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题型:简答题
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简答题

一名同学为了研究某种琴弦的发声频率与琴弦内张力T及琴弦长度L的关系,设计了如图所示的实验:将琴弦一端固定,另一端通过悬挂不同数量的钩码来改变琴弦的张力T,通过改变支撑木条的间距来改变琴弦发声的有效长度L。在只让钩码重力G或只让琴弦有效长度L变化时,测出琴弦振动频率f,并绘出了如图所示的两个图像。

(1)该同学研究琴弦发声频率与弦长及张力的关系时使用的方法是_____________;

(2)由图像可知,琴弦长度一定时,琴弦调节的越紧,所发出的声音频率_____________;

(3)通过观察f-L图像,该同学猜想频率与弦长成反比,为了验证这个猜想,他还应该做出_____________图像。

正确答案

(1)控制变量法

(2)越高

(3)f-1/L

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题型:填空题
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填空题

一个频率为100 Hz的弹簧振子在驱动力的作用下做受迫振动,当f=50 Hz时,其振幅为50 cm,此时振子的频率为________Hz。当f增至某值时,发现振子的振幅最大,发生共振现象,此时振子振动的频率为________Hz。

正确答案

50,100

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题型:简答题
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简答题

(1)如图所示的装置,弹簧振子的固有频率是4 Hz.现匀速转动把手,给弹簧振子以周期性的驱动力,测得弹簧振子振动达到稳定时的频率为1 Hz,则把手转动的频率为________.

A.1 Hz         B.3 Hz    C.4 Hz       D.5 Hz

(2)如图所示,两艘飞船A、B沿同一直线同向飞行,相对地面的速度均为v(v接近光速c).地面上测得它们相距为L,则A测得两飞船间的距离________(选填“大于”“等于”或“小于”)L.当B向A发出一光信号,A测得该信号的速度为________.

(3)图为单反照相机取景器的示意图,ABCDE为五棱镜的一个截面,AB⊥BC.光线垂直AB射入,分别在CD和EA上发生反射,且两次反射的入射角相等,最后光线垂直BC射出.若两次反射都为全反射,则该五棱镜折射率的最小值是多少?(计算结果可用三角函数表示)

正确答案

(1)A (2)大于 c(或光速) (3)

(1)根据受迫振动的频率等于驱动力的频率,选项A正确.

(2)根据长度的相对性得L=L0

所以A测得两飞船间的距离L0>L.

根据狭义相对论的基本假设,光信号的速度为光速c.

(3)光线在棱镜中的光路图如图所示,根据反射定律和题设条件,得4α=90°

所以入射角α=22.5°

根据全反射规律,sin A=

故sin 22.5°≥

所以n≥,即折射率的最小值为.

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题型:简答题
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简答题

在心电图仪、地震仪等仪器工作过程中,要进行振动记录,如图甲所示是一个常用的记录方法,在弹簧振子的小球上安装一支记录用笔P,在下面放一条白纸带.当小球振动时,匀速拉动纸带(纸带运动方向与振子振动方向垂直),笔就在纸带上画出一条曲线,如图乙所示.

(1)若匀速拉动纸带的速度为1 m/s,则由图中数据算出振子的振动周期为多少?

(2)作出P的振动图象.

(3)若拉动纸带做匀加速运动,且振子振动周期与原来相同,由图丙中的数据求纸带的加速度大小.

正确答案

:(1)0.2 s (2)见解析 (3)1.0 m/s2

:(1)由题图乙可知,当纸带匀速前进20 cm时,弹簧振子恰好完成一次全振动,由v=,可得t= s,

所以T=0.2 s;

(2)由题图乙可以看出P的振幅为2 cm,振动图象如图所示;

(3)当纸带做匀加速直线运动时,振子振动周期仍为0.2 s,由丙图可知,两个相邻0.2 s时间内,纸带运动的距离分别为0.21 m、0.25 m,由Δx=aT2,得

a= m/s2=1.0 m/s2.

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题型:简答题
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简答题

一在竖直方向振动的弹簧振子,其周期为T,当振子从平衡位置O向上振动时,处在与平衡位置O同一水平线上的一小球恰以某速度v0开始被向上抛出.求当v0多大时,振子和小球在平衡位置O处同时向下运动?

正确答案

(2n-1)

因为a=g=(vt-v0)/t 所以t=v0/g 所以小球全程用时2v0/g,要使小球与弹簧振子在O处同时向下运动,则弹簧振子应经T/2或T/3,或(2n-1)T/2的运动

所以2v0/g=(2n-1)T/2 (n=1,2,3,…)

v0=(2n-1).

