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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。
一列简谐横波在某一时刻的波形图如图中左图所示,图中P、Q两质点的横坐标分别为x=1.5 m和x=4.5 m.P点的振动图象如右图所示.
在下列四幅图中,Q点的振动图象可能是
( )
【解析】:由图甲知该波的波长λ=4 m,而P、Q两质点间间距Δx=3 m=λ,则两质点的振动步调相差T,结合图乙知A、D两项皆错误.因波的传播方向未知,故无法判定Q点的振动状态相比于P点是超前还是滞后,B、C皆正确.
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一列简谐横波在某一时刻的波形图如图中左图所示,图中P、Q两质点的横坐标分别为x=1.5 m和x=4.5 m.P点的振动图象如右图所示.
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在下列四幅图中,Q点的振动图象可能是
( )
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【解析】:由图甲知该波的波长λ=4 m,而P、Q两质点间间距Δx=3 m=λ,则两质点的振动步调相差T,结合图乙知A、D两项皆错误.因波的传播方向未知,故无法判定Q点的振动状态相比于P点是超前还是滞后,B、C皆正确.
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(1)在t=0时刻,质点A开始做简谐运动,其振动图象如图甲所示.
质点A振动的周期是________s;t=8 s时,质点A的运动沿y轴的________方向(填“正”或“负”);质点B在波的传播方向上与A相距16 m.已知波的传播速度为2 m/s,在t=9 s时,质点B偏离平衡位置的位移是________ cm.
(2)图乙是北京奥运会期间安置在游泳池底部的照相机拍摄的一张照片,相机的镜头竖直向上.照片中,水立方运动馆的景象呈现在半径r=11 cm的圆形范围内,水面上的运动员手到脚的长度l=10 cm.若已知水的折射率n=,请根据运动员的实际身高估算该游泳池的水深h.(结果保留两位有效数字)
【解析】:(1)由图知T=4s,因位移图线的斜率表示速度,且在t=8 s=2T时质点振动状态与t=0时相同,则由图可知t=0时图线斜率为正,速度沿y轴正向.在t=9 s时由图线知质点A处于正向最大位移处.再由Δt==8s=2T知B的振动状态与质点A相差两个周期,所以同一时刻两质点相对平衡位置的位移相同,即也为10 cm.
图10
(2)设照片圆形区域的实际半径为R,运动员的实际长为L
由折射定律nsinα=sin90°
几何关系sinα=,=
得h=·r
取L=2.2 m,解得h=2.1 m(1.6~2.6 m都算对)
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(1)一列沿着x轴正方向传播的横波,在t=0时刻的波形如图(甲)所示.图甲中某质点的振动图象如图11(乙)所示.质点N的振幅是________m,振动周期为________s,图乙表示质点________(从质点K、L、M、N中选填)的振动图象.该波的波速为________m/s.
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(2)惯性系S中有一边长为l的正方形(如图(A)所示),从相对S系沿x方向以接近光速匀速飞行的飞行器上测得该正方形的图象是________.
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(3)描述简谐运动特征的公式是x=________.自由下落的篮球经地面反弹后上升又落下.若不考虑空气阻力及在地面反弹时的能量损失,此运动________(填“是”或“不是”)简谐运动.
【解析】:(1)从甲、乙图可看出波长λ=2.0 m,周期T=4 s,振幅A=0.8 m;乙图中显示t=0时刻该质点处于平衡位置向上振动,甲图波形图中,波向x轴正方向传播,则质点L正在平衡位置向上振动,波速v=λ/T=0.5 m/s;
(2)由相对论知识易得运动方向上的边长变短,垂直运动方向的边长不变,C图象正确;
(3)简谐运动的特征公式为x=Asinωt,其中A是振幅;篮球从自由落体到反弹起来的过程中,回复力始终为重力,恒定不变,与偏离平衡位置的位移不是成正比的,不符合简谐运动的规律.
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(1)一列沿着x轴正方向传播的横波,在t=0时刻的波形如图(甲)所示.图甲中某质点的振动图象如图11(乙)所示.质点N的振幅是________m,振动周期为________s,图乙表示质点________(从质点K、L、M、N中选填)的振动图象.该波的波速为________m/s.
(2)惯性系S中有一边长为l的正方形(如图(A)所示),从相对S系沿x方向以接近光速匀速飞行的飞行器上测得该正方形的图象是________.
(3)描述简谐运动特征的公式是x=________.自由下落的篮球经地面反弹后上升又落下.若不考虑空气阻力及在地面反弹时的能量损失,此运动________(填“是”或“不是”)简谐运动.
【解析】:(1)从甲、乙图可看出波长λ=2.0 m,周期T=4s,振幅A=0.8 m;乙图中显示t=0时刻该质点处于平衡位置向上振动,甲图波形图中,波向x轴正方向传播,则质点L正在平衡位置向上振动,波速v=λ/T=0.5 m/s;
(2)由相对论知识易得运动方向上的边长变短,垂直运动方向的边长不变,C图象正确;
(3)简谐运动的特征公式为x=Asinωt,其中A是振幅;篮球从自由落体到反弹起来的过程中,回复力始终为重力,恒定不变,与偏离平衡位置的位移不是成正比的,不符合简谐运动的规律.
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