2019-2020年高二物理模塊二機(jī)械振動(dòng) 機(jī)械波教案 新課標(biāo) 人教版.doc
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2019-2020年高二物理模塊二機(jī)械振動(dòng) 機(jī)械波教案 新課標(biāo) 人教版 波的干涉 機(jī)械波 波的疊加 波的衍射 波的多普勒效應(yīng) 機(jī)械振動(dòng) 機(jī)械波 機(jī)械振動(dòng) 簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng) 受力特點(diǎn) F = -Kx 運(yùn)動(dòng)性質(zhì):變加速運(yùn)動(dòng) 能量轉(zhuǎn)化:機(jī)械能受恒 典型模型 彈簧振子 單擺T= 2 (與擺球質(zhì)量、振幅無(wú)關(guān)) 共振 受迫振動(dòng) (無(wú))阻尼振動(dòng) 受迫振動(dòng) 【知識(shí)網(wǎng)絡(luò)】 第一節(jié) 機(jī)械振動(dòng) 【考點(diǎn)透視】 一、考綱指要 1.彈簧振子,簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng),簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的振幅、周期和頻率,簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的振動(dòng)圖象。 (Ⅱ) 2.單擺,在小振幅條件下單擺作簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng),周期公式。 (Ⅱ) 3.振動(dòng)中的能量轉(zhuǎn)化。 (Ⅰ) 4.自由振動(dòng)和受迫振動(dòng),受迫振動(dòng)的振動(dòng)頻率,共振及其常見(jiàn)的應(yīng)用。 (Ⅰ) 二、命題落點(diǎn) 1.對(duì)彈簧振子的振動(dòng)過(guò)程的了解、。如例1。 2.考查對(duì)彈簧振子的振動(dòng)圖象的應(yīng)用能力。如例2。 3.單擺振動(dòng)過(guò)程中的能量轉(zhuǎn)化。如例3。 4.單擺的周期公式的理解和應(yīng)用,如例4 【典例精析】 d c b a -5 -4 -3 –2 -1 0 1 2 3 4 5 x/cm 圖7—1—1 甲 乙 例1:(03江蘇).一彈簧振子沿軸振動(dòng),振幅為4cm,振子的平衡位置位于軸上的O點(diǎn),圖7—1—1甲圖中的a、b、c、d為四個(gè)不同的振動(dòng)狀態(tài);黑點(diǎn)表示振子的位置,黑點(diǎn)上的箭頭表示運(yùn)動(dòng)的方向,圖7—1—1乙圖給出的①②③④四條振動(dòng)圖線,可用于表示振子的振動(dòng)圖象。( ) A.若規(guī)定狀態(tài)a時(shí)t=0,則圖象為① B.若規(guī)定狀態(tài)b時(shí)t=0,則圖象為② C.若規(guī)定狀態(tài)c時(shí)t=0,則圖象為③ D.若規(guī)定狀態(tài)d時(shí)t=0,則圖象為④ 解析:A選項(xiàng),t=0時(shí),a點(diǎn)的位移為3cm且向正方向運(yùn)動(dòng),故圖象①對(duì)。D選項(xiàng),t=0時(shí),d點(diǎn)位移為-4cm且向正方向運(yùn)動(dòng),故圖象④對(duì),B、C與圖象②③不對(duì)應(yīng),故A、D對(duì) 答案:7.AD t2 t4 x t3 A -A O t1 t 圖7—1—2 例2:(xx年廣東綜合)圖圖7—1—2為彈簧振子的振動(dòng)圖象,由此可知: A.在t1時(shí)刻,振子的動(dòng)能最大,所受的彈性力最大 B.在t2時(shí)刻,振子的動(dòng)能最大,所受的彈性力最小 C.在t3時(shí)刻,振子的動(dòng)能最大,所受的彈性力最大 D.在t4時(shí)刻,振子的動(dòng)能最大,所受的彈性力最大 解析:從圖象的橫坐標(biāo)和縱坐標(biāo)可以知道此圖是機(jī)械振動(dòng)圖象,將它與機(jī)械波的圖象區(qū)分開(kāi)。它所描述的是一個(gè)質(zhì)點(diǎn)在不同時(shí)刻的位置,t2和 t4是在平衡位置處,t1和 t3是在最大振幅處,頭腦中應(yīng)出現(xiàn)一張彈簧振子的實(shí)物圖象,根據(jù)彈簧振子振動(dòng)的特征,彈簧振子在平衡位置速度最大,加速度為零,即彈性力為零;在最大位置處,速度為零,加速度最大。即彈性力為最大,所以B正確。