6、
一列简谐波沿一直线向左运动,当直线上某质点a向上运动到达最大位移时,a点右方相距0.15m的b点刚好向下运动到最大位移处,则这列波的波长可能是( )
A.0.6m B.0.3m
C.0.2m D.0.1m
5、
细长轻绳下端拴一小球构成单摆,在悬点正下方
摆长处有一个能挡住摆线的钉子A,如图41所示。现将单摆向左方拉开一个小角度,然后无初速地释放。对于以后的运动,下列说法中正确的是( )
A.摆球往返运动一次的周期比无钉子时的单摆周期小;
B. 摆球在左、右两侧上升的最大高度一样;
C. 摆球在平衡位置左右两侧走过的最大弧长相等;
D. 摆线在平衡位置右侧的最大摆角是左侧的两倍。
4、
如图40,一弹簧振子A沿光滑水平面作简谐运动。在振幅相同的条件下, 第一次当振子A通过平衡位置时,将一块橡皮泥B轻粘在A上共同振动,第二次当振子A刚好位于位移最大值时将同一块橡皮泥轻粘在A上之后的振`动过程中,具有相同物理量的是:
A、振幅; B、周期;
C、最大速度值; D、最大加速度值 。
3、把一个筛子用四根弹簧支起来,筛子上装一个电动偏心轮,它每转一周给筛子一个驱动力,这就做成了一个共振筛,筛子在做自由振动时,每次全振动用时1s,在某电压下电动偏心轮转速是36r/min。已知如果增大电压可以使偏心轮转速提高,增大筛子的质量,可以增大筛子的固有周期。那么,要使筛子的振幅增大,下列哪些做法正确( )
①提高输入电压 ②降低输入电压 ③增加筛子质量 ④减小筛子质量
A.②④ B.②③ C.①③ D.①④
2、如图39所示,将小球甲、乙、丙(都可视为质点)分别从A、B、C三点由静止同时释放,最后都到达竖直面内圆弧的最低点D,其中甲是从圆心A出发做自由落体运动,乙沿弦轨道从一端B到达另一端D,丙沿圆弧轨道从C点运动D,且C点很靠近D点。如果忽略一切摩擦阻力,那么下列判断正确的是:
A.甲球最先到达D点,乙球最后到达D点;
B.甲球最先到达D点,丙球最后到达D点;
C.丙球最先到达D点,乙球最后到达D点;
D.甲球最先到达D点,无法判断哪个球最后到达D点。
1、一物体在某行星表面受到的万有引力是它在地球表面受到的万有引力的1/4,在地球 上走得准的摆钟搬到此行星上后,此钟的分针走一整圈所经历的时间实际上是:
A、1/4h B、1/2h C、2h D、4h
典型错误之一:因忽视周期性引起的多解而出错。
例28、如图31所示,光滑的弧形槽的半径为R(R远大于弧长MN),A为弧形槽的最低点。小球B放在A点正上方离A点的高度为h,小球C放在M点。同时释放两球,使两球正好在A点相碰,则h应为多大?
错解 :对B球,可视为单摆,延用单摆周期公式可求C球到达O点的时间:![]()
对B球,它做自由落体运动,自h高度下落至O点
.
