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一、选择题
1.解析:两球在最低点相碰撞后分开,有三种可能发生的情况:(1)两球以不同的速度同向运动;(2)两球以不同的速度反向运动;(3)一球静止一球运动。但是无论是何种形式的情况,由于两摆球的摆线一样长,由单摆的周期公式可知,其振动周期相同。上述三种情况下摆球都是经过半个周期时间到达最低点发生第二次碰撞。正确答案是CD。
2.解析:弹簧振子的振动周期有自身结构决定与最大形变量无关,由此可知A选项正确。
3.解析:货物在竖直方向上振动时,在最高点时,加速度方向竖直向下,且最大,货物处于失重状态,对底板的压力最小;在最低点时,加速度方向竖直向上,且最大,货物处于超重状态,对底板的压力最大。由图可知,在
时,货物处于最高点,对车厢底板的压力最小;在
时,货物处于最低点,对车厢底板的压力最大。所以C选项正确。
4.解析:由图可以看出,A波的波长:机械振动与机械波.files/image179.gif)
机械振动与机械波.files/image181.gif)
B波的波长:机械振动与机械波.files/image183.gif)
由波的周期性及题意可得: TA=nTB (n=1、2、3……)
所以:
(n=1、2、3……)
当n=1时,C正确;当n=4时,B正确;当n=6时,A正确.。因此该题正确答案是ABC。
5.解析:由波动图像可知波长λ=
(1)若波沿x轴正方向传播:Δx=(n +1/4)λ=(4n+1)m n=1、2、3……
波速
=(4n+1)m/s 波速可能值为
(2)若波沿x轴负方向传播
Δx=(n
+3/4)λ=(4n+3)m
n=1、2、3……
波速
=(4n+3)m/s
波速可能值为
由此可知波速不可能为
6.解析:碰撞后由
可知,摆长不变周期不变,碰撞过程动量守恒
结合
可得
,选项D对。
7.解析:由图像可知T=4s,A=机械振动与机械波.files/image179.gif)
,若波沿x轴负向传播,则二者间距为
,所以波长为
8.解析:由图像可知
而波的频率由波源决定与介质无关 故
,由
故v1=2v2,所以选项C正确。
9.解析:两个相干波源形成的干涉图样是稳定的,加强区永远是加强区减弱区永远是减弱区(a、b处永远是加强区,c永远是减弱区),加强区部分(如图中的a、b两点)的质点是振动的幅度加大而不会永远是波峰与波峰相遇。减弱区部分(图中c点)振动的振动的幅度减小有两列波的振幅相同时,减弱区才会出现叠加后合振幅为零,选项CD对。
10.解析:由题意
则
跟据波形平移法,波峰“移”至Q点时,经过的路程是
二、填空和实验题
11.解析: 测摆长时是从悬点到球心的距离,若用粗绳,粗绳质量不能忽略,则摆长无法测定,故选B ,铅球密度大,摆动中阻力的影响相对小些,摆长的测定也相对准确,故选D. 计时使用秒表方便,故选F.测长度应准确到mm ,故选C ,本实验中不需测质量,但必须将小球悬挂,故选I 。答案 B、D、F、C、I
12.解析: A. 要用卡尺测摆球直径d ,摆长l等于摆线长加上d/2 . B. 周期T = t /29.5, C.g应多测量几次,然后取g的平均值作为实验的最后结果.
13.解析:在t1=0.5 s时,质点P恰好此后第二次处于波峰位置,P质点
,Q点t=0时刻振动方向向下,所以t2=0.6s时,质点Q第二次通过平衡位置向上振动。t1=0.9 s时质点P位处波峰故位移为
14.答案: 8 0.2 0 10 -8
三、计算题
15.解析:⑴A=机械振动与机械波.files/image214.gif)
机械振动与机械波.files/image218.gif)
⑵
16.解析: (1) A=
=
(2) 向右。
=
(3)
机械振动与机械波.files/image224.gif)
17.解析:(1)有题意可知,t1=0时波形应为下图中的实线所示,而t2=0.1s时图线为下图中的虚线所示。若波由B向C传播,由平移法(将实线波形向右平移
即为虚线波形)可知机械振动与机械波.files/image228.gif)
,结合
可得
,
其中
同理,若波C向B传播,由平移法[实线波形向左平移
即为虚线波形]知机械振动与机械波.files/image228.gif)
,结合可得
,
其中机械振动与机械波.files/image248.gif)
机械振动与机械波.files/image250.jpg)
(2)只要预知波的传播方向就能确定质点的振动方向,因此
带入
的表达式在
的表达式中得到
,n有整数解,故波是从B向C传播的此时
,
,C质点经平衡位置向下振动。
(1)求两列波的周期Ta和Tb;
(2)求t=0时两列波的波峰重合处的所有位置;
(3)辨析题:分析并判断在t=0时是否存在两列波的波谷重合处。
某同学分析如下:既然两列波的波峰与波峰存在重合处,那么波谷与波谷重合处也一定存在。只要找到这两列波半波长的最小公倍数,……,即可得到波谷与波谷重合处的所有位置。
你认为该同学的分析正确吗?若正确,求出这些点的位置;若不正确,指出错误处并通过计算说明理由。
2008年12月,天文学家们通过观测的数据确认了银河系中央的黑洞“人马座A*”的质量与太阳质量的倍数关系.研究发现,有一星体S2绕人马座A*做椭圆运动,其轨道半长轴为9.50×102天文单位(地球公转轨道的半径为一个天文单位),人马座A*就处在该椭圆的一个焦点上.观测得到S2星的运行周期为15.2年.
