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第 1 题

一根长 LL、两端固定的弦上波速为 vv。求基频波长、基频及第 nn 次谐波频率。均匀弦长为 LL,两固定端为波节;考虑正整数 nn 对应的模式。(a) 求波长 λn\lambda_n 和内部波节数。(b) 求基频。(c) 求第 nn 模式的频率并说明其谐波关系。答案应以题给参数表示;若进行数值计算,使用 SI 单位。写明所用假设,逐项检查结果的量纲,并与基本定律对照,以发现符号错误或遗漏条件。 所用符号均表示题目中定义的物理量;重力加速度等常量使用题目给定的符号。符号应按所选坐标系解释,不要与速度、能量等物理量的大小混淆。若后续小问使用前面得到的结果,请明确写出依赖关系,并检查最终表达式是否符合题设条件。 同时区分已知量与未知量,并检查所求量在题设条件下是否满足预期符号。将极端参数代入关系式,确认结果仍与系统的物理行为相符。 并确保每项结论都能由题给数据及上述物理定律验证,不引入题目未定义的参数。
λ1=2L,f1=v2L,fn=nv2L,Ninternal=n−1\boxed{\lambda_1=2L,\quad f_1=\frac{v}{2L},\quad f_n=\frac{nv}{2L},\quad N_{\rm internal}=n-1}
problems.proof.analysis

按题目顺序汇总最终表达式,并确认它们满足前面列出的方程。检查量纲、符号和极限条件有助于发现代数错误或遗漏的约束。