- 机械振动
- 共185题
如图所示,质点O从时刻开始做简谐振动,图中OX代表一弹性绳,
m,
m,在第2s内A比B多2次全振动,B比C多5次全振动,且已知在第2s末波已传过C点,则质点振动的频率是 Hz,绳上的波速是 m/s.
正确答案
10、20
解析
略
知识点
(1)运动周期为T,振幅为A,位于x=0点的被波源从平衡位置沿y轴正向开始做简谐运动,该波源产生的一维简谐横波沿x轴正向传播,波速为,传播过程中无能量损失,一段时间后,该振动传播至某质点p,关于质点p振动的说法正确的是______。
A.振幅一定为A
B.周期一定为T
C.速度的最大值一定为v
D.开始振动的方向沿y轴向上或向下取决于它离波源的距离
E.若P点与波源距离s=vT,则质点P的位移与波源的相同
(2)一半圆柱形透明物体横截面如图所示,地面AOB镀银,o表示半圆截面的圆心,一束光线在横截面内从M点入射,经过AB面反射后从N点射出。已知光线在M点的入射角为30,
MOA=60
,
NOB=30
。求:
1)光线在M点的折射角
2)透明物体的折射率
正确答案
解析
(1)由波的形成与传播可知,正确答案是ABE。(选对一个给3分,选对两个给4分,选对三个给6分。每选错一个扣3分,最低得分为0分)
(2)1)解:如图,透明物体内部的光路为折线MPN,Q、M点相对于氏面EF对称,Q、P和N
三点共线。
设在M点处,光的和射角为i,折射角为r,
。根据题意有
①
由几何关系得,,于是
②
且③
由①②③式得④
2)解:根据折射率公式有
⑤
由④⑤式得 ⑥
知识点
(1)如图,一轻弹簧一端固定,另一端连接一物块构成弹簧振子,该物块是由a、b两个小物块粘在一起组成的。物块在光滑水平面上左右整栋 ,振幅为A0,周期为T0。当物块向右通过平衡位置时,a、b之间的粘胶脱;以后小物块a震动的振幅和周期分别为A和T,
则A A0(填“>”“<”“=”), T T0(填“>”“<”“=”).
(2)如图,三棱镜的横截面为直角三角形ABC,∠A=30°,∠B=60°。一束平行于AC边的光线自AB边的p点摄入三棱镜,在AC边发生反射后从BC边的M点射出,若光线在P店的入射角和在M店的折射角相等。
(i)求三棱镜的折射率
(ii)在三棱镜的AC边是否有光线逸出,写出分析过程。(不考虑多次反射)
正确答案
答案:(1)小于;小于
(2),没有光线逸出
解析
略
知识点
一简谐横波沿x轴正方向传播。波源的位移y随时间t的变化规律可以用表达式表示,式中位移y的单位是m,时间t的单位是s。该简谐横波的波速为v=4.0m/s。则
正确答案
解析
略
知识点
一简谐振子沿轴振动,平衡位置在坐标原点。
=0时刻振子的位移
=-0.1m;
=
时刻
=0.1m;
=4
时刻
=0.1m。该振子的振幅和周期可能为
正确答案
解析
由于,若
,
,t=0时刻振子的位移x=-0.1m;则振动方程为
。当t=
时刻x=0.1m;当t=4s时刻x=0.1m,满足题设条件,A正确。若
,
,t=0时刻振子的位移x=-0.1m;则振动方程为
。当t=
时刻x=-0.2m;当t=4s时刻x=-0.1m,与题设条件不符,B错误。若
,
,t=0时刻振子的位移x=-0.1m,则振动方程为
或
。t=
时刻x=0.1m;当t=4s时刻x=0.1m,满足题设条件,C正确。若
,
,t=0时刻振子的位移x=-0.1m;则振动方程为
或
。当t=
时刻x=0.1m;当t=4s时刻x=0.1m,满足题设条件,D正确。正确选项:ACD
知识点
如图所示为某一弹簧振子做简谐振动的图像,根据图像不能确定的物理量是( )
正确答案
解析
略
知识点
以下为选作部分,请从下面三题中选择一题作答,多做的则按第一题评分。
37.(1)墨滴入水,扩而散之,徐徐混匀。关于该现象的分析正确的是()(双选,填正确答案标号)
a.混合均匀主要是由于碳粒受重力作用
b.混合均匀的过程中,水分子和碳粒都做无规则运动
c.使用碳粒更小的墨汁,混合均匀的过程进行的更迅速
d.墨汁的扩散运动是由于碳粒和水分子发生化学反应引起的
(2)扣在水平桌面上的热杯盖有时会发生被顶起的现象。如图,截面积为S的热杯盖扣在水平桌面上,开始时内部封闭气体的温度为300K,压强为大气压强p0。当封闭气体温度上升至303K时,杯盖恰好被整体顶起,放出少许气体后又落回桌面,其内部气体压强立减为p0,温度仍为303K。再经过一段时间,内部气体温度恢复到300K。整个过程中封闭气体均可视为理想气体。
求:
(ⅰ)当温度上升到303K且尚未放气时,封闭气体的压强;
(ⅱ)当温度恢复到300K时,竖直向上提起杯盖所需的最小力。
38.(1)如图,轻弹簧上端固定,下端连接一小物块,物块沿竖直方向做简谐运动。以竖直向上为正方向,物块简谐运动的表达式为y=0.1sin(2.5πt)m。t=0时刻,一小球从距物块h高处自由落下;t=0.6s时,小球恰好与物块处于同一高度。取重力加速度的大小为g=10m/s2.以下判断正确的是______(
双选,填正确答案标号)
A.h=1.7m
B.简谐运动的周期是0.8s
C.0.6s内物块运动的路程是0.2m
D.t=0.4s时,物块与小球运动方向相反
(2)半径为R、介质折射率为n的透明圆柱体,过其轴线OO’的截面如图所示。位于截面所在平面内的一细束光线,以角i0由O点入射,折射光线由上边界的A点射出。当光线在O点的入射角减小至某一值时,折射光线在上边界的B点恰好发生全反射。求A、B两点间的距离。
39.
