同的特點求出波速．