精品解析:上海市嘉定区第一中学2023-2024学年高二下学期期末考试物理试卷
2024-08-06
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2份
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资源信息
| 学段 | 高中 |
| 学科 | 物理 |
| 教材版本 | - |
| 年级 | 高二 |
| 章节 | - |
| 类型 | 试卷 |
| 知识点 | - |
| 使用场景 | 同步教学-期末 |
| 学年 | 2024-2025 |
| 地区(省份) | 上海市 |
| 地区(市) | 上海市 |
| 地区(区县) | 嘉定区 |
| 文件格式 | ZIP |
| 文件大小 | 11.36 MB |
| 发布时间 | 2024-08-06 |
| 更新时间 | 2025-04-14 |
| 作者 | 匿名 |
| 品牌系列 | - |
| 审核时间 | 2024-08-06 |
| 下载链接 | https://m.zxxk.com/soft/46695302.html |
| 价格 | 5.00储值(1储值=1元) |
| 来源 | 学科网 |
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内容正文:
上海市嘉定区第一中学2023学年第二学期期末考试高二年级 物理试卷(等级)A卷
考生注意:
1. 试卷满分 100分, 考试时间 60分钟。
2.本试卷的计算题20、21,在列式计算、逻辑推理以及回答问题的过程中,须给出必要的图示、文字说明、公式、演算等。
3.除特殊说明外,本卷所用重力加速度大小 g均取 9.8m/s2。
一、选择题(共40分。第1-8小题,每小题3分,每小题只有一个正确答案;第9-12小题,每小题4分,每小题有两个或三个正确答案,多选得0分,漏选得2分。)
1. 两个物体具有相同动量,则它们一定具有( )
A. 相同的速度 B. 相同的质量
C. 相同的运动方向 D. 相同的动能
2. 一质点在做简谐运动,以下哪个物理量的变化周期与其它量不相同( )
A. 位移 B. 动能
C. 速度 D. 回复力
3. 图中1、2、3分别代表入射波、反射波、折射波的波线,则( )
A. 2与1的波长、频率相等,波速不等
B. 2与1的波速、频率相等,波长不等
C. 3与1的波速、频率、波长均相等
D. 3与1频率相等,波速、波长均不等
4. 某消音器的原理图如图所示,声音自入口进入后分成两部分,分别通过通道a、b继续向前传播,在右端汇聚在一起后通过出口排出,则( )
A. 该消音器的消音原理为声波的衍射 B. 该消音器的消音原理为声波的干涉
C. 两路声波的传播速度不相同 D. 同一消音器只能消除某一频率的声音
5. 如图甲所示,某同学将一块曲率半径较大的平凸透镜放在一块玻璃平板上,用单色光垂直照射透镜与玻璃板,可以观察到如图乙所示的明暗相间的同心圆环。若该同学将下方的玻璃平板换成凸面朝上的平凸透镜,如图丙所示,则观察到的条纹可能是( )