答案:B 例3: (xx年全國(guó))細(xì)長(zhǎng)輕繩下端拴一小球構(gòu)成單擺,在懸掛點(diǎn)正下方1/2擺長(zhǎng)處有一個(gè)能擋住擺線的釘子A,如圖7—1—3所示?,F(xiàn)將單擺向左拉開(kāi)一個(gè)小角度,,然后無(wú)初速度的釋放。對(duì)于以后的運(yùn)動(dòng),下列說(shuō)法正確的是: A 圖7—1—3 A.?dāng)[球往返運(yùn)動(dòng)一次的周期比無(wú)釘子時(shí)的單擺周期小 B.?dāng)[球往左、右兩側(cè)上升的最大高度一樣 C.?dāng)[球往在平衡位置左右兩側(cè)走過(guò)的最大弧長(zhǎng)相等 D.?dāng)[球往在平衡位置右側(cè)的最大擺角是左側(cè)的兩倍 θ1 A α α B θ2 C 圖7—1—4 解析:根據(jù)單擺做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的周期公式:T= 2可以知道,T與成正比,擺長(zhǎng)減小,周期變小,故A選項(xiàng)正確。擺球在擺動(dòng)的過(guò)程中,空氣的阻力很小可以忽略,懸線拉力不做功,只有重力做功,機(jī)械能守恒,擺球再左、右兩側(cè)上升的最大高度一樣,故B選項(xiàng)正確。假若無(wú)釘子,擺球擺至右側(cè)最高點(diǎn)B,與初位置對(duì)稱,有釘子擺球擺至右側(cè)最高點(diǎn)C,C、B在同一水平線上,由圖7—1—4幾何關(guān)系知θ2=2αθ2<2θ1,故D項(xiàng)錯(cuò)。擺球在平衡位置左側(cè)走過(guò)的最大弧長(zhǎng)大于在右側(cè)走過(guò)的最大弧長(zhǎng),C選項(xiàng)錯(cuò)。正確答案為A、B。答案:A、B 例4: (xx年春季)已知在單擺a完成10次全振動(dòng)的時(shí)間內(nèi),單擺b完成6次全振動(dòng),兩擺長(zhǎng)之差為1.6米。則兩單擺擺長(zhǎng)la與lb分別為 A.la=2.5m lb=0.9m B.la=0.9m lb=2.5m C.la=2.4m lb=4.0m D.la=4.0m lb=2.4m 解析:由題意知,Ta=,Tb=,t是a擺完成10次全振動(dòng)、b擺完成6次全振動(dòng)的時(shí)間,由單擺周期公式T= 2得, =2 =2,又la-lb=1.6m,解出la=0.9m,lb=2.5m。答案:B 【常見(jiàn)誤區(qū)】 1.對(duì)于彈簧振子的振動(dòng)過(guò)程了解不夠,振動(dòng)過(guò)程中的各個(gè)物理量如位移、回復(fù)力、加速度、速度的變化搞不清楚,因而出錯(cuò)。例如:例2。 2.對(duì)單擺的周期公式不熟,如例4 【基礎(chǔ)演練】 1.一個(gè)單擺,在某一個(gè)行星上的振動(dòng)周期為T(mén)1,在另一個(gè)行星上的周期為T(mén)2,若這兩個(gè)行星的質(zhì)量之比為M1∶M2=4∶1,半徑之比為R1∶R2=2∶1,則 ( ) A.T1∶T2=2∶1 B.T1∶T2=4∶l C.T1∶T2= ∶1 D.Tl∶T2=l∶1 圖7—1—5 2.如圖7—1—5所示,木塊A在光滑水平面上做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng),O為其平衡位置,C、D為振動(dòng)中最大位移處,則下述說(shuō)法中正確的是( ) A.木塊A在振動(dòng)中通過(guò)OD之間的任一位置P點(diǎn)時(shí), 其加速度與位移的方向相反 B.木塊A振動(dòng)中通過(guò)OD之間的任一位置P點(diǎn)時(shí),其動(dòng)量與動(dòng)能都相同 C.當(dāng)木塊在C點(diǎn)時(shí),有一個(gè)物體B由靜止放在A上并與A粘在一起,則可振動(dòng)到右側(cè) 的D點(diǎn) D.當(dāng)木塊在O點(diǎn)時(shí),有一個(gè)物體B由靜止放在A上并與A粘在一起,則可振動(dòng)到右側(cè) 的D點(diǎn) 3.(06年全國(guó)理綜卷Ⅰ,19)一砝碼和一輕彈簧構(gòu)成彈簧振子,圖1所示的裝置可用于研究該彈簧振子的受迫振動(dòng)。勻速轉(zhuǎn)動(dòng)把手時(shí),曲桿給彈簧振子以驅(qū)動(dòng)力,使振子做受迫振動(dòng)。把手勻速轉(zhuǎn)動(dòng)的周期就是驅(qū)動(dòng)力的周期,改變把手勻速轉(zhuǎn)動(dòng)的速度就可以改變驅(qū)動(dòng)力的周期。若保持把手不動(dòng),給砝碼一向下的初速度,砝碼便做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng),振動(dòng)圖線如圖2所示。當(dāng)把手以某一速度勻速轉(zhuǎn)動(dòng),受迫振動(dòng)達(dá)到穩(wěn)定時(shí),砝碼的振動(dòng)圖線如圖3所示。