要求两球相碰,则应有tB=tC,即
,解得:
。
分析纠错:上述答案并没有完全错,分析过程中有一点没有考虑,即是振动的周期性,因为C球在圆形轨道上自C点释放后可以做往复的周期性运动,除了经过TC/4时间可能与A相碰外,经过t=TC/4+NtC(N=0,1,2……)的时间都可以与A相碰。正确答案是:
(n=1,2,3,4……)
典型错误之二:因对波的叠加原理理解不深刻而出错。
例29、两列简谐波均沿x轴传播,传播速度的大小相等,其中一列沿x轴正方向传播,如图32中实线所示。一列波沿x负方向传播,如图32中虚线所示。这两列波的频率相等,振动方向均沿y轴,则图中x=1,2,3,4,5,6,7,8各点中振幅最大的是x=
的点,振幅最小的是x=
的点。
错解:从图中可以看出:振幅最大的是x=2,6的点,振幅最小的是x=4,8的点。
分析纠错:对于x=4、8的点,此时两列波引起的位移的矢量和为零,但两列波引起的振动速度的矢量和最大,故应是振动最强的点,即振幅最大的点。对于x=2和6的点,此时两列波引起的位移矢量和为零,两列波引起的振动速度的矢量和也为零,故应是振动最弱的点,即振幅最小的点。
典型错误之三:因没有理解波的图像会随时间变化而出错
例30、
如图33所示,一列简谐横波沿x轴正方向传播,从波传到x=5m的M点时开始计时,已知P点相继出现两个波峰的时间间隔为0.4s,下面说法中正确的是( )
A.这列波的波长是4m
B.这列波的传播速度是10m/s
C.质点Q(x=9m)经过0.5s才第一次到达波峰
D.M点以后各质点开始振动时的方向都是向下
错解:由质点Q(x=9m),经过0.4s波传到它,又经过T/4(0.1s)Q点第一次到达波峰,所以C对。
分析纠错 :(1)从图33上可以看出波长为4m,选A。
(2)实际上“相继出现两个波峰”应理解为,出
现第一波峰与出现第二个波峰之间的时间间隔。因为在一个周期内,质点完成一次全振动,而一次全振动应表现为“相继出现两个波峰”,即T=0.4s。则V=λ/T=10m/s,所以B选项正确。
(3)质点Q(x=9m)经过0.4s开始振动,而波是沿x轴正方向传播,即介质中的每一个质点都被它左侧的质点所带动,从波向前传播的波形图34可以看出,0.4s波传到Q时,其左侧质点在它下方,所以Q点在0.5s时处于波谷。再经过0.2ss即总共经过0.7s才第一次到达波峰,所以选项C错了。
(4)从波的向前传播原理可以知道,M以后的每个质点都是先向下振动的。所以选项D是对的。
此题正确答案为A,B,D。
典型错误之四:因错误认为“双向波”是一列波而出错
例31、如图35所示,S为上下振动的波源, 振动频率为100Hz,所产生的横波左右传播, 波速为80m/s,已知P、Q两质点距波源S的距离为SP=17.4m,SQ=16.2m。当S通过平衡位置向上振动时,P、Q两质点的位置是:
A.P在波峰,Q在波谷;
B.都在波峰;
C.都在波谷 ;
D.P在波峰,Q在波峰。
错解:根据λ=VT=0.8m,SP=17.4m=(21+3/4)λ,SQ=16.2m=(20+1/4)λ,据此可作出波形图如图36所示,故可得到“P在波峰,Q在波峰”,而错选D。
分析纠错:波源S在振动的过程之中要形成分别向左右传播的两列波,波形应如图37所示,故可得到“P在波峰,Q在波谷”,而应选A。
典型错误之五:因忽视各质点的振动方向与波源的起振方向相同而出错。。
例32、在均匀介质中,各质点的平衡位置在同一直线上,相邻两质点的距离均为s,如图38甲所示。振动从质点1开始向右传播,质点1开始运动时的速度方向竖直向上。经过时间t,前13个质点第一次形成如图38乙所示的波形。关于这列波的周期和波速有如下说法
A.这列波的周期T=2t/3
B这列波的周期T=t/2
C.这列波的传播速度v=12s/T
D.这列波的传播速度v=16s/T
错解:由图38可知:波长λ=8s,而在时间t内波向前传了3λ/2,所以周期T=2t/3,传播速度v=12s/T,即AC正确。