A. B.
C. D.
6. A、B、C是三个完全相同的时钟,A放在地面上,B、C分别放在以速度和朝相反方向飞行的飞行器中,且,地面上观察者认为走得最快和最慢的时钟分别是( )
A. A和B B. A和C C. B和A D. C和A
7. 一个质点在水平方向上做简谐运动的位移随时间变化的关系是,则下列判断正确的是( )
A. 该简谐运动的周期是0.2s B. 前1s内质点运动的路程是200cm
C. 内质点的速度在逐渐减小 D. 时质点的动能为0
8. 如图所示,某中学航天兴趣小组的同学将静置在地面上的质量为M(含水)的自制“水火箭”释放升空,在极短的时间内,质量为m的水以相对地面为的速度竖直向下喷出。已知重力加速度为g,空气阻力不计,下列说法正确的是( )
A. 火箭的推力来源于火箭外的空气对它的反作用力
B. 水喷出过程中,火箭和水机械能守恒
C. 火箭获得的最大速度为
D. 火箭上升的最大高度为
9. 如图,图甲为一列简谐横波在某一时刻的波形图,图乙为质点P以此时刻为计时起点的振动图像,从该时刻起,则( )
A. 经过1s,质点P运动的路程是4m
B. 经过0.15s,P质点沿x轴的正方向移动了3m
C. 经过0.1s时,质点Q的运动方向沿y轴负方向
D. 该波沿+x方向传播,波速为20m/s
10. 如图,为一质量为2kg的物体受水平拉力F作用,在粗糙水平面上做加速直线运动时的图像。时其速度大小为2m/s,滑动摩擦力大小恒为2N,则( )
A. 在时刻,物体的速度为18m/s
B. 在时间内,合力对物体做的功为396J
C. 在时间内,拉力对物体的冲量为36
D. 在时刻,拉力F的功率为200W
11. 彩虹的形成可以简化为如图所示的模型。球O是空中的球形雨滴,太阳光(复色光)从M点射入,在雨滴内经反射和折射后射出并进入地面上人的眼中,因光的折射率不同,从而形成了彩虹,其中光线a和光线b是彩虹最外侧的两束光线,则( )
A. 光线a为紫光,光线b为红光
B. 两种光在P点和Q点可以发生全反射
C. 人看到空中的彩虹红光在顶端,紫光在底端
D. 光线a在雨滴中传播的速度小于光线b在雨滴中传播的速度
12. 如图,一人站在静止的平板车上,不计平板车与水平地面的摩擦,空气的阻力也不考虑。则下列说法正确的是( )
A. 人在车上向右行走时,车将向左运动
B. 当人停止走动时,由于车的惯性大,车将继续运动
C. 若人缓慢地车上行走时,车可能不动
D. 当人从车上的左端行走到右端,不管人在车上行走的速度多大,车在地面上移动的距离都相同
二、填空题 (每空2分,共20分)
13. 物体做受迫振动的共振曲线,表示了物体的_________和_________的关系 (填物理量的名称)。
14. 如图所示,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_______。
15. 一列横波沿x轴传播,t1、t2时刻波的图像分别如图所示的实线和虚线,已知t2-t1=s,波速v=12m/s,则该波的传播方向为_________;P点1s内的路程为_________。
16. 偏振光通过糖溶液后,迎着光看,偏振方向以传播方向为轴,旋转角θ称“旋光角”,θ与糖溶液浓度有关,θ测量值与标准值比较能确定含糖量,如图自然光源 S,偏振片 A、B,转动B使O处光最强,然后将被测样品P置于A、B间, 则O处光强_________(选填“减弱”、“增强”、“不变”、“可能增强也可能减弱”)。若保持A不动,将B朝某一方向转过角度θ后发现O处光强最大;若保持B不动,将A朝_________(选填“相同方向”、“相反方向”、“任意方向”)转过角度θ后O处光强也一定最大。
17. 在摸高测试中,一质量为m的同学下蹲后用力蹬地的同时举臂起跳,离地后身体姿势保持不变,上升高度为h,若从蹬地到离开地面的时间为,空气阻力不计,重力加速度为g,则同学离开地面时的动量大小为_________,该过程地面对他的支持力的冲量大小为________
三、综合题 (共40分)
18. 某同学做了“测定玻璃的折射率”的实验。
(1)为了取得较好的实验效果,则( )
A. 选择的入射角应尽量小些
B. 大头针应垂直地插在纸面上
C. 大头针P1和P2及P3和P4之间的距离尽量小些
(2)该同学在测量入射角和折射角时,由于没有量角器,在完成了光路图以后,他以O点为圆心,OA为半径画圆,交延长线于C点,过A点和C点作垂直法线的直线分别交于B点和D点,如图甲所示,他测得,,则可求出玻璃的折射率___________。
(3)他在画界面时,不小心将两界面aa'、bb'间距画得比玻璃砖的宽度稍大些,如图乙所示,则他测得的折射率___________(选填“偏大”“偏小”或“不变”)。
19. 在“用单摆测量重力加速度大小”的实验中:由于某同学没有找到小铁球,于是他用小铁块来代替小铁球进行实验。由于铁块形状不规则,无法测出摆长,他设计了如下的实验方法:先测出使用某一长度摆线时单摆的周期,然后将单摆的摆线缩短,再测出对应的周期。他___________(填“能”或“不能”)求出当地的重力加速度。如果能,请写出重力加速度的表达式,如果不能,请说明理由:___________。
20. 如图,一列简谐波沿直线传播,A、B、C 是直线上的三个质点,某时刻波刚传到 B 点,A 点刚好处于波谷位置。已知波长大于3m而小于5m,xAB =5m,周期 T= 0.2s,振幅A = 5cm。求:
(1)波速的大小;
(2) 再经过0.5s, C点第一次到达波谷, 则AC相距多远?
