专题十九机械振动机械波Word格式文档下载.docx
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在t=6s时刻波恰好传到质点d处,选项A正确。
在t=3s时刻波传播到质点C,在t=5s时刻质点c恰好回到平衡位置,在t=6s时刻到达最高点,选项B错误。
质点b开始振动后,其振动周期为4s,选项C正确。
在4s<
6s的时间间隔内质点c向上运动,选项D正确。
质点b和质点d相距10m,当质点d向下运动时,质点b不一定向上运动,选项E错误。
6.(2013高考天津理综物理第7题)一列简谐横波沿直线传播,该直线上平衡位置相距9m的a、b两质点的振动图象如右图所示.下列描述该波的图象可能正确的是
AC
由振动图象可知,在t=0时,质点a处在波峰位置,质点b处在平衡位置且向下运动。
当简谐横波沿直线由a向b传播,有,
λ+nλ=9,解得波长的表达式:
λ=
m,(n=0,1,2,3,4·
·
),其波长可能值为12m,5.14m,·
,选项C正确。
当简谐横波沿直线由b向a传播,有,
,(n=0,1,2,3,4·
),其波长可能值为36m,7.2m,4m,·
,选项A正确。
。
7.(2013高考江苏物理第12B题)
(1)如题12B-1图所示的装置,弹簧振子的固有频率是4Hz。
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1Hz,则把手转动的频率为___▲____。
(A)1Hz(B)3Hz(C)4Hz(D)5Hz
B.
(1)A解析:
根据受迫振动的频率等于驱动力的频率,把手转动的频率为1Hz,选项A正确。
8.(2013高考上海物理第23题)如图,在:
半径为2.5m的光滑圆环上切下一小段圆弧,放置于竖直平面内,两端点距最低点高度差H为1cm。
将小环置于圆弧端点并从静止释放,小环运动到最低点所需的最短时间为____s,在最低点处的加速度为____m/s2。
(取g=10m/s2)
0.7850.08
小环运动沿圆弧的运动可类比于单摆的简谐运动,小环运动到最低点所需的最短时间为t=T/4=
=0.785s。
由机械能守恒定律,mgH=
mv2,在最低点处的速度为v=
在最低点处的加速度为a=
=
=0.08m/s2。
9.(2013全国新课标理综II第34题)34.
(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。
物块在光滑水平桌面上左右振动。
振幅为A0,周期为T0.,。
当物块向右通过平衡位置时,a、b之间的粘胶脱开;
以后小物块a振动的振幅和周期分别为A和T,则:
AA0(填“>
”、“<
”或“=”),TT0(填“>
”或“=”),
34.
(1)<
(3分)<
(2分)
【命题意图】本题考查弹簧振子的机械振动及其相关知识点,意在考查考生灵活应用知识分析问题的能力。
【解题思路】小球通过平衡位置时弹性势能为零,动能最大。
向右通过平衡位置,a由于受到弹簧弹力做减速运动,b做匀速运动。
小物块a与弹簧组成的系统机械能小于原来系统,所以小物块a的振幅减小,A<
A0,周期减小,T<
T0。
【快速解题】根据系统能量减小得到振幅减小,根据振子质量减小可知加速度增大,周期减小,从而快速解题。
10.(5分)(2013高考安徽理综第21题I)根据单摆周期公式
,可以通过实验测量当地的重力加速度。
如图1所示,将细线的上端固定在铁架台上,下端系一小钢球,就做成了单摆。
(1)用游标卡尺测量小钢球直径,求数如图2所示,读数为_______mm。
(2)以下是实验过程中的一些做法,其中正确的有_______。