分析纠错:上述解答错在没有理解题意,题说“经过时间t,前13个质点第一次形成如图38乙所示的波形”,并不说波只传到前13个质点。如果是只传到前13个质点,由于第13个质点此时振动方向向下,所以质点1开始运动时的速度方向也应该竖直向下,这与题给条件矛盾。所以在时间t内波向前传了2λ,所以周期T=t/2,传播速度v=16s/T,即BD正确。
6、正确理解波的干涉、衍射现象,了解多普勒效应
(1)波的叠加原理:在两列波重叠的区域,任何一个质点的总位移都等于两列波分别引起的位移的矢量和。
(2)波的独立传播原理:在两列波重叠的区域,每一列波保持自己的特性互不干扰继续前进。
(3)波的干涉:1产生稳定干涉现象的条件:频率相同;振动方向相同;有固定的相位差。2两列相干波的波峰与波峰(或波谷与波谷)相遇处是振动最强的地方,波峰与波谷(或波谷与波峰)相遇处是振动最弱的地方。4驻波:是一种特殊的干涉现象。驻波的特点是两波节间的各质点均做同时向下或同时向上,但振幅不同的同步调振动;波形随时间变化,但并不在传播方向上移动。
(4)波的衍射:1波绕过障碍物的现象叫做波的衍射。2能够发生明显的衍射现象的条件是:障碍物或孔的尺寸比波长小,或者跟波长相差不多。
(5)多普勒效应
当波源或者接受者相对于介质运动时,接受者会发现波的频率发生了变化,这种现象叫多普勒效应。
(6)声波:1发声体的振动在介质中的传播就是声波。人耳能听到的声波的频率范围在20Hz到20000Hz之间。2频率低于20Hz的声波叫次声波。3频率高于20000Hz的声波叫超声波。4空气中的声波是纵波。5能够把回声与原声区别开来的最小时间间隔为0.1S.6声波也能发生反射、干涉和衍射等现象。声波的共振现象称为声波的共鸣。
5、深刻理解简谐运动的图像和波动图像的意义。
(1)简谐运动的图象:1定义:振动物体离开平衡位置的位移X随时间t变化的函数图象。不是运动轨迹,它只是反映质点的位移随时间的变化规律。2作法:以横轴表示时间,纵轴表示位移,根据实际数据取单位,定标度,描点,用平滑线连接各点便得图线。3图象特点:用演示实验证明简谐运动的图象是一条正弦(或余弦)曲线。
(2)简谐运动图象的应用:1可求出任一时刻振动质点的位移。2可求振幅A:位移的正负最大值。3可求周期T:两相邻的位移和速度完全相同的状态的时间间隔。4可确定任一时刻加速度的方向。5可求任一时刻速度的方向。6可判断某段时间内位移、回复力、加速度、速度、动能、势能的变化情况。
(3)波的图象:1波的图象是描述在波的传播方向上的介质中各质点在某时刻离开平衡位置的位移。2简谐波的图象是一条正弦或余弦图象。3波的图象的重复性:相隔时间为周期整数倍的两个时刻的波形相同。4波的图象反映机械波的有关信息:质点的振幅、波长、介质中各质点在该时刻的位置、已知波的传播方向后可确定各质点在该时刻的振动方向和经过一段时间后的波形图。
(4)振动图象和波动图象的联系与区别
联系:波动是振动在介质中的传播,两者都是按正弦或余弦规律变化的曲线;振动图象和波的图象中的纵坐标均表示质点的振动位移,它们中的最大值均表示质点的振幅。
区别:①振动图象描述的是某一质点在不同时刻的振动情况,图象上任意两点表示同一质点在不同时刻偏离平衡位置的位移;波的图象描述的是波在传播方向上无数质点在某一时刻的振动情况,图象上任意两点表示不同的两个质点在同一时刻偏离平衡位置的位移。
②振动图象中的横坐标表示时间,箭头方向表示时间向后推移;波的图象中的横坐标表示离开振源的质点的位置,箭头的方向可以表示振动在介质中的传播方向,即波的传播方向,也可以表示波的传播方向的反方向。
③振动图象随时间的延续将向着横坐标箭头方向延伸,原图象形状不变;波的图象随着时间的延续,原图象的形状将沿横坐标方向整个儿地平移,而不是原图象的延伸。
4在不同时刻波的图象是不同的;对于不同的质点振动图象是不同的。
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