正文 第二講 守恒定律振動和波(一)(3 / 3)

(A)b的速度方向一定與原方向相反

(B)從炸裂到落地的這段時間裏,a飛行的水平距離一定比b的大

(C)a、b一定同時到達水平地麵

(D)在炸裂過程中,a、b受到的爆炸力的衝量大小一定相等

[答案]C、D(1990年)

[考查目標]動量守恒定律的應用,牛頓第三定律,平拋運動規律的應用。

[解答說明]設炸裂前物體的速度u方向水平向右,物體質量為m,則總動量p=mv的方向水平向右。炸裂前後水平方向動量守恒,應有mv=mava+mbvb

現已知va與v同方向,ma>mb。,隻有在滿足mava>mv時,vb的方向才是向左的,又由於ma>mb,所以甚至可能|vb|>va選項A不正確,在確定選項C正確後,選項B也不正確。

炸裂後a、b均作平拋運動(b也可能作自由落體運動),按平拋規律,選項C正確。

炸裂過程a、b間相互作用力大小相等,同時產生、同時消失,遵循牛頓第三定律,選項D正確。

[題11]若單擺的擺長不變,擺球的質量增加為原來的4倍,擺球經過平衡位置時的速度減為原來的1/2,則單擺振動的()

(A)頻率不變,振幅不變

(B)頻率不變,振幅改變

(C)頻率改變,振幅改變

(1))頻率改變,振幅不變

[答案]B

[考查目標]單擺作簡諧振動的頻率(周期)和振幅的決定因素。

[解答說明]這是高考試題針對中學教學的薄弱環節而精心設計的試題。

由於擺長不變,單擺作簡諧振動的周期(頻率)與擺球質量無關,故可知擺球質量增大,其振動的頻率不變,因此正確選項來自於A、B中的一個。

教學中強調的是“振幅是振動能量的標誌”,這個判斷當然正確.但因此根據題意發現擺球通過平衡時的動能由寺1/2mv2變為1/2×4m(v/2)2,動能大小沒有變化,從而判斷單擺的振幅不變.則就大錯而特錯了。錯在哪裏呢?

對“振幅是簡諧振動能量的標誌”的理解要準確.對某一單擺作簡諧振動,則它的振幅越大,能量越大。而現在把擺球質量變為原來的4倍後,已經變為另一個單擺。試想擺長相同,而擺球質量不同的兩個單擺,盡管它們的振幅相同,其能量卻不同。由機械能守恒可得:

mv2/2=mgl(1-cosα)

擺長l一定,擺球通過平衡的速度v越小,其擺角α(振幅的代表)越小,選項A不正確,選項B正確。

[題12]一物體在某行星表麵受到的萬有引力是它在地球表麵受到萬有引力的l/4。在地球上走得很準的擺鍾搬到此行星上後,此鍾的分針走一整圈所經曆的時間實際上是()

(A)1/4小時(B)1/2小時(C)2小時(D)4小時

[答案]C(1990年)

[考查目標]單擺作簡諧振動的周期、萬有引力定律。

[解答說明]重力是在星球表麵所受的萬有引力。因此依題可知該瞿球表麵的重力加速度是地球表麵重力加速度的1/4,根據

T=2π(l/g)1/2

對同一擺鍾(其擺視為單擺)。它在該行星表麵擺動的周期是在地球表麵擺動周期的2倍,即分針走一圈在地球上是1小時,到該行星上則實際經曆的時間是2小時。

6.有關機械波的試題

[題13]一根張緊的水平彈性長繩上的a、b兩點,相距14.0米,b點在a點的右方。當一列簡諧橫波沿此長繩向右傳播時,若盤點的位移達到正向最大時,6點的位移恰為零,且向下運動,經過1.00秒後,a點的位移為零,且向.F運動,而b點的位移恰達到負最大,則這簡諧橫波的波速可能等於()

(A)4.67米/秒(B)6米/秒

(C)10米/秒(D)14米/秒

[答案]A、C(1996年)

[考查目標]簡諧橫波的傳播,波的圖象,波長、頻率和波速的關係。

[解答說明]選擇與b點振動情況完全相同的、與a點的距離又小於一個波長的b’點作為b點的代表(也可能就是b點),即b’與b的距離為,2(咒一0,1,2,3,……),可依題畫出該波在盤點達正向最大位移時的圖象。可見a、b間的距離14.0米與該波波長的關係為

(n+3/4)λ=14.0(n=0,1,2,3…)

從圖象還可以看出,經T/4(T為周期)或經(n+1/4)T,a點就回到平衡位置,位移為零,且向下運動,b點同時達到負向最大位移。

選項C正確。

值得注意的是,如果該簡諧橫波是從右向左傳播的,則選項B、D正確,讀者可自行分析得出。

[題14]關於機械波的概念,下列說法中正確的是()

(A)質點的振動方向總是垂直於波的傳播的方向

(B)簡諧波沿長繩傳播,繩上相距半個波長的兩質點振動位移的大小相等

(C)任一振動質點每經過一個周期沿波的傳播方向移動一個波長

(D)相隔一個周期的兩時刻,簡諧波的圖象相同

[答案]B、D

[考查目標]理解機械波的含義、性質及分類,掌握波的圖象。

[解答說明]機械振動在介質中的傳播就形成機械波。學習中的要害是理解波的形成過程,選項C的說法是最忌諱的錯誤理解。隨著波的傳播,本來靜止的質點開始受迫振動,它再作為策動力帶動下一質點開始振動。

波有橫波、縱波之分.橫波中質點的振動方向與波的傳播方向垂直;而縱波中質點的振動方向與波的傳播方向是在同一直線上的.不能因為總以橫波為例,就忘記還有縱波.選項A不正確。

不難得出。選項B、D是正確的。