a.摆线要选择细些的、伸缩性小些的,并且尽可能长一些
b.摆球尽量选择质量大些、体积小些的
c.为了使摆的周期大一些,以方便测量,开始时拉开摆球,使摆线相距平衡位置有较大的角度
d.拉开摆球,使摆线偏离平衡位置大于5度,在释放摆球的同时开始计时,当摆球回到开始位置时停止计时,此时间间隔△t即为单摆周期T
e.拉开摆球,使摆线偏离平衡位置不大于5度,释放摆球,当摆球振动稳定后,从平衡位置开始计时,记下摆球做50次全振动所用的时间△t,则单摆周期
【答案】18.6mmabe
【解析】
(1)根据游标卡尺读数规则,游标卡尺的读数:
18mm+0.1×
6mm=18.6mm;
(2)abe摆线要选择细些可减小阻力;
伸缩性小些的,保证摆长不变;
并且尽可能长一些,在合适的振幅下,摆角小。
所以摆线要选择细些的、伸缩性小些的,并且尽可能长一些,选项a正确。
摆球尽量选择质量大些、体积小些的,可减小空气阻力的影响,选项b正确。
为了使摆的周期大一些,以方便测量,可增大摆长。
开始时拉开摆球,使摆线相距平衡位置有较大的角度,可能导致摆角大于10°
,使误差增大,选项c错误。
拉开摆球,使摆线偏离平衡位置小于5度,在摆球通过平衡位置的同时开始计时,测量单摆运动50个周期的时间t,则单摆周期T=t/50,选项d错误e正确。
11.(2013高考北京理综第15题)一列沿x轴正方向传播的简谐机械横波,波速为4m/s。
某时刻波形如图所示,下列说法正确的是
A.这列波的振幅为4cm
B.这列波的周期为1s
C.此时x=4m处质点沿y轴负方向运动
D.此时x=4m处质点的加速度为0
D
这列波的振幅为2cm,波长λ=8cm,这列波的周期为T=λ/v=2s,选项AB错误。
此时x=4m处质点沿y轴正方向运动,加速度为零,选项C错误D正确。
12.(2013高考四川理综第5题)图1是一列简谐横波在t=1.25s时的波形图,已知c位置的质点比a位置的晚0.5s起振。
则图2所示振动图像对应的质点可能位于
A.
B.
C.
D.
12.D
根据题述“C位置的质点比a位置的晚0.5s起振”可知波动周期为1s,波沿x轴正方向传播。
画出t=0时的波形图如图。
,选项D正确。
13(2013高考山东理综第37
(1)题)
(1)如图甲所示,在某一均匀介质中,AB是振动情况完全相同的两个波源,其简谐运动表达式均为x=0.1sin(20πt)m,介质中P点与A、B两波源间的距离分别为4m和5m。
两波源形成的简谐横波分别沿AP、BP方向传播,波速都是10m/s。
①求简谐横波的波长。
②P点的振动(填写“加强”或“减弱”)
(2)①②
①设简谐横波的波速为v,波长为λ,周期为T,由题意知
T=0.1s,由波速公式v=λ/T,代入数据得:
λ=1m。
②加强。
14.(20分)
(2013高考安徽理综第24题)如图所示,质量为M\倾角为α的斜面体(斜面光滑且足够长)放在粗糙的水平地面上,底部与地面的动摩擦因数为μ,斜面顶端与劲度系数为k、自然长度为L的轻质弹簧相连,弹簧的另一端连接着质量为m的物块。
压缩弹簧使其长度为3L/4时将物块由静止开始释放,且物块在以后的运动中,斜面体始终处于静止状态。
重力加速度为g。
(1)求物块处于平衡位置时弹簧的长度;
(2)选物块的平衡位置为坐标原点,沿斜面向下为正方向建立坐标轴,用x表示物块相对于平衡位置的位移,证明物块做简谐运动;
(3)求弹簧的最大伸长量;
(4)为使斜面始终处于静止状态,动摩擦因数μ应满足什么条件(假设滑动摩擦力等于最大静摩擦力)?
(1)设物块在斜面上平衡时,弹簧伸长量为△L,有
mgsinα-k△L=0,
得:
△L=
此时弹簧的长度为L+△L=L+
.