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题型:简答题
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简答题

将一根一端固定的钢锯条自由端挨着圆盘踞的边缘,圆盘上均匀分布着50个齿,求:

(1)当它以10 r/s的转速转动时,钢锯条的振动周期为多少?

(2)当它以6 r/s的转速旋转时,发现钢锯条的振幅最大,可知钢锯条的固有频率是多少?(假定圆盘锯齿始终不脱离钢锯条)

正确答案

(1)2×10-3 s  (2)300 Hz

(1)当圆盘锯以10 r/s的转速转动时,转运1个齿所用的时间设为t,有:n1="10" r/s,

圆盘锯转动周期T1=="0.1" s,t==2×10-3s.

它即为圆盘锯提供的驱动力周期,所以钢锯条做受迫振动的周期T′1=t=2×10-3s.

(2)当n2="6" r/s时,圆盘锯的转动周期:

T2= s

圆盘锯提供的驱动力周期T′2=s

驱动力频率f2=="300" Hz,

因此时钢锯条振幅最大,即发生共振,所以其固体频率

f=f2="300" Hz

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题型:填空题
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填空题

大海中航行的轮船,受到大风大浪冲击时,为了防止倾覆,应当改变航行方向和________,使风浪冲击力的频率远离轮船摇摆的________。

正确答案

速度;频率

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简答题

一砝码和一轻弹簧构成弹簧振子,图所示的装置可用于研究该弹簧振子的受迫振动.匀速转动把手时,曲轴给弹簧振子以驱动力,使振子做受迫振动.把手匀速转动的周期就是驱动力的周期,改变把手匀速转动的速度就可以改变驱动力的周期.若保持把手不动,给砝码一向下的初速度,砝码便做简谐运动,振动图像如图甲所示.当把手以某一速度匀速转动,受迫振动达到稳定时,砝码的振动图像如图乙所示.若用T0表示弹簧振子的固有周期,T表示驱动力的周期,Y表示受迫振动达到稳定后振子的振幅,则(  ).

正确答案

AC

题图甲是保持把手不动,弹簧振子自由振动的振动图像,该图像的周期为固有周期,由图可知,固有周期是4 s,选项A对,B错.在做受迫振动时,驱动力的周期越接近固有周期,其振动的振幅就越大,比较题图乙中驱动力的周期为8 s,弹簧振子没有发生共振,故选项C对,D错.

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题型:简答题
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简答题

如图所示,内壁光滑的圆柱形汽缸竖直固定在水平地面上,汽缸开口向上,一面积为0.01m2的活塞封闭了一定空气,在活塞的上方竖直固定一支架,在支架上的O点通过细线系一质量为m=8kg的球,球心到O点的距离为L=2m。活塞与支架总质量为M=12kg,已知当地的重力加速度g=10m/s2,大气压强P=1.00×105p,汽缸是绝热的。现将细线拉直到水平,稳定后由静止释放球,当球第一次运动到最低点时,活塞下降了h=0.2m且速度恰好为零,此时细线中的拉力为F=252N,求球由静止释放到第一次运动到最低点的过程中汽缸中的气体增加的内能.(提示小球在达到最低点是机械能的减少等于汽缸中空气内能的增加)

正确答案

设球在第一次运动到最低点时的速度为v,根据牛顿第二定律得:

 

根据能量守恒定律,球静止释放到第一次到达最低点的过程中汽缸中的气体增加的内能为:

由以上二式解得:

同答案

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题型:简答题
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简答题

如图所示,水平面内平行放置两根裸铜导轨,导轨间距为L,一根裸铜棒ab垂直导轨放置在导轨上面,铜棒质量为m,可无摩擦地在导轨上滑动.两导轨右端与电阻R相连,铜棒和导轨的电阻不计,两根一样的弹簧,左端固定在木板上,右端与铜棒相连,弹簧质量与铜棒相比可不计.开始时铜棒做简谐运动,OO1为平衡位置,振幅为A,周期是T,最大速度为v.加一垂直导轨平面的匀强磁场B后,发现铜棒做阻尼振动.如果同时给铜棒施加一水平力F,则发现铜棒仍然做原简谐运动.铜棒做阻尼运动的原因是_______________________________.

正确答案

加一磁场后,回路中产生感应电流,导体棒克服安培力做功,使棒的机械能减少,转化为热能,故铜棒做阻尼振动 

加一磁场后,回路中产生感应电流,导体棒克服安培力做功,使棒的机械能减少,转化为热能,故铜棒做阻尼振动  

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