(1)若将S2星的运行轨道视为半径r=9.50×102天文单位的圆轨道,试估算人马座A*的质量MA是太阳质量Ms的多少倍(结果保留一位有效数字);
(2)黑洞的第二宇宙速度极大,处于黑洞表面的粒子即使以光速运动,其具有的动能也不足以克服黑洞对它的引力束缚.由于引力的作用,黑洞表面处质量为m的粒子具有势能为Ep=-G
(设粒子在离黑洞无限远处的势能为零),式中M、R分别表示黑洞的质量和半径.已知引力常量G=6.7×10-11 N·m2/kg2,光速c=3.0×108 m/s,太阳质量Ms=2.0×1030 kg,太阳半径Rs=7.0×108 m,不考虑相对论效应,利用上问结果,在经典力学范围内求人马座A*的半径RA与太阳半径Rg之比应小于多少(结果按四舍五入保留整数).
(18分)
(1)某同学通过实验测量一根长度为L的电阻丝的电阻率。
①由图甲可知电阻丝的直径D=________mm。
②将如下实验操作补充完整:按图乙连接电路,将滑动变阻器R1的滑片P置于B端;将S2拨向接点1,闭合S1,调节R1,使电流表示数为I0;将电阻箱R2的阻值调至最大,S2拨向接点2, ,使电流表示数仍为I0,记录此时电阻箱的示数为R2。
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③此电阻丝的电阻率的表达式
。(用已知量和所测物理量的字母表示)
(2)某同学用如图甲所示的装置通过研究重锤的落体运动来验证机械能守恒定律。已知重力加速度为g。
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①在实验所需的物理量中,需要直接测量的是 ,通过计算得到的是 。(填写代号)
A.重锤的质量
B.重锤下落的高度
C.重锤底部距水平地面的高度
D.与下落高度对应的重锤的瞬时速度
②在实验得到的纸带中,我们选用如图乙所示的起点O与相邻点之间距离约为2mm的纸带来验证机械能守恒定律。图中A、B、C、D、E、F、G为七个相邻的原始点,F点是第n个点。设相邻点间的时间间隔为T,下列表达式可以用在本实验中计算F点速度vF的是 。
A. vF = g(nT ) B.vF =
C.vF =
D.vF =
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③若代入图乙中所测的数据,求得
在误差范围内等于
(用已知量和图乙中测出的物理量表示),即可验证重锤下落过程中机械能守恒。即使在操作及测量无误的前提下,所求
也一定会略
(选填“大于”或“小于”)后者的计算值,这是实验存在系统误差的必然结果。
④另一名同学利用图乙所示的纸带,分别测量出各点到起始点的距离h,并分别计算出各点的速度v,绘出v2-h图线,如图丙所示。从v2-h图线求得重锤下落的加速度g′= m/s2( 保留3位有效数字 )。则由上述方法可知,这名同学是通过观察v2-h图线是否过原点,以及判断 与 (用相关物理量的字母符号表示)在实验误差允许的范围内是否相等,来验证机械能是否守恒的。
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(1)某同学通过实验测量一根长度为L的电阻丝的电阻率。
①由图甲可知电阻丝的直径D=________mm。
②将如下实验操作补充完整:按图乙连接电路,将滑动变阻器R1的滑片P置于B端;将S2拨向接点1,闭合S1,调节R1,使电流表示数为I0;将电阻箱R2的阻值调至最大,S2拨向接点2, ,使电流表示数仍为I0,记录此时电阻箱的示数为R2。
③此电阻丝的电阻率的表达式
(2)某同学用如图甲所示的装置通过研究重锤的落体运动来验证机械能守恒定律。已知重力加速度为g。
①在实验所需的物理量中,需要直接测量的是 ,通过计算得到的是 。(填写代号)
A.重锤的质量
B.重锤下落的高度
C.重锤底部距水平地面的高度
D.与下落高度对应的重锤的瞬时速度
②在实验得到的纸带中,我们选用如图乙所示的起点O与相邻点之间距离约为2mm的纸带来验证机械能守恒定律。图中A、B、C、D、E、F、G为七个相邻的原始点,F点是第n个点。设相邻点间的时间间隔为T,下列表达式可以用在本实验中计算F点速度vF的是 。
A. vF = g(nT ) B.vF =
C.vF =
③若代入图乙中所测的数据,求得
④另一名同学利用图乙所示的纸带,分别测量出各点到起始点的距离h,并分别计算出各点的速度v,绘出v2-h图线,如图丙所示。从v2-h图线求得重锤下落的加速度g′= m/s2( 保留3位有效数字 )。则由上述方法可知,这名同学是通过观察v2-h图线是否过原点,以及判断 与 (用相关物理量的字母符号表示)在实验误差允许的范围内是否相等,来验证机械能是否守恒的。