若用T0表示彈簧振子的固有周期,T表示驅(qū)動(dòng)力的周期,y表示受迫振動(dòng)達(dá)到穩(wěn)定后砝碼振動(dòng)的振幅,則( ) 圖1 圖2 y/cm 2 4 -4 0 4 6 8 1 3 5 7 -2 2 t/s t/s y/cm 4 2 -2 0 8 12 16 2 6 10 14 -1 1 圖3 A.由圖線可知T0=4s B.由圖線可知T0=8s C.當(dāng)T在4s附近時(shí),y顯著增大;當(dāng)T比4s小得多或大得多時(shí),y很小 D.當(dāng)T在8s附近時(shí),y顯著增大;當(dāng)T比8s小得多或大得多時(shí),y很小 第二節(jié) 機(jī)械波 【考點(diǎn)透視】 一、考綱指要 1.振動(dòng)在介質(zhì)中的傳播——波:橫波和縱波。橫波的圖象,波長(zhǎng)和波速的關(guān)系。 (Ⅰ) 2.波的疊加、干涉和衍射現(xiàn)象 (Ⅰ) 3.聲波、超聲波及其應(yīng)用 (Ⅰ) 4.多普勒效應(yīng) (Ⅰ) 5.用單擺測(cè)重力加速度 (Ⅰ) 二、命題落點(diǎn) 1.波的圖象和質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)圖象的聯(lián)系和區(qū)別,利用波的圖象來(lái)求某質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)情況,波的圖象的應(yīng)用。如例1。 2.波長(zhǎng)、波速和周期的關(guān)系,波在傳播過(guò)程中質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)情況,不同質(zhì)點(diǎn)之間振動(dòng)情況的差別和聯(lián)系,根據(jù)質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)情況可以知道兩質(zhì)點(diǎn)之間相差多少波長(zhǎng),并可以得出波的傳播方向。如例2。 3.機(jī)械波的本質(zhì)和特點(diǎn),如例3。 【典例精析】 例1.(xx全國(guó)卷)一列簡(jiǎn)諧橫波沿x軸負(fù)方向傳播,圖7—2—1圖1是t=1s時(shí)的波形圖,圖7—2—1圖2是波中某振動(dòng)質(zhì)元位移隨時(shí)間變化的振動(dòng)圖線(兩圖用同一時(shí)間起點(diǎn)),則圖2可能是圖1中哪個(gè)質(zhì)元的振動(dòng)圖線? 圖7—2—1 A.x=0處的質(zhì)元 B.x =1m處的質(zhì)元 C.x =2m處的質(zhì)元 D.x =3m處的質(zhì)元 解析:圖7—2—1圖1是在t=1s時(shí)的波動(dòng)圖象,圖7—2—1圖2是振動(dòng)圖象。由圖7—2—1圖2可知,t=1s時(shí)質(zhì)點(diǎn)處于平衡位置且向下振動(dòng),由圖7—2—1圖1可知,處于平衡位置的有x =0、x =2m、x =4m和x =6m個(gè)質(zhì)點(diǎn),又波沿x軸負(fù)方向傳播,則質(zhì)點(diǎn)x =0、x =4m向下振動(dòng)。答案A。 例2.(xx廣東卷)一列簡(jiǎn)諧波沿一直線向左運(yùn)動(dòng),當(dāng)直線上某質(zhì)點(diǎn)a向上運(yùn)動(dòng)到達(dá)最大移時(shí),a點(diǎn)右方相距0.15m的b點(diǎn)剛好向下運(yùn)動(dòng)到最大位移處,則這列波的波長(zhǎng)可能是( ) A.0.6m 左 a b 右 ? ? 圖7—2—2 B.0.3m C.0.2m D.0.1m a b 圖7—2—3 解析:由波的圖象可知,當(dāng)質(zhì)點(diǎn)a向上運(yùn)動(dòng)到達(dá)最大位移時(shí),b點(diǎn)剛好向下運(yùn)動(dòng)到最大位移處,如圖7—2—3所示,則a、b間至少有5λ,所以,0.15m=(n+0.5)λ,四個(gè)選項(xiàng)中只有B、D選項(xiàng)符合。 例3.(xx物理江蘇卷)圖7—2—4圖甲中,波源S從平衡位置y=0開(kāi)始振動(dòng),運(yùn)動(dòng)方向豎直向上(y軸的正方向),振動(dòng)周期T=0.01s,產(chǎn)生的簡(jiǎn)諧波向左、右兩個(gè)方向傳播,波速均為v=80m/s.經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后,P、Q兩點(diǎn)開(kāi)始振動(dòng),已知距離SP=1.2m、SQ=2.6m.