(2)当物块位移为x时,弹簧伸长量为x+△L,物块所受合力为
F合=mgsinα-k(x+△L)
联立以上各式解得F合=-kx,
可知物块做简谐运动。
(3)物块做简谐振动的振幅为
由对称性可知,最大伸长量为
(4)设物块位移x为正,则斜面体受力情况如图所示。
由于斜面平衡,所以有:
水平方向:
f+FN1sinα-Fcosα=0,
竖直方向:
FN2-Mg-FN1cosα-Fsinα=0,
又F=k(x+△L),FN1=mgcosα,
联立解得:
f=kxcosα,FN2=Mg+mg+kxsinα。
为使斜面体始终处于静止,结合牛顿第三定律,应有│f│≤μFN2,所以:
μ≥
当x=-A时上式右端达到最大值,于是有:
专题二十、光学
1.(2013高考福建理综第14题)一束由红、紫两色组成的复色光,从空气斜射向玻璃三棱镜。
下面四幅图中能正确表示该复色光经三棱镜分离成两束单色光的是
B
复色光在界面折射就分成两束光,且紫光由于折射率较大,偏折较多,能正确表示该复色光经三棱镜分离成两束单色光的是图B。
2.(2013高考上海物理第3题)白光通过双缝后产生的干涉条纹是彩色的,其原因是不同色光的
(A)传播速度不同(B)强度不同(C)振动方向不同(D)频率不同
D解析:
白光通过双缝后产生的干涉条纹是彩色的,其原因是不同色光的频率不同。
3.(2013高考天津理综物理第8题)固定的半圆形玻璃砖的横截面如图.O点为圆心,OO’为直径MN的垂线。
足够大的光屏PQ紧靠玻璃砖右侧且垂直于MN.由A、B两种单色光组成的一束光沿半径方向射向O点,入射光线与OO’夹角θ较小时,光屏NQ区城出现两个光斑。
逐渐增大θ角.当θ=α时,光屏NQ区城A光的光斑消失,继续增大θ角,当θ=β时,光屏NQ区域B光的光斑消失,则
A.玻璃砖对A光的折射率比对B光的大
B.A光在玻璃砖中传播速度比B光的大
C.α<
θ<
β时,光屏上只有1个光斑
D.β<
π/2时,光屏上只有1个光斑
AD
入射光线与OO’夹角θ较小时,在O点从MN射出的折射光色散为A、B两种单色光,射到光屏上,光屏NQ区城出现两个光斑。
逐渐增大θ角.当θ=α时,光屏NQ区城A光的光斑消失,说明A光的临界角等于α。
当θ=β时,光屏NQ区域B光的光斑消失,说明A光的临界角等于β。
由sinC=1/n可知,玻璃砖对A光的折射率比对B光的大,选项A正确。
由n=c/v可知A光在玻璃砖中传播速度比B光的小,选项B错误。
α<
β时,A光发生全反射,光屏上只有1个光斑,选项C正确。
β<
π/2时,A、B光都发生全反射,光屏上没有光斑,选项D错误。
4.(2013全国高考大纲版理综第14题)下列现象中,属于光的衍射现象的是()
A.雨后天空出现彩虹
B.通过一个狭缝观察日光灯可看到彩色条纹
C.海市蜃楼现象
D.日光照射在肥皂泡上出现彩色条纹
雨后天空出现彩虹是由于光的折射,属于色散现象;
通过一个狭缝观察日光灯可看到彩色条纹属于光的衍射现象。
海市蜃楼现象是光的全反射现象。
日光照射在肥皂泡上出现彩色条纹是光的干涉现象。
5.(2013高考上海物理第1题)电磁波与机械波具有的共同性质是
(A)都是横波(B)都能传输能量
(C)都能在真空中传播(D)都具有恒定的波速
电磁波与机械波具有的共同性质是都能传输能量,选项B正确。
6.(2013高考浙江理综第16题)与通常观察到的月全食不同,小虎同学在2012年12月10日晚观看月全食时,看到整个月亮是暗红的。
小虎画了月全食的示意图,并提出了如下猜想,其中最为合理的是
A.地球上有人用红色激光照射月球
B.太阳照射到地球的红光反射到月球
C.太阳光中的红光经地球大气层折射到月球
D.太阳光中的红光在月球表面形成干涉条纹
观看月全食时,看到整个月亮是暗红的。
只能是太阳光中的红光经地球大气层折射到月球,选项C正确。
7.(2013高考浙江理综第14题)关于生活中遇到的各种波,下列说法正确的是
A.电磁波可以传递信息,声波不能传递信息
B.手机在通话时涉及的波既有电磁波又有声波
C.太阳光中的可见光和医院“B超”中的超声波传递速度相同
D.遥控器发出的红外线波长和医院CT中的X射线波长相同
电磁波可以传递信息,声波也可以传递信息,选项A错误;
手机在通话时涉及的波既有电磁波又有声波,选项B正确。
太阳光中的可见光和医院“B超”中的超声波传递速度不相同,选项C错误。
