9. 一列简谐横波在均匀介质中沿直线传播,a、b为介质中平衡位置相距0.5 m的两个质点。$t = 0$时刻的波形图如图,0.5s时a振动至波谷,1.2s时b第一次回到波峰,则()

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2026_陕晋青宁选择性考试
9. 一列简谐横波在均匀介质中沿直线传播,a、b为介质中平衡位置相距0.5 m的两个质点。$t = 0$时刻的波形图如图,0.5s时a振动至波谷,1.2s时b第一次回到波峰,则()

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由题意,$t=0$ 时刻质点 $b$ 位于波峰,$t=1.2\text{s}$ 时 $b$ 第一次回到波峰,说明经过了一个周期,故周期 $T=1.2\text{s}$,选项 A 正确。
$t=0.5\text{s}$ 时,经过的时间 $\Delta t = 0.5\text{s} = \frac{5}{12}T$。此时质点 $a$ 振动至波谷。
若 $t=0$ 时 $a$ 向上振动,则其到达波谷所需时间应大于 $\frac{T}{2} = 0.6\text{s}$,与题设 $0.5\text{s}$ 不符,故 $t=0$ 时 $a$ 必定向下振动。
设质点振动方程为 $y = A\sin(\omega t + \varphi)$,其中 $\omega = \frac{2\pi}{T} = \frac{5\pi}{3}\text{rad/s}$。
$t=0.5\text{s}$ 时 $a$ 到达波谷,相位为 $\frac{3\pi}{2}$(取主值),则 $t=0$ 时的初相位 $\varphi$ 满足:
$\varphi + \omega \Delta t = \frac{3\pi}{2} \Rightarrow \varphi + \frac{5\pi}{3} \times 0.5 = \frac{3\pi}{2} \Rightarrow \varphi = \frac{2\pi}{3}$。
$t=0$ 时,$y_a = 6\text{cm}$,代入方程得:
$6 = A\sin\frac{2\pi}{3} = A \frac{\sqrt{3}}{2}$,解得 $A = 4\sqrt{3}\text{cm}$,选项 C 正确。
$t=0$ 时,$b$ 位于波峰,相位为 $\frac{\pi}{2}$;$a$ 的相位为 $\frac{2\pi}{3}$。
因为 $\varphi_a > \varphi_b$,且 $a$ 在 $b$ 的左侧($x_a < x_b$),根据“沿波传播方向相位落后”可知,波沿 $x$ 轴正方向传播。
$a,b$ 间距 $\Delta x = 0.5\text{m}$,相位差 $\Delta \varphi = \frac{2\pi}{3} - \frac{\pi}{2} = \frac{\pi}{6}$。
由 $\Delta \varphi = \frac{2\pi}{\lambda}\Delta x$ 得:
$\frac{\pi}{6} = \frac{2\pi}{\lambda} \times 0.5 \Rightarrow \lambda = 6\text{m}$。
波速 $v = \frac{\lambda}{T} = \frac{6}{1.2} = 5\text{m/s}$,选项 B 错误。
$0 \sim 0.6\text{s}$ 的时间间隔为 $\Delta t' = 0.6\text{s} = \frac{T}{2}$。
简谐运动质点在半个周期内的路程恒为 $2A$。
故 $a$ 的路程 $s = 2A = 2 \times 4\sqrt{3} = 8\sqrt{3}\text{cm}$,选项 D 正确。
按本题考点(波的图像与波动方程)一句话出一份真题练习卷或讲义,先看题目再生成 PDF,打印出来做。