若以Q點(diǎn)開(kāi)始振動(dòng)的時(shí)刻作為計(jì)時(shí)的零點(diǎn),則在圖7—2—4圖乙的振動(dòng)圖象中,能正確描述P、Q兩點(diǎn)振動(dòng)情況的是( ) 圖甲 P Q S v v 圖7—2—4 A. 甲為Q點(diǎn)振動(dòng)圖象 B. 乙為Q點(diǎn)振動(dòng)圖象 C. 丙為P點(diǎn)振動(dòng)圖象 D. 丁為P點(diǎn)振動(dòng)圖象 甲 丁 2T T y t 2T T y t 乙 丙 2T 2T T T y t y t o o o o 圖乙 圖7—2—4 解析:振動(dòng)周期T=0.01s,波速為v=80m/s,v =,則λ=0.8m,SP=1.2m、則S、P之間相差λ SQ=2.6m,S、Q之間相差3λ,P和P關(guān)于S點(diǎn)對(duì)稱的點(diǎn)的振動(dòng)情況完全一致,則和Q相差λ,由于波源開(kāi)始時(shí)是向上振動(dòng)的,所以Q開(kāi)始也是向上振動(dòng)的!A對(duì)!P比Q超前λ,D對(duì)。答案:.AD 例4.(xx全國(guó)卷Ⅱ)一簡(jiǎn)諧橫波沿x軸正方向傳播,某時(shí)刻其波形如圖7—2—5所示。下列說(shuō)法正確的是( ) Q P R 2 3 4 5 x/cm 1 0 y 6 圖7—2—5 A.由波形圖可知該波的波長(zhǎng) B.由波形圖可知該波的周期 C.經(jīng)周期后質(zhì)元P運(yùn)動(dòng)到Q點(diǎn) D.經(jīng)周期后質(zhì)元R的速度變?yōu)榱? 解析:由題可知,此圖是波動(dòng)圖象,由圖可以直接讀出波長(zhǎng),A對(duì);但讀不出周期,B錯(cuò);又因?yàn)橹啦ǖ膫鞑シ较?,則可以得出各質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向,但是,質(zhì)點(diǎn)不會(huì)隨著波向前傳播,所以C錯(cuò);經(jīng)周期后質(zhì)元R到達(dá)最低點(diǎn),速度為0,D對(duì)。答案:AD 【常見(jiàn)誤區(qū)】 1.波的周期性形成的多解,不少同學(xué)往往忽視而造成少解或錯(cuò)解,如例2。 2.振動(dòng)在介質(zhì)中的傳播形成機(jī)械波,在振源的兩側(cè),介質(zhì)中關(guān)于振源對(duì)稱的質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)情況完全一致,即振源的左右是不同的兩列波,而不是一列波。如例3。 【基礎(chǔ)演練】 1.(xx全國(guó)).簡(jiǎn)諧機(jī)械波在給定的媒質(zhì)中傳播時(shí),下列說(shuō)法中正確的是 ( ) A.振幅越大,則波傳播的速度越快 B.振幅越大,則波傳播的速度越慢 C.在一個(gè)周期內(nèi),振動(dòng)質(zhì)元走過(guò)的路程等于一個(gè)波長(zhǎng) D.振動(dòng)的頻率越高,則波傳播一個(gè)波長(zhǎng)的距離所用的時(shí)間越短 2.關(guān)于機(jī)械波,下列說(shuō)法不正確的是 ( ) A.處在一個(gè)波峰上的所有質(zhì)點(diǎn),其速度方向是相同的 B.處在一個(gè)波谷上的所有質(zhì)點(diǎn),其加速度方向是相同的 C.處在一個(gè)“坡面”上的所有質(zhì)點(diǎn),其位移大小沒(méi)有相同的 D.沿波的傳播方向,在一個(gè)半波長(zhǎng)范圍內(nèi),總有運(yùn)動(dòng)情況完全相同的質(zhì)點(diǎn) 3.一列簡(jiǎn)諧波沿x軸正方向傳播,t=0時(shí)波形如圖7—2—6所示.已知在0.6s末,A點(diǎn)P 0 1 2. 3 4 5. x /m A 圖7—2—6 恰第四次(圖中為第一次)出現(xiàn)在波峰,則下列說(shuō)法正確的是 ( ) A.波的周期是0.2s B.波傳播到P點(diǎn)需要1.5s C.P點(diǎn)開(kāi)始振動(dòng)時(shí)速度方向是向上的 D.P點(diǎn)在0.35s末第一次出現(xiàn)在波谷底部 C E A x B O Y D 圖7—2—7 4.一列簡(jiǎn)諧橫波在x軸上傳播,某時(shí)刻的波形如圖7—2—7所示.已知此時(shí)質(zhì)點(diǎn)A的運(yùn)動(dòng)方向沿y軸負(fù)方向.則 ( ) A.波的傳播方向?yàn)閤軸負(fù)方向 B.質(zhì)點(diǎn)C、D此時(shí)都向y軸負(fù)方向運(yùn)動(dòng) C.質(zhì)點(diǎn)A將比B晚回到平衡位置 D.質(zhì)點(diǎn)E有最大的速度,且方向?yàn)閥軸負(fù)方向 實(shí)驗(yàn) 用單擺測(cè)重力加速度 【考點(diǎn)透視】 一、考綱指要 單擺測(cè)重力加速度 二、命題落點(diǎn) 1.