遥控器发出的红外线波长和医院CT中的X射线波长不相同,选项D错误。
8.(2013高考北京理综第14题)如图所示,一束可见光射向半圆形玻璃砖的圆心O,经折射后分为两束单色光a和b。
下列判断正确的是
A.玻璃对a光的折射率小于对b光的折射率
B.a光的频率大于b光的频率
C.在真空中a光的波长大于b光的波长
D.a光光子能量小于b光光子能量
B解析:
由图示和折射定律可知,玻璃对a光的折射率大于对b光的折射率,选项A错误。
根据折射率随频率ν的增大而增大可知,a光的频率大于b光的频率,选项B正确。
由波长公式λ=c/ν可知在真空中a光的波长小于b光的波长,选项C错误。
由E=hν可知a光光子能量大于b光光子能量,选项D错误。
9.(2013高考四川理综第3题)光射到两种不同介质的分界面,分析其后的传播形式可知
A.折射现象的出现表明光是纵波
B.光总会分为反射光和折射光
C.折射光与入射光的传播方向总是不同的
D.发生折射是因为光在不同介质中的传播速度不同
答案.D解析:
折射现象的出现表明光在两种介质中传播速度不同,选项A错误D正确。
在发生全反射时,折射光消失,选项B错误。
当入射角等于0°
时,折射光与入射光的传播方向相同,选项C错误。
10.(2013高考四川理综第1题)下列关于电磁波说法,正确的是
A.电磁波只能在真空中传播
B.电场随时间变化时一定产生电磁波
C.做变速运动的电荷会在空间产生电磁波
D.麦克斯韦第一次用实验证实了电磁波的存在
C解析:
电磁波可以在真空中传播。
也可以在介质中传播,选项A错误。
电场随时间变化时一定产生磁场,但是不一定产生电磁波,选项B错误。
做变速运动的电荷相当于不均匀变化的电流,在周围产生不均匀变化的磁场,会在空间产生电磁波,选项C正确。
赫兹第一次用实验证实了电磁波的存在,选项D错误。
11.(2013高考江苏物理第12B题)
(2)如题12B-2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___▲____。
答案
(2)大于c(或光速)
根据运动的尺子缩短,A测得两飞船间的距离大于地面上测得的距离L。
根据狭义相对论的光速不变假设,当B向A发出一光信号,A测得该信号的速度为c。
12.(3)题12B-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)
(3)由题意知,入射角
°
则折射率最小值
13.(2013高考山东理综第37
(2)题)
(2)如图乙所示,ABCD是一直角梯形棱镜的横截面,位于截面所在平面内的一束光线由O点垂直AD边射入。
已知棱镜的折射率n=
,AB=BC=8cm,OA=2cm,∠OAB=60°
①求光线第一次射出棱镜时,出射光线的方向。
②第一次的出射点距Ccm。
①设发生全反射的临界角为C,由折射定律得
sinC=1/n,
代入数据得:
C=45°
光路如图所示,由几何关系可知光线在AB边和BC边的入射角均为60°
,均发生全反射。
设光线在CD边的入射角为α,折射角为β,由几何关系得,α=30°
,小于临界角,光线第一次射出棱镜在CD边,由折射定律得n=sinβ/sinα,
代入数据解得:
β=45°
②
14.(2013全国新课标理综1第34题)
(2)(9分)图示为一光导纤维(可简化为一长玻璃丝)的示意图,玻璃丝长为L,折射率为n,AB代表端面。
已知光在真空中的传播速度为c.
(i)为使光线能从玻璃丝的AB端面传播到另一端面,求光线在端面AB上的入射角应满足的条件;
(ii)求光线从玻璃丝的AB端面传播到另一端面所藉的最长时间。
(i)设光线在端面AB上C点(见右图)的入射角为i,折射角为r,由折射定律有:
sini=nsinr。
设该光线射向玻璃丝内壁D点的入射角为α,为了使该光线在此光导纤维中传播,应有:
α≥θ。
式中θ为该光线在玻璃丝内发生全反射的临界角,它满足:
nsinθ=1。
由几何关系得:
r+α=90°
由上述各式联立解得:
sini≤
(ii)该光线在玻璃丝内传播速度的大小为v=c/n,
光速在玻璃丝轴线方向的分量为:
vx=vsinα
光线从玻璃丝端面AB传播到另一端面所需时间为T=L/vx
光线在玻璃丝中传播,在刚好发生全反射时,光线从端面AB传播到另一端面所需时间最长,由上述各式联立解得:
Tmax=Ln2/C.