(3)A从开始振动到C点第一次到达波谷的时间内,A点运动的路程多少?
21. 动能定理和动量定理不仅适用于质点在恒力作用下运动,也适用于质点在变力作用下的运动,这时两个定理表达式中的力均指平均力,但两个定理中的平均力的含义不同。在动量定理中的平均力F1是指合力对时间的平均值,动能定理中的平均力F2是指合力对位移的平均值。请回答以下问题:
(1)质量为1.0kg的物块,受变力作用下由静止开始沿直线运动,在2.0s的时间内运动了2.5m的位移,速度达到了2.0m/s。分别求出平均力F1和F2的值;
(2)如图,质量为m的弹簧振子在光滑水平面上做简谐运动,以某一速度通过平衡位置O点运动至A点时,速度恰好为0,已知弹簧的劲度系数为k,弹簧振子的振幅为A,分别求出平均力F1和F2的值。(已知弹簧的弹性势能(x为弹簧的形变量),简谐运动物体的振动周期)
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上海市嘉定区第一中学2023学年第二学期期末考试高二年级 物理试卷(等级)A卷
考生注意:
1. 试卷满分 100分, 考试时间 60分钟。
2.本试卷的计算题20、21,在列式计算、逻辑推理以及回答问题的过程中,须给出必要的图示、文字说明、公式、演算等。
3.除特殊说明外,本卷所用重力加速度大小 g均取 9.8m/s2。
一、选择题(共40分。第1-8小题,每小题3分,每小题只有一个正确答案;第9-12小题,每小题4分,每小题有两个或三个正确答案,多选得0分,漏选得2分。)
1. 两个物体具有相同的动量,则它们一定具有( )
A. 相同的速度 B. 相同的质量
C. 相同的运动方向 D. 相同的动能
【答案】C
【解析】
【详解】AB.动量大小为
即使质量和速度都不同,动量也可能相同,因此无法由相同的动量判断出质量或速度相同,故AB错误;
C.动量是矢量,动量相同,其大小和方向都得相同,而动量方向和速度方向一样,故具有相同的动量时,运动方向一定相同,故C正确;
D.由
可知,动量相同,动能不一定相同,故D错误。
故选C。
2. 一质点在做简谐运动,以下哪个物理量的变化周期与其它量不相同( )
A. 位移 B. 动能
C. 速度 D. 回复力
【答案】B
【解析】
【详解】在简谐运动中,振子的位移、回复力、加速度和速度的周期均等于简谐运动的周期,而振子的动能的变化周期是简谐运动周期的一半,故动能变化的周期与其它量的不相同。
故选B。
3. 图中1、2、3分别代表入射波、反射波、折射波的波线,则( )
A. 2与1的波长、频率相等,波速不等
B. 2与1的波速、频率相等,波长不等
C. 3与1的波速、频率、波长均相等
D. 3与1的频率相等,波速、波长均不等
【答案】D
【解析】
【详解】AB.波线1、2都在介质a中传播,故1、2的频率、波速、波长均相等,故AB错误;
CD.波线1、3在两种不同介质中传播,波速不同,但波源没变,因而频率相等,由
得波长不同,故C错误,D正确。
故选D。
4. 某消音器的原理图如图所示,声音自入口进入后分成两部分,分别通过通道a、b继续向前传播,在右端汇聚在一起后通过出口排出,则( )
