题目内容

5.一列简谐横波如图所示,实线为t=0时的波形图,虚线为t=1.5s时的波形.以下说法正确的是(  )
A.该列波的波长为0.5m,振幅为5cm
B.该列波可能以$\frac{1}{15}$m/s的速度向右传播
C.该列波可能以$\frac{1}{5}$m/s的速度向左传播
D.该列波的周期可能是$\frac{6}{4n+1}$s或$\frac{6}{4n+3}$s.(n=0、1、2…)

分析 根据波长的定义:相邻两个波峰或波谷间的距离等于波长,由图直接读出波长;由y的最大值读出振幅.已知波速时,根据x=vt求波在t=1.5s内传播的距离,由波形平移法分析波的传播方向.根据波的周期性写出波的传播时间与周期的关系,从而得到周期的两个通项.

解答 解:A、相邻两个波峰或波谷间的距离等于波长,则由图知该波的波长是 λ=0.4m.振幅为5cm.故A错误.
B、若波速为v=$\frac{1}{15}$m/s,则该波在t=1.5s内传播的距离为 x=vt=0.1m=$\frac{λ}{4}$,由波形的平移法可知,波向右传播,所以该列波可能以$\frac{1}{15}$m/s的速度向右传播.故B正确.
C、若波速为v=$\frac{1}{5}$m/s,则该波在t=1.5s内传播的距离为 x=vt=0.3m=$\frac{3}{4}$λ,由波形的平移法可知,波向左传播,所以该列波可能以$\frac{1}{5}$m/s的速度向左传播.故C正确.
D、若波向右传播,结合波的周期性有 t=1.5s=(n+$\frac{1}{4}$)T,得 T=$\frac{6}{4n+1}$s,(n=0、1、2…);若波向左传播,结合波的周期性有 t=1.5s=(n+$\frac{3}{4}$)T,得 T=$\frac{6}{4n+3}$s,(n=0、1、2…);故D正确.
故选:BCD

点评 解决本题的关键是理解波的双向性和周期性,周期性即重复性,知道波形每隔整数倍周期时间波形重合.

练习册系列答案
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14.利用如图甲所示的实验装置探究重锤下落过程中动能与重力势能的转化问题.

(1)实验操作步骤如下,请将步骤B补充完整.
A.按实验要求安装好实验装置.
B.使重锤靠近打点计时器,接着接通电源,再释放纸带,打点计时器在纸带上打下一系列的点.
C.图乙为一条符合实验要求的纸带,O点为打点计时器打下的第一个点.分别测出连续点A、B、C与O点之间的距离h1、h2、h3
(2)已知打点计时器的打点周期为T,重锤质量为m,重力加速度为g,结合实验中所测的h1、h2、h3,可得打B点时重锤的速度大小为$\frac{{h}_{3}-{h}_{1}}{2T}$,从打O点到打B点的过程中,重锤增加的动能为$\frac{m({h}_{3}-{h}_{1})^{2}}{8{T}^{2}}$,减小的重力势能为mgh2
(3)取打O点时重锤的重力势能为零,计算出该重锤下落不同高度h时所对应的动能Ek和重力势能Ep.建立坐标系,横轴表示h,纵轴表示Ek和Ep,根据以上数据在图丙中绘出图线Ⅰ和图线Ⅱ.已求得图线Ⅰ斜率的绝对值k1=2.94J/m,请计算图线Ⅱ的斜率k2=2.80J/m(保留3位有效数字).重锤和纸带在下落过程中所受平均阻力与重锤所受重力的比值为$\frac{{k}_{1}-{k}_{2}}{{k}_{1}}$(用k1和k2表示).
(4)通过对k1和k2的比较分析,可获得的结论是在误差允许范围内重锤动能的增加量等于重力势能的减少量(只要求写出一条).

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