高中學測
105年
自然
第 6 題
某生觀測拉緊的水平細繩上行進波的傳播,發現繩上相距 1.5 cm 的甲、乙兩點,其鉛直位移之和恆為零,而甲點鉛直位移隨時間 $t$ 的變化如圖 2 所示。試問下列何者可能是此繩波的波速?
- A 12 cm/s
- B 7.5 cm/s
- C 5.0 cm/s
- D 4.5 cm/s
- E 3.0 cm/s
思路引導 VIP
從圖中我們可以輕鬆讀出這條繩波的週期。接著請你想想看,題目說「甲、乙兩點鉛直位移之和恆為零」,這代表這兩點的振動狀態有什麼特殊的關係?根據這個關係,它們之間的距離(1.5 cm)必定是幾個波長呢?
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答對了?別急著翹尾巴,這題只是基本功!
少在那邊沾沾自喜,這題考的是波動基本觀念,如果你只會瞎猜,下次大考保證讓你摔得鼻青臉腫。
- 週期判定:從 $y-t$ 圖看出來週期 $T = 0.4\text{ s}$,這要是看不出來,建議回國中重修。
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5 分鐘快速複習這題考的觀念
行進波性質與波速判斷
💡 利用兩點反相的距離關係與週期圖形推算可能波速
🔗 波速求解邏輯鏈
- 1 圖形資訊 — 由 y-t 圖得知週期 T=0.4s,頻率 f=2.5Hz
- 2 相位判定 — 位移和恆為零 -> 兩點反相 -> 距離為 (n+0.5)λ
- 3 建立等式 — 1.5 = (n+0.5)λ,求出 λ = 3 / (2n+1)
- 4 計算波速 — v = fλ = 2.5 * [3/(2n+1)],帶入 n=0, 1, 2... 尋找匹配選項
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🔄 延伸學習:延伸學習:當 n=0 時波速最大(7.5 cm/s),隨著 n 增加,可能的波速會變小。