A. 该消音器的消音原理为声波的衍射 B. 该消音器的消音原理为声波的干涉
C. 两路声波的传播速度不相同 D. 同一消音器只能消除某一频率的声音
【答案】B
【解析】
【详解】A B.该消音器的消音原理为波的干涉,故A错误、B正确;
C.声波在同一种介质中传播速度相同,两路声波的传播速度相同,故C错误;
D.设声波的波长为,a、b通道的路程差为,则
只要是n为奇数的声波都能被消除,n为偶数的声波则不能被消除,又
同一消音器只能消除多种频率的声音,故D错误。
故选B。
5. 如图甲所示,某同学将一块曲率半径较大的平凸透镜放在一块玻璃平板上,用单色光垂直照射透镜与玻璃板,可以观察到如图乙所示的明暗相间的同心圆环。若该同学将下方的玻璃平板换成凸面朝上的平凸透镜,如图丙所示,则观察到的条纹可能是( )
A. B.
C. D.
【答案】A
【解析】
【详解】凸透镜的凸球面与玻璃平板之间形成一个空气薄膜,用单色光垂直照射透镜与玻璃板时,尖劈形空气薄膜的上、下表面反射的两束光相互叠加产生干涉,当光程差为波长的整数倍时,此处是亮条纹,当光程差为波长的奇数倍时,此处是暗条纹。同一半径圆环处的空气薄膜厚度相同,上、下表面反射的光程差相同,因此使干涉图样呈圆环状。将下方的玻璃平板换成凸面朝上的平凸透镜时,则在图乙中同一亮环对应的薄膜这一厚度要内移,则对应的牛顿亮环的半径要变小,其它环的半径依次变小,因此圆环的半径要变小,环间距变小,环变的更密,则观察到的条纹可能是A图。
故选A。
6. A、B、C是三个完全相同的时钟,A放在地面上,B、C分别放在以速度和朝相反方向飞行的飞行器中,且,地面上观察者认为走得最快和最慢的时钟分别是( )
A. A和B B. A和C C. B和A D. C和A
【答案】B
【解析】
【详解】根据公式
可知,相对于观察者的速度v越小,其上的时间进程越快,地面上的钟A的速度v=0,它所记录的两事件的时间间隔最大,即地面上的钟走得最快;时钟C的速度最大,它所记录的两事件的时间间隔最小,即时钟C走得最慢。
故选B。
7. 一个质点在水平方向上做简谐运动的位移随时间变化的关系是,则下列判断正确的是( )
A. 该简谐运动周期是0.2s B. 前1s内质点运动的路程是200cm
C. 内质点的速度在逐渐减小 D. 时质点的动能为0
【答案】C
【解析】
【详解】A.由简谐运动的位移随时间变化的关系知圆频率
周期
A错误;
B.由简谐运动的位移随时间变化的关系知振幅
前1s内质点运动的路程
B错误;
C.0.4s到0.5s质点由平衡位置向最大位移处运动,速度减小,C正确;
D.t=0.6s时刻质点位移
质点经过平衡位置,动能最大,D错误。
故选C。
8. 如图所示,某中学航天兴趣小组的同学将静置在地面上的质量为M(含水)的自制“水火箭”释放升空,在极短的时间内,质量为m的水以相对地面为的速度竖直向下喷出。已知重力加速度为g,空气阻力不计,下列说法正确的是( )
A. 火箭的推力来源于火箭外的空气对它的反作用力
B. 水喷出的过程中,火箭和水机械能守恒
C. 火箭获得的最大速度为
D. 火箭上升的最大高度为
【答案】D
【解析】
【详解】A.火箭的推力来源于火箭里喷出的水对它的反作用力,故A错误;