用單擺測(cè)重力加速度中的數(shù)據(jù)處理,如例1。 圖7-1 2.實(shí)驗(yàn)器材和要求。如例2。 【典例精析】 例1:在“用單擺測(cè)重力加速度”的實(shí)驗(yàn)中,某同學(xué)測(cè)定了在不同擺長(zhǎng)時(shí)的周期,數(shù)據(jù)如下表所示: 擺長(zhǎng)l/m 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0 周期T/s 1.42 1.57 1.67 1.80 1.91 2.01 T2/s2 2.01 2.46 2.79 3.24 3.65 4.04 (1)根據(jù)上表數(shù)據(jù),為直觀地反映l和T間的關(guān)系,請(qǐng)?jiān)趫D7-1所示的方格坐標(biāo)紙中選擇恰當(dāng)?shù)牡奈锢砹拷⒆鴺?biāo)系,畫(huà)出它們之間的關(guān)系圖線。 1.0 O 2.0 3.0 4.0 l/m 1.0 T2/s2 0.5 圖7-2 (2)若畫(huà)出來(lái)的圖線斜率為k,則 k和重力加速度g之間的關(guān)系式為_(kāi)_________,根據(jù)圖象得到g=____________m/s2。 解析:(1)關(guān)系圖線如圖7-2所示 (2) 9.8(9.7~9.9均可) 例2:在做“用單擺測(cè)重力加速度”的實(shí)驗(yàn)中, (1)下面所給器材,選用那些器材較好,請(qǐng)把所選用的器材前的字母依次填寫(xiě)在題后的橫線上。 A.長(zhǎng)1m左右的細(xì)線 B.長(zhǎng)30cm左右的細(xì)線 C.直徑2cm的鐵球 D.直徑2cm的橡膠球 E.秒表 F.時(shí)鐘 G.最小刻度是厘米的直尺 H.最小刻度是毫米的直尺 所選用的器材為:________________ (2)實(shí)驗(yàn)時(shí)對(duì)擺線偏開(kāi)豎直的偏角要求是__________。 解析:為減小實(shí)驗(yàn)誤差,擺線應(yīng)適當(dāng)長(zhǎng)一些,所以選A,為減小空氣阻力的影響,球的密度應(yīng)大些,所以選C,尺子應(yīng)選H。為保證單擺作簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng),擺角應(yīng)較小,一般不超過(guò)10。 答案:(1)ACEF (2)擺角應(yīng)小于10 【常見(jiàn)誤區(qū)】 在實(shí)驗(yàn)的過(guò)程中,有的同學(xué)不注意擺角應(yīng)不大于10,因此出錯(cuò)。球的密度和空氣阻力的關(guān)系搞不清楚,在例2中錯(cuò)選D選項(xiàng)。 【基礎(chǔ)演練】 1.(xx年福建)在“用單擺測(cè)重力加速度”的實(shí)驗(yàn)中,下列說(shuō)法正確的是 ( ) A.要求擺線長(zhǎng)度適當(dāng),在擺動(dòng)過(guò)程中不會(huì)伸縮,且質(zhì)量很小 B.用秒表測(cè)出單擺完成一次全振動(dòng)的時(shí)間,這就是單擺振動(dòng)的周期;反復(fù)測(cè)三次,在算出測(cè)得周期的平均值 C.用刻度尺測(cè)量擺長(zhǎng)時(shí),擺長(zhǎng)下端應(yīng)從球心算起,量到懸點(diǎn)處 D.測(cè)量周期T時(shí),從擺球經(jīng)過(guò)平衡位置時(shí)開(kāi)始記時(shí) 2.在“用單擺測(cè)重力加速度”的實(shí)驗(yàn)中,若測(cè)的的g值比當(dāng)?shù)氐臉?biāo)準(zhǔn)值偏小,可能因?yàn)? ( ) A.測(cè)擺長(zhǎng)時(shí)擺線拉的過(guò)緊 B.測(cè)擺長(zhǎng)時(shí)用擺線長(zhǎng)代替擺長(zhǎng)而漏加小球半徑 C.測(cè)量周期時(shí),將n次全振動(dòng)誤記成n+1次全振動(dòng) D.開(kāi)始記時(shí)時(shí),小球通過(guò)平衡位置時(shí)秒表按下的時(shí)刻滯后于小球通過(guò)平衡位置的時(shí)刻 3.在“用單擺測(cè)重力加速度”的實(shí)驗(yàn)中,下列措施中可以提高實(shí)驗(yàn)精度的是( ) A.選細(xì)線做為擺線 B.選重的小球做為擺球 C.拴好擺球后,令其自然下垂時(shí)測(cè)量擺長(zhǎng),測(cè)量時(shí)由懸點(diǎn)起到球心 D.單擺擺動(dòng)時(shí),最大擺角不超過(guò) E.單擺擺動(dòng)時(shí)時(shí)保持?jǐn)[線在同一數(shù)值豎直平面中 4.(xx全國(guó)春季)在“測(cè)定重力加速度”的實(shí)驗(yàn)中,某同學(xué)用一根細(xì)線和一均勻小球制成單擺。