题目列表(包括答案和解析)
9.光滑的水平面上放有质量分别为m、的两木块,下面的木块与一系度系数为k的弹簧相连,弹簧的另一端固定在墙上,如图所示.已知两木块之间的最大静摩擦力为f,为使这两个木块组成的系统像一个整体一样地振动,系统的最大振幅为[2008年高考·四川延考区理综卷]( )
A. B. C. D.
解析:当两木块之间的静摩擦力达最大值f时,系统的振幅最大,设为A.
对上面的木块有:最大加速度a=
对系统有:kA=ma
可解得:A=.
答案:C
8.一列简谐横波沿直线由a向b传播,相距10.5 m的a、b两处的质点振动图象如图中a、b所示,则[2008年高考·天津理综卷]( )
A.该波的振幅可能是20 cm
B.该波的波长可能是8.4 m
C.该波的波速可能是10.5 m/s
D.该波由a传播到b可能历时7 s
解析:题目中给出了两个质点的振动图象,从图中直接可以看出振动的振幅为10 cm,周期为4 s,A错误,因为波是沿着a向b传播,所以从振动形式可以看出,b比a至少晚振动个周期,满足t=(n+)T=4n+3s,(n=0,1,2…),再利用v== ,可得B、C错,D正确.
答案:D
7.一列简谐横波沿x轴正方向传播,振幅为A.t=0时平衡位置在x=0处的质元位于y=0处, 且向y轴负方向运动;此时,平衡位置在x=0.15 m处的质元位于y=A处.该波的波长可能等于[2008年高考·全国理综卷Ⅱ]( )
A.0.60 m B.0.20 m C.0.12 m D.0.086 m
解析:因为波沿正方向传播,且x=0处质点经平衡位置向y轴负方向运动,故此时波形图为正弦函数图像,则x=0.15 m=(n+)λ,当n=0时,λ=0.60 m,A项正确;当n=1时,λ=0.12 m,C项正确;当n≥3时,λ≤0.066 m,B、D项错.
答案:AC
6.一列沿x轴正方向传播的简谐横波,周期为0.50 s.某一时刻,离开平衡位置的位移都相等的各质元依次为P1、P2、P3……已知P1和P2之间的距离为20 cm,P2和P3之间的距离为 80 cm,则P1的振动传到P2所需的时间为[2005年高考·全国理综卷Ⅰ]( )
A.0.50 s B.0.13 s C.0.10 s D.0.20 s
解析:由题意知,P1和P3间的距离为一个波长,即λ=100 cm,可求出波速v=200 cm/s,因此P1的振动传到P2所需的时间t= s=0.10 s.
答案:C
5.图甲为一列简谐横波在某一时刻的波形图象,图乙为质点P以此时刻为计时起点的振动图象.从此时刻起 [2007年高考·四川理综卷]( )
A.经过0.35 s时,质点Q距平衡位置的距离小于质点P距平衡位置的距离
B.经过0.25 s时,质点Q的加速度大于质点P的加速度
C.经过0.15 s,波沿x轴的正方向传播了3 m
D.经过0.1 s时,质点Q的运动方向沿y轴正方向 甲 乙
解析:由图乙知P点在t=0时刻向下振动,可得简谐波向右传播.t1=0.35 s=1T时刻,P点处于波峰,Q点的位移为0--0.2 m之间的某值,A正确;t2=0.25 s=1T 时刻,P点处于波谷,加速度最大,故B错误;经过t3=0.15 s=T时,波向正方向传播了s3=λ=3 m,故C正确;t4=0.1 s=T时刻,Q点的位移为正,速度方向为y轴负方向,D错误.
答案:AC
4.下列关于简谐振动和简谐机械波的说法中,正确的是[2008年高考·宁夏理综卷]( )
A.弹簧振子的周期与振幅有关
B.横波在介质中的传播速度由介质本身的性质决定
C.在波传播方向上的某个质点的振动速度就是波的传播速度
D.单位时间内经过媒质中一点的完全波的个数就是这列简谐波的频率
解析:弹簧振子的周期与振幅无关,A错误.机械波的波速与介质有关,则B正确.波传播过程中质点的振动速度不同于波的传播速度,两者无任何关系,则C错误.单位时间内经过某一个质点的完全波的个数即是该质点全振动的次数,等于振动的频率即简谐波的频率,所以D正确.
答案:BD
3.一列简谐横波沿直线传播,该直线上的a、b两点相距4.42 m.图中实、虚两条曲线分别表示平衡位置在a、b两点处质点的振动曲线,从图示可知[2008年高考·四川理综卷]( )
A.此列波的频率一定是10 Hz
B.此列波的波长一定是0.1 m
C.此列波的传播速度可能是34 m/s
D.a点一定比b点距波源近
解析:由图象可知:T=0.1 s,f==10 Hz,A正确.若波从a到b,t=0.03 s+nT(n=0,1,2,…),由v== m/s= m/s (n=0,1,2,…);当n=1时,v=34 m/s,C正确.由于波的传播方向未确定及波的多解性,所以B、D错误.
答案:AC
2.一列横波在x轴上传播,在x=0与x=1 cm的两点的振动图象分别如图中实线与虚线所示.由此可以得出
[2007年高考·全国理综卷Ⅱ]( )
A.波长一定是4 cm
B.波的周期一定是4 s
C.波的振幅一定是2 cm
D.波的传播速度一定是1 cm/s
解析:由图象可知波的周期T=4 s,振幅A=2 cm,两点起振的时间间隔Δt=nT+T,即Δx=(n+)λ
解得:λ=,v== m/s.
答案:BC
1.某地区地震波中的横波和纵波传播速率分别约为4 km/s和9 km/s.一种简易地震仪由竖直弹簧振子P和水平弹簧振子H组成(如图所示).在一次地震中,震源在地震仪下方,观察到两振子相差5 s开始振动,则[2008年高考·重庆理综卷]( )
A.P先开始振动,震源距地震仪约36 km
B.P先开始振动,震源距地震仪约25 km
C.H先开始振动,震源距地震仪约36 km
D.H先开始振动,震源距地震仪约25 km
解析:地震波竖直向上传播时,从振源传过来的纵波激起振子P的振动,且波传过来所需的时间tP=;从振源传过来的横波激起振子H的振动,且波传过来所需的时间tH=;由于v横<v纵,可知tP<tH,所以P先振动.又Δt=tH-tP=5 s,可知s≈36 km,故选A.
答案:A
13.(14分)在常温下,氧分子热运动的平均速率约为500 m/s.如果一个氧分子以这个速率垂直地打在容器壁上,并以相同速率反弹回来,则氧分子对容器壁的冲量为多少?如果常温下某容器内氧气的压强为1 atm,试估算1 s内打在1 cm2面积上的氧分子数.(假定每个氧分子都以平均速率垂直于容器壁的方向撞击器壁并以原速率弹回,一个氧分子的质量m=5.3×10-26 kg,1 atm=1×105 Pa)
解析:对氧分子用动量定理有:
I=Δp=2mv=2×5.3×10-26×500 N·s
=5.3×10-23 N·s
设S面积的器壁受n个氧分子碰撞,平均作用力为F,所受压强为p1,则由动量定理Ft=Δp得:
p1St=2n·mv
所以1 s内打在1 cm2面积上的氧分子数为:
n==个=1.89×1023个.
答案:5.3×10-23 N·s 1.89×1023个
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