B.水喷出过程中,瓶内气体做功,火箭和水机械能不守恒,故B错误;
C.由题意可得,由动量守恒定理可得
故C错误;
D.水喷出后,火箭做竖直上抛运动,由题意有
故D正确。
故选D。
9. 如图,图甲为一列简谐横波在某一时刻的波形图,图乙为质点P以此时刻为计时起点的振动图像,从该时刻起,则( )
A. 经过1s,质点P运动的路程是4m
B. 经过0.15s,P质点沿x轴的正方向移动了3m
C. 经过0.1s时,质点Q的运动方向沿y轴负方向
D. 该波沿+x方向传播,波速20m/s
【答案】AD
【解析】
【详解】A.由图可知该波振幅为0.2m、周期为0.2s,经过1s,质点P完成了5次全振动,其路程为
故A正确;
B.质点P只在平衡位置上下振动,并不会随波迁移,故B错误;
C.根据题意结合波形图可知,开始时刻质点Q在波峰位置,此后将沿y轴向下振动,而分析可知,经过0.1s,即半个周期,质点Q恰好运动至波谷,速度为零,故C错误;
D.根据质点P的振动图像,结合“上下坡”法可知,该波沿x轴正方向传播,所以
故D正确。
故选AD。
10. 如图,为一质量为2kg的物体受水平拉力F作用,在粗糙水平面上做加速直线运动时的图像。时其速度大小为2m/s,滑动摩擦力大小恒为2N,则( )
A. 在时刻,物体的速度为18m/s
B. 在时间内,合力对物体做的功为396J
C. 在时间内,拉力对物体的冲量为36
D. 在时刻,拉力F的功率为200W
【答案】BD
【解析】
【详解】A.由于图像的图像与坐标轴围成的面积表示速度的变化量,前六秒由题图可知其速度变化量为
由于初速度为2m/s,所以时物体的速度为20m/s,故A项错误;
B.由动能定理有
故B项正确;
C.由动量定理有
解得
故C项错误;
D.6s末,由牛顿第二定律有
功率为
故D项正确。
故选BD。
11. 彩虹的形成可以简化为如图所示的模型。球O是空中的球形雨滴,太阳光(复色光)从M点射入,在雨滴内经反射和折射后射出并进入地面上人的眼中,因光的折射率不同,从而形成了彩虹,其中光线a和光线b是彩虹最外侧的两束光线,则( )
A. 光线a为紫光,光线b为红光
B. 两种光在P点和Q点可以发生全反射
C. 人看到空中的彩虹红光在顶端,紫光在底端
D. 光线a在雨滴中传播的速度小于光线b在雨滴中传播的速度
【答案】ACD
【解析】
【详解】A.光线a、b入射角相同,a的折射角小,根据折射定律可得a的折射率大,所以a为紫光,b为红光,故A正确;
C.如图
人观察彩虹时,红光在上、紫光在下,故C正确;
B.由题图可知,光线由空气射入雨滴的折射角等于雨滴背面的入射角,所以两种光在P点和Q点不能发生全反射,故B错误;
D.根据
可知,a光线在雨滴中传播的速度小于b光线在雨滴中传播的速度,故D正确。
故选ACD。
12. 如图,一人站在静止的平板车上,不计平板车与水平地面的摩擦,空气的阻力也不考虑。则下列说法正确的是( )
A. 人在车上向右行走时,车将向左运动
B. 当人停止走动时,由于车的惯性大,车将继续运动
C. 若人缓慢地在车上行走时,车可能不动
D. 当人从车上的左端行走到右端,不管人在车上行走的速度多大,车在地面上移动的距离都相同
【答案】AD
【解析】