他已經(jīng)測(cè)得次單擺20個(gè)周期的時(shí)間為t,從懸掛點(diǎn)到小球頂端的線長(zhǎng)為l,還需要測(cè)量的物理量為_(kāi)___________。將g用測(cè)量的量表示,可得g=___________。 綜合能力測(cè)試(七) 一、選擇題(本題包括10小題。每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中,有的只有一個(gè)選項(xiàng)正確,有的有多個(gè)選項(xiàng)正確,全部選對(duì)的得4分,選對(duì)但不全的得2分,有選錯(cuò)的得0分。) 1.聲吶(水聲測(cè)位儀)向水中發(fā)出的超聲波,遇到障礙物(如魚(yú)群、潛艇、礁石等)后被反射,測(cè)出從發(fā)出超聲波到接收到反射波的時(shí)間及方向,即可測(cè)算出障礙物的方位;雷達(dá)則向空中發(fā)射電磁波,遇到障礙物后被反射,同樣根據(jù)發(fā)射電磁波到接收到反射波的時(shí)間及方向,即可測(cè)算出障礙物的方位。超聲波與電磁波相比較,下列說(shuō)法中正確的有 A.超聲波與電磁波傳播時(shí),都向外傳遞了能量 B.這兩種波都既可以在介質(zhì)中傳播,也可以在真空中傳播 C.在空氣中傳播的速度與其它介質(zhì)中傳播的速度相比較,這兩種波在空氣中傳播時(shí)均具有較大的傳播速度 D.這兩種波傳播時(shí),在一個(gè)周期內(nèi)均向前傳播了一個(gè)波長(zhǎng) 2.下列關(guān)于多普勒效應(yīng)的說(shuō)法正確的是 ( ) A.若聲源向觀察者靠近,則聲源發(fā)出聲波的頻率變小 B.若聲源向觀察者靠近,則聲察者接收到聲波的頻率變大 C.觀察者遠(yuǎn)離波源,則波源發(fā)出聲波的頻率變小 D.若波源與觀察者相互靠近,則觀察者接收到聲波的頻率變小 3.如所示,在均勻介質(zhì)中S1和S2是同時(shí)起振(起振方向相同)、頻率相同的兩個(gè)機(jī)械波源,它們發(fā)出的簡(jiǎn)諧波相向傳播。在介質(zhì)中S1和S2平衡位置的連線上有a、b、c三點(diǎn),已知S1a=ab=bc=cS2=λ/2(λ為波長(zhǎng)),則下列說(shuō)法中正確的是 ( ) 圖1 A.b點(diǎn)的振動(dòng)總是最強(qiáng),a、c兩點(diǎn)的振動(dòng)總是最弱 B.b點(diǎn)的振動(dòng)總是最弱,a、c兩點(diǎn)的振動(dòng)總是最強(qiáng) C.a(chǎn)、b、c三點(diǎn)的振動(dòng)都總是最強(qiáng) D.a(chǎn)、b、c三點(diǎn)的振動(dòng)都是有時(shí)最強(qiáng)有時(shí)最弱 圖2 4.一列橫波在t=0時(shí)刻的波形圖如圖2中實(shí)線所示,在t=1s時(shí)刻的波形如圖中虛線表示,由此可以判定此波的( ) A.波長(zhǎng)是4cm B.周期一定是4s C.振幅為2cm D.傳播速度一定是10m/s 5.質(zhì)量為m的小球和勁度系數(shù)為k的彈簧串到光 滑的水平桿上,組成了一個(gè)彈簧振子,如圖3 圖3 所示.現(xiàn)將振子從平衡位置O拉到其右方的B 點(diǎn),此時(shí)拉力的大小為F,然后輕輕釋放振子, 振子從靜止開(kāi)始運(yùn)動(dòng),經(jīng)過(guò)時(shí)間t第一次回到平衡位置O, 這時(shí)振子的速度為v.則該過(guò)程中振子的平均速度為( ) A.0 B.v/2 C.F/kt D.條件不足,無(wú)法確定 6.如圖4所示,實(shí)線為一列橫波某時(shí)刻的圖象,這列波的傳播速度為0.25 m/s,經(jīng)過(guò)時(shí)間1 s后的波形為虛線所示。那么這列波的傳播方向與在這段時(shí)間內(nèi)質(zhì)點(diǎn)P(x=0.1m處)所通過(guò)的路程是( ) 圖4 A.向左,10 cm B.向右,30 cm C.向左,50 cm D.向右,70 cm 圖5 7.如圖5所示是一列簡(jiǎn)諧橫波在t=0時(shí)刻的 波形圖.已知這列波沿x軸正方向傳播,波 速為20 m/s,則在t=0.17 s時(shí)該質(zhì)點(diǎn)P( ) A.速度和加速度都沿-y方向 B.速度沿+y方向,加速度沿-y方向 C.速度和加速度均正在增大 D.速度正在增大,加速度正在減少 8.一列簡(jiǎn)諧橫波沿x軸負(fù)方向傳播,圖6是t = 1s時(shí)的波形圖,圖7是波中某振動(dòng)質(zhì)元位移隨時(shí)間變化的振動(dòng)圖線(兩圖用同一時(shí)間起點(diǎn)),則圖7可能是圖6中哪個(gè)質(zhì)元的振動(dòng)圖線? ( ) 圖7 O t/s y/m 1 2 3 4 5 6 圖6 x/m O y/m 1 2 3 4 5 6 A.x =1m處的質(zhì)元 B.x = 2m處的質(zhì)元 C.x = 3m處的質(zhì)元 D.x = 4m處的質(zhì)元 9.