(1)发生放射性衰变为
,半衰期约为5700年。已知植物存活其间,其体内
与
的比例不变;生命活动结束后,
的比例持续减少。现通过测量得知,某古木样品中
的比例正好是现代植物所制样品的二分之一。下列说法正确的是_____。(双选,填正确答案标号)
a.该古木的年代距今约为5700年
b.、
、
具有相同的中子数
c.衰变
为
的过程中放出β射线
d.增加样品测量环境的压强将加速的衰变
(2)如图,三个质量相同的滑块ABC,间隔相等地静置于同一水平轨道上。现给滑块A向右的初速度v0,一段时间后A与B发生碰撞,碰后AB分别以
、
的速度向右运动,B再与C发生碰撞,碰后BC粘在一起向右运动。滑块AB与轨道间的动摩擦因数为同一恒定值。两次碰撞时间极短。求BC碰后瞬间共同速度的大小。
正确答案
37.(1)bc;
(2)(ⅰ)1.01P0;(ⅱ)0.02P0S。
38.(1)AB;t=0.6s时,物块的位移为y=0.1sin(2.5π×0.6)m= -0.1m;则对小球,解得h=1.7m ,选项A正确;简谐运动的周期是
,选项B正确;0.6s内物块运动的路程是3A=0.3m,选项C错误;t=0.4s=
,此时物块在平衡位置向下振动,则此时物块与小球运动方向相同,选项D错
误;故选AB。
(2)
39. (1)ac;
(2)
解析
解析已在路上飞奔,马上就到!
知识点
(1)如图所示,沿平直铁路线有间距相等的三座铁塔A、B和C。假想有一列车沿AC方向以接近光速行驶,当铁塔B发出一个闪光,列车上的观测者测得A、C两铁塔被照亮的顺序是
A. 同时被照亮
B. A先被照亮
C. C先被照亮
D. 无法判断
(2)一束光从空气射向折射率为的某种介质,若反向光线与折射光线垂直,则入射角为__________。真空中的光速为c ,则光在该介质中的传播速度为________________ 。
(3)将一劲度系数为K的轻质弹簧竖直悬挂,下湍系上质量为m的物块,将物块向下拉离平衡位置后松开,物块上下做简谐运动,其振动周期恰好等于以物块平衡时弹簧的伸长量为摆长的单摆周期。请由单摆周期公式推算出物块做简谐运动的周期T。
正确答案
(1)C
(2)600;
(3)
解析
(1)当铁塔B发出一个闪光,同时到达A、C两铁塔被反射但列车沿AC方向以接近光速行驶,经铁塔A反射的光相对列车的速度远小于经铁塔C反射的光相对列车的速度,经铁塔C反射的光先到达观测者,看到C先被照亮,C正确。
(2)根据折射定律: 及
,得
,
根据
,得
。
(3)单摆周期公式,且
,解得
知识点
做简谐振动的物体,当它每次经过同一位置时,可能不同的物理量是
正确答案
解析
做简谐振动的物体,当它每次经过同一位置时,位移相同,加速度相同,位移相同,可能不同的物理量是速度,选项B正确。
知识点
(1)(4分)一列简谐横波在t=0时的波形图如图所示。介质中x=2m处的质点P沿y轴方向做简谐运动的表达式为y=10sin(5πt)cm。关于这列简谐波,下列说法正确的是______(填入正确选项前的字母。选对1个给2分,选对2个给4分;选错1个扣2分,最低得0分)。
A. 周期为4.0s
B. 振幅为20cm
C. 传播方向沿x轴正向
D. 传播速度为10m/s
(2)(8分)一赛艇停在平静的水面上,赛艇前端有一标记P离水面的高度为h1=0.6m,尾部下端Q略高于水面;赛艇正前方离赛艇前端s1=0.8m处有一浮标,示意如图。一潜水员在浮标前方s2=3.0m处下潜到深度为h2=4.0m时,看到标记刚好被浮标挡住,此处看不到船尾端Q;继续下潜△h=4.0m,恰好能看见Q。求:
(i)水的折射率n;
(ii)赛艇的长度l。(可用根式表示)
正确答案
(1)C D
(2)(i);(ii)3.3m
解析
(1)周期为:
,由波的图像得:振幅
、波长
,故波速为
,p点在t=0时振动方向为正y方向,波向正x方向传播。
(2)(i)设过P点光线,恰好被浮子挡住时,入射角、折射角分别为:α、β则:①
②
③
由①②③得:
(ii)潜水员和Q点连线与水平方向夹角刚好为临界角C,则:
④
cotC= ⑤
由④⑤得:
知识点
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