【详解】A.人与车组成的系统动量守恒,以向右为正方向,由动量守恒定律得
解得
车的速度方向与人的速度方向相反,人在车上向右行走时,车将向左运动,故A正确;
B.因总动量为零,人停止走动速度为零时,由动量守恒定律可知,车的速度也为零,故B错误;
C.由可知,人缓慢地在车上行走时,车也缓慢地运动,故C错误;
D.设车的长度为L,人与车组成的系统动量守恒,以向右为正方向,由动量守恒定律得
即
解得
车在地面上移动的距离x与人的行走速度无关,故D正确。
故选AD。
二、填空题 (每空2分,共20分)
13. 物体做受迫振动的共振曲线,表示了物体的_________和_________的关系 (填物理量的名称)。
【答案】 ①. 振幅 ②. 驱动力频率
【解析】
【详解】[1][2]物体做受迫运动的共振曲线,表示的是振动物体的振幅随驱动力频率的变化而变化的关系。
14. 如图所示,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】 ①. 大于 ②. c
【解析】
【详解】[1]根据可知,L0为在相对静止参考系中长度,L为在相对运动参考系中的长度,地面上测得它们相距为L,是以高速飞船为参考系,而A测得的长度为以静止参考系的长度大于L;
[2]根据光速不变原理,则A测得该信号的速度为c。
15. 一列横波沿x轴传播,t1、t2时刻波的图像分别如图所示的实线和虚线,已知t2-t1=s,波速v=12m/s,则该波的传播方向为_________;P点1s内的路程为_________。
【答案】 ①. x轴正方向 ②. 0.8m
【解析】
【详解】[1]由于
所以该波沿x轴正方向传播;
[2]波的周期为
所以P点1s内的路程为
16. 偏振光通过糖溶液后,迎着光看,偏振方向以传播方向为轴,旋转角θ称“旋光角”,θ与糖溶液浓度有关,θ测量值与标准值比较能确定含糖量,如图自然光源 S,偏振片 A、B,转动B使O处光最强,然后将被测样品P置于A、B间, 则O处光强_________(选填“减弱”、“增强”、“不变”、“可能增强也可能减弱”)。若保持A不动,将B朝某一方向转过角度θ后发现O处光强最大;若保持B不动,将A朝_________(选填“相同方向”、“相反方向”、“任意方向”)转过角度θ后O处光强也一定最大。
【答案】 ①. 减弱 ②. 相反方向
【解析】
【详解】[1]由题意知,转动B使到达O处的光最强,则偏振片A、B的透振方向一致。若在A、B之间放上待检糖溶液,因糖溶液对偏振光有旋光效应,使偏振光的偏振方向发生改变,则到达O处的光强度会明显减弱。
[2]若保持A不动,向某方向转动B使O光强再次最大,则说明此时出射光振动方向与B轴平行;若反过来保持B不动,要想得到同样效果,只需将A绕“相反方向”转过相同角度,即可使经糖液转过的偏振光再次与B轴平行,从而在O处得到最大光强。
17. 在摸高测试中,一质量为m的同学下蹲后用力蹬地的同时举臂起跳,离地后身体姿势保持不变,上升高度为h,若从蹬地到离开地面的时间为,空气阻力不计,重力加速度为g,则同学离开地面时的动量大小为_________,该过程地面对他的支持力的冲量大小为________
【答案】 ①. ②.
