题目内容

(1)细绳的一端在外力作用下从t=0时刻开始做简谐运动,激发出一列简谐横波.在细绳上选取15个点,图(a)为t=0时刻各点所处的位置,图(b)为t=时刻的波形图(T为波的周期).请在图(c)中画出t=时刻的波形图.

(2)在“用单摆测定重力加速度”的实验中,用刻度尺量出悬点到小球的距离96.60cm,用卡尺量得小球直径是5.260cm,测量周期有3次,每次是在摆球通过最低点时,按下秒表开始计时,同时将此次通过最低点作为第一次,接着记录通过最低点的次数,一直数到计时终止,结果如表:
123
数的次数618171
时间(s)60.4079.8070.60
这个单摆振动周期的测定值是______s,当地重力加速度的值是______m/s2(小数点后保留两位).
【答案】分析:(1)由前的图形可知质点的起振方向、振幅、波长等;则可得出再过半过周期时波传播的位置及各质点的坐标.
(2)每次都在摆球通过最低点时按下秒表开始计时,同时将此次通过最低点作为第一次,以后每两次通过平衡位置,单摆完成一次全振动.确定全振动的次数,求出周期.由单摆的周期公式求解当地重力加速度.
解答:解:(1)设方格的边长为l 由图可知,波的波长应为12l,波的振幅应为l;
在内波传播了3l,则再过半个周期波应再传播6l,故9点开始向上振动,此时0点应到达负向最大位移处;6点达正向最大位移处;
故波形如图所示:

(2)由题,第1次,次数n1=61,全振动的次数为N1==30次,周期T1=s=2.01s
同理,第2次,测的周期T2=2.00s,第3次,测的周期T3=2.02s.
则周期的平均值为T=(T1+T2+T3)=2.01s
摆长L=96.60cm+×5.260cm=0.9923m
由T=2π得,g=,代入解得,g=9.69m/s2
故答案为:(1)如图所示;(2)2.01s、9.69.
点评:本题第一问关键在于找出波的波长、振幅及质点的起振方向,由波长、频率及周期的关系确定波速,由这些信息即可确定任意时刻的波形图;第二问关键要采用多次测量取平均值,来减小测量的偶然误差,不能把一次测量结果作为周期,误差将较大.
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