如圖8所示,一根用絕緣材料制成的輕彈簧,勁度系數(shù)為k,一端固定,另一端與質(zhì)量為m、帶電量為+q的小球相連,靜止在光滑水平面上。當(dāng)施加水平向右的勻強(qiáng)電場(chǎng)E后,小球開(kāi)始做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng),關(guān)于小球的運(yùn)動(dòng)以下說(shuō)法正確的是 ( ) 圖8 A.小球的速度為零時(shí),彈簧伸長(zhǎng)qE/k B.小球做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的振幅為qE/k C.運(yùn)動(dòng)過(guò)程中小球的機(jī)械能守恒 D.運(yùn)動(dòng)過(guò)程中,小球與彈簧組成的系統(tǒng)機(jī)械能改變量、電勢(shì)能改變量的代數(shù)和為零 圖9 10.如圖9所示,S為在水面上振動(dòng)的波源,M、N為在水面上的兩塊擋板,其中N板可以上下移動(dòng),兩板中間有一狹縫,此時(shí)測(cè)得A處水沒(méi)有振動(dòng)。為使A處水也能發(fā)生振動(dòng),可采用的方法是 ( ) A.使波源的頻率增大 B.使波源的頻率減小 C.移動(dòng)N使狹縫的距離減小 D.移動(dòng)N使狹縫的距離增大 第Ⅱ卷(非選擇題 共60分) 二、非選擇題(本題包括6題) 圖10 11.(6分)如圖10所示,固定圓弧軌道弧AB所含度數(shù)小于5 , 末端切線水平。兩個(gè)相同的小球a、b分別從軌道的頂端和正 中由靜止開(kāi)始下滑,比較它們到達(dá)軌道底端所用的時(shí)間和動(dòng) 能:ta ______tb,Ea _______2Eb(填“>”、“=”或“<”)。 12.(9分)某同學(xué)在家里做用單擺測(cè)定重力加速度的實(shí)驗(yàn),但沒(méi) 有合適的擺球,他找到了一塊大小為3cm左右,外形不規(guī)則的大理石塊代替小球(如圖 11)。他設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)步驟是: α O M 圖11 A.將石塊用細(xì)尼龍線系好,結(jié)點(diǎn)為M,將尼龍線的上端固定于O點(diǎn) B.用刻度尺測(cè)量OM間尼龍線的長(zhǎng)度L作為擺長(zhǎng) C.將石塊拉開(kāi)一個(gè)大約α=30的角度,然后由靜止釋放 D.從擺球擺到最高點(diǎn)時(shí)開(kāi)始計(jì)時(shí),測(cè)出30次全振動(dòng)的總時(shí)間t,, 由T=t/30得出周期 E.改變OM間尼龍線的長(zhǎng)度再做幾次實(shí)驗(yàn),記下相應(yīng)的L和T F.求出多次實(shí)驗(yàn)中測(cè)得的L和T的平均值作為計(jì)算時(shí)使用的數(shù)據(jù),帶入公式求出重力加速度g (1)你認(rèn)為該同學(xué)以上實(shí)驗(yàn)步驟中有錯(cuò)誤或操作方法不當(dāng)?shù)氖牵ú⒄f(shuō)明原因) __________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________。 (2)該同學(xué)用OM的長(zhǎng)作為擺長(zhǎng),這樣做引起的系統(tǒng)誤差將使重力加速度的測(cè)量值比真實(shí)值偏大還是偏小?________。你認(rèn)為用什么方法可以解決擺長(zhǎng)無(wú)法準(zhǔn)確測(cè)量的困難? 答:____________________________________________________________________。 圖12 13.(8分)如圖12所示,擺長(zhǎng)為L(zhǎng)的單擺,當(dāng)擺球由A經(jīng)平衡 位置O向右運(yùn)動(dòng)的瞬間,另一小球B以速度v同時(shí)通過(guò)平 衡位置向右運(yùn)動(dòng),B與水平面無(wú)摩擦,與豎直墻壁碰撞無(wú)能 量損失,問(wèn)OC間距離x滿足什么條件,才能使B返回時(shí) 與A球相遇? 14.(10分)甲乙兩人先后觀察同一彈簧振子在豎直方向上的振 動(dòng)情況。 (1)甲開(kāi)始觀察時(shí),振子正好在平衡位置并向下運(yùn)動(dòng)。試 在圖13中畫(huà)出甲觀察到的彈簧振子的振動(dòng)圖象。已知經(jīng)過(guò)1 s后振子第一次回到平 衡位置。