【解析】
【详解】[1]设同学离开地面时的速度大小为,根据运动学公式可得
解得
则同学离开地面时的动量大小为
[2]设该过程地面对他的支持力的冲量大小为,以向上为正方向,根据动量定理可得
解得
三、综合题 (共40分)
18. 某同学做了“测定玻璃的折射率”的实验。
(1)为了取得较好的实验效果,则( )
A. 选择的入射角应尽量小些
B. 大头针应垂直地插在纸面上
C. 大头针P1和P2及P3和P4之间的距离尽量小些
(2)该同学在测量入射角和折射角时,由于没有量角器,在完成了光路图以后,他以O点为圆心,OA为半径画圆,交延长线于C点,过A点和C点作垂直法线的直线分别交于B点和D点,如图甲所示,他测得,,则可求出玻璃的折射率___________。
(3)他在画界面时,不小心将两界面aa'、bb'间距画得比玻璃砖的宽度稍大些,如图乙所示,则他测得的折射率___________(选填“偏大”“偏小”或“不变”)。
【答案】(1)B (2)
(3)偏小
【解析】
【小问1详解】
A.为了减小测量的相对误差,入射角应适当大些,故A项错误;
B.为了准确确定入射光线和折射光线,大头针应垂直地插在纸面上,故B项正确;
C.为了准确确定入射光线和折射光线,减小入射角与折射角测量的相对误差,大头针P1和P2及P3和P4之间的距离尽量大些,故C项错误。
故选B。
【小问2详解】
图甲中AO所确定的为入射光线,为折射光线,设圆点半径AO为R,管线在玻璃砖上表面的入射角为i,折射角为r,由几何关系有
,
有折射定律有
【小问3详解】
光路图如图所示
由于边界画的较宽,从而折射角偏大,黑色为真实光线,红线为测量所画光线,从而测量的折射率偏小。
19. 在“用单摆测量重力加速度大小”的实验中:由于某同学没有找到小铁球,于是他用小铁块来代替小铁球进行实验。由于铁块形状不规则,无法测出摆长,他设计了如下的实验方法:先测出使用某一长度摆线时单摆的周期,然后将单摆的摆线缩短,再测出对应的周期。他___________(填“能”或“不能”)求出当地的重力加速度。如果能,请写出重力加速度的表达式,如果不能,请说明理由:___________。
【答案】 ①. 能 ②. 见解析
【解析】
【详解】[1][2]设初始时摆长为L,则由单摆公式有
整理有
由于减少后周期变为,则有
解得
20. 如图,一列简谐波沿直线传播,A、B、C 是直线上的三个质点,某时刻波刚传到 B 点,A 点刚好处于波谷位置。已知波长大于3m而小于5m,xAB =5m,周期 T= 0.2s,振幅A = 5cm。求:
(1)波速的大小;
(2) 再经过0.5s, C点第一次到达波谷, 则AC相距多远?
(3)A从开始振动到C点第一次到达波谷的时间内,A点运动的路程多少?
【答案】(1)20m/s;(2)14m;(3)75cm
【解析】
【详解】(1)某时刻波刚传到 B 点,A 点刚好处于波谷位置,则可能
即
(n=0、1、2、3……)
波长大于3m而小于5m,则n=1时
λ=4m
则波速
波形如图
或者可能
即
(n=0、1、2、3……)
因波长大于3m而小于5m,则n无合适的值;
(2) 再经过0.5s, C点第一次到达波谷, 只能是图中M所在位置的波谷传到C点,则
(3)A从开始振动到C点第一次到达波谷的时间内,质点A振动的时间为
质点A通过的路程
21. 动能定理和动量定理不仅适用于质点在恒力作用下的运动,也适用于质点在变力作用下的运动,这时两个定理表达式中的力均指平均力,但两个定理中的平均力的含义不同。在动量定理中的平均力F1是指合力对时间的平均值,动能定理中的平均力F2是指合力对位移的平均值。请回答以下问题:
(1)质量为1.0kg的物块,受变力作用下由静止开始沿直线运动,在2.0s的时间内运动了2.5m的位移,速度达到了2.0m/s。分别求出平均力F1和F2的值;
(2)如图,质量为m的弹簧振子在光滑水平面上做简谐运动,以某一速度通过平衡位置O点运动至A点时,速度恰好为0,已知弹簧的劲度系数为k,弹簧振子的振幅为A,分别求出平均力F1和F2的值。(已知弹簧的弹性势能(x为弹簧的形变量),简谐运动物体的振动周期)
【答案】(1)1N,0.8N;(2),
【解析】
【详解】(1)物块在加速运动过程中,应用动量定理有
解得
物块在加速运动过程中,应用动能定理有
解得
(2)根据题意可得物块由平衡位置O运动至A点的过程中,外力所做的功为
其中
解得
,
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