15.(2013全国新课标理综II第34题)
(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点射入三棱镜,在AC边发生反射后从BC边的M点射出。
若光线在P点的入射角和在M点的折射角相等。
(i)求三棱镜的折射率;
(ii)在三棱镜的AC边是否有光线透出?
写出分析过程。
(不考虑多次反射)
【命题意图】本题考查光的折射定律及其相关知识点,意在考查考生综合运用知识解决问题的能力。
(1)光路图如图所示,图中N点为光线在AC边发生反射的入射点。
设光线在P点的入射角为i、折射角为r,在M点的入射角为r’、折射角依题意也为i,有:
i=60°
由折射定律有:
sini=nsinr,nsinr'
=sini,
r=r’。
OO’为过M点的法线,∠C为直角,OO’//AC。
由几何关系有:
∠MNC=r’。
由反射定律可知:
∠PNA=∠MNC。
∠PNA=r。
r=30°
n=
(ii)设在N点的入射角为r’,由几何关系得:
i’=60°
此三棱镜的全反射临界角满足nsinθC=1,联立解得:
i’>
θC.
此光线在N点发生全反射,三棱镜的AC边没有光线透出。
专题二十一、动量守恒定律
1.(2013全国新课标理综1第35题)
(2)(9分)在粗糙的水平桌面上有两个静止的木块A和B,两者相距为d。
现给A一初速度,使A与B发生弹性正碰,碰撞时间极短:
当两木块都停止运动后,相距仍然为d.已知两木块与桌面之间的动摩擦因数均为μ.B的质量为A的2倍,重力加速度大小为g.求A的初速度的大小。
设在发生碰撞前的瞬间,木块A的速度大小为v;
在碰撞后的瞬间,A和B的速度分别为v1和v2。
在碰撞过程中,由能量守恒定律和动量守恒定律。
得
mv2=
mv12+
2mv22,mv=mv1+2mv2,
式中,以碰撞前木块A的速度方向为正。
v1=-v2/2.
设碰撞后A和B运动的距离分别为d1和d2,由动能定理得
μmgd1=
mv12。
μ(2m)gd2=
2mv22。
按题意有:
d=d1+d2。
设A的初速度大小为v0,由动能定理得μmgd=
mv02-
mv2
v0=
2.(2013全国新课标理综II第35题)
(2)(10分)如图,光滑水平直轨道上有三个质量均为m的物块A、B、C。
B的左侧固定一轻弹簧(弹簧左侧的挡板质量不计)。
设A以速度v0朝B运动,压缩弹簧;
当AB速度相等时,B与C恰好相碰并粘接在一起,然后继续运动,假设B和C碰撞过程时间极短。
求从A开始压缩弹簧直至与弹簧分离的过程中,
(i)整个系统损失的机械能;
(ii)弹簧被压缩到最短时的弹性势能。
【命题意图】本题考查碰撞、弹性势能、动量守恒定律、能量守恒定律及其相关知识点,意在考查考生综合运用知识解决问题的能力。
(i)从A开始压缩弹簧到A与B具有相同速度v1时,对AB与弹簧组成的系统,由动量守恒定律得:
mv0=2mv1,①
此时B与C发生完全非弹性碰撞,设碰撞后的瞬时速度为v2,系统损失的机械能为△E,对BC组成的系统,由动量守恒定律,mv1=2mv2,②
由能量守恒定律,
mv12=
(2m)v22+△E③联立解得:
△E=
mv02。
(ii)由②式可知,v2<
v1,A将继续压缩弹簧,直至三者速度相同,设此时速度为v3,此时弹簧被压缩到最短。
其弹性势能为Ep。
由动量守恒定律,
mv0=3mv3,
由能量守恒