振子振幅為5 cm(設(shè)平衡位置向上方為正方向,時(shí)間軸上每格代表0.5 s) 圖13 圖14 (2)乙在甲觀察3.5 s后,開(kāi)始觀察并記錄時(shí)間,試在圖14上畫(huà)出乙觀察到的彈簧振子的振動(dòng)圖象。(只要求畫(huà)出圖象,不必寫(xiě)出解答過(guò)程) 15.(12分)如圖15所示,一根緊張的水平彈性繩上的a、 b兩點(diǎn),相距14m,b點(diǎn)在a的右方,當(dāng)一列簡(jiǎn)諧橫波沿此繩向右傳播時(shí),若a點(diǎn)的位移位于正向最大時(shí),b點(diǎn)的位移恰好為零,且向下運(yùn)動(dòng),經(jīng)過(guò)1s后,a點(diǎn)的位移為零,且向下運(yùn)動(dòng),而b點(diǎn)的位移恰好達(dá)到負(fù)向最大位移,則這列簡(jiǎn)諧波的波速可能為多少? 圖16 圖15 16.(15分)如圖16所示為一列簡(jiǎn)諧波在t1=0時(shí)刻的圖象。此時(shí)波中質(zhì)點(diǎn)M的運(yùn)動(dòng)方向沿y軸負(fù)方向,且到t2=0.55s質(zhì)點(diǎn)M恰好第3次到達(dá)y軸正方向最大位移處。試求: (1)此波向什么方向傳播? (2)波速是多大? (3)從t1=0至t3=1.2s,波中質(zhì)點(diǎn)N運(yùn)動(dòng)的路程和相對(duì)于平衡位置的位移分別是多少? 參考答案 基礎(chǔ)演練 第一節(jié):1.D 2.AC 3.AC 第二節(jié): 1.D 2. AC 3. A D 4. C 實(shí)驗(yàn): 1.ACD 2.B 3.ABCDE 4.小球的直徑D 綜合能力測(cè)試(七) 1.AD 2. B3. C 4.AC 5.C 6.C7.AD 8.D 9.BD 10.BD 11.(6分)ta= tb(3分),Ea>2Eb(3分) 解析:兩小球的運(yùn)動(dòng)都可看作簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的一部分,時(shí)間都等于四分之一周期,而周期與振幅無(wú)關(guān),所以ta= tb;從圖中可以看出b小球的下落高度小于a小球下落高度的一半,所以Ea>2Eb。 12.(9分)⑴(4分)B(擺長(zhǎng)應(yīng)從懸點(diǎn)到大理石塊的質(zhì)心)、C(擺角太大,不能看作簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng))、D、應(yīng)該從平衡位置開(kāi)始記時(shí) F(必須先分別求和各組L和T值對(duì)應(yīng)的g,再取所求得的各個(gè)g的平均值)。 ⑵(5分)小。(2分)設(shè)兩次實(shí)驗(yàn)中擺線長(zhǎng)分別為L(zhǎng)1、L2,對(duì)應(yīng)周期分別為T(mén)1、T2,石塊質(zhì)心到M點(diǎn)距離為x,由和解得(3分) 13.(8分)解:A、B相遇一定在O點(diǎn),B返回O點(diǎn)所用時(shí)間為t=2x/v (2分) A的振動(dòng)周期為 T=2π(2分) A到達(dá)O點(diǎn)時(shí)間為t=nT/2,(n=1、2、3……)(2分) 所以2x/v=nT/2 解得:x=nπv (n=1、2、3……)(2分) 14.(10分)(1)畫(huà)出的甲觀察到的振子振動(dòng)圖象如圖(1)所示。(5分) (2)畫(huà)出的乙觀察到的振子的振動(dòng)圖象如圖(2)所示。(5分) 圖(1) 圖(2) 15.(12分)解:設(shè)簡(jiǎn)諧橫波的波長(zhǎng)、周期分別為和 由已知條件有 ①(3分) ②(3分) 簡(jiǎn)諧波的波速 ③(2分) 將m和s代入①②③解得 m/s(其中n=0、1、2、3………,m=0、1、2、3………)(4分) 16.(15分)解:(1)此波向x軸負(fù)向傳播。(3分) (2)在t1=0到t2=0.55s這段時(shí)間里,質(zhì)點(diǎn)M恰好第3次到達(dá)y正方向最大位移處,則有:(2+)T =0.55s (3分) 得T =0.2s (1分) 由圖象得簡(jiǎn)諧波的波長(zhǎng)為=0.4m (1分) 則波速=2m/s (2分) (3)在t1=0至t3=1.2s這段時(shí)間,波中質(zhì)點(diǎn)N經(jīng)過(guò)了6個(gè)周期,即質(zhì)點(diǎn)N回到始點(diǎn),所以走過(guò)的路程為L(zhǎng)=654=120cm (2分) 相對(duì)與平衡位置的位移為2.5cm。 (3分)- 1.請(qǐng)仔細(xì)閱讀文檔,確保文檔完整性,對(duì)于不預(yù)覽、不比對(duì)內(nèi)容而直接下載帶來(lái)的問(wèn)題本站不予受理。
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