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通用版带答案高中物理选修一综合测试题重难点归纳
1
单选题
1、一列简谐横波沿x轴传播,t=0时的波形如图中实线所示,t=0.6s时的波形如图中虚线所示,则其波速大小的可能值是( )
A.15m/sB.25m/sC.30m/sD.45m/s
答案:D
设波的周期为T,若波沿x轴正方向传播,则
Δt=0.6s=3T8+nT(n=0,1,2,3…) ①
解得
T=4.88n+3s(n=0,1,2,3…) ②
则波速为
v=λT=40n+153m/s(n=0,1,2,3…) ③
若波沿x轴负方向传播,则
Δt=0.6s=5T8+nT(n=0,1,2,3…) ④
解得
T=4.88n+5s(n=0,1,2,3…) ⑤
则波速为
v=λT=40n+255m/s(n=0,1,2,3…) ⑥
将四个选项中波速值代入③⑥中,可知只有D项使⑥式的n有整数解。
故选D。
2、如图所示,A、B两物体质量之比mA:mB=3:2,原来静止在平板小车C上,A、B间有一根被压缩的弹簧,地面光滑,当弹簧突然释放后,则( )
A.若A、B与平板车上表面间的动摩擦因数相同,A、B组成系统的动量守恒
B.若A、B与平板车上表面间的动摩擦因数不同,A、B、C组成系统的动量不守恒
C.若A、B所受的摩擦力大小相等,A、B、C组成系统的动量守恒
D.若A、B所受的摩擦力大小不相等,A、B、C组成系统的动量不守恒
答案:C
A.若A、B与平板车上表面间的动摩擦因数相同,由于A的质量大于B的质量,A物体受到的摩擦力大于B物体受到的摩擦力,A、B系统所受合外力不为零,系统动量不守恒的,故A错误;
B.无论A、B与平板车上表面间的动摩擦因数是否相同,A、B、C组成系统的合外力都为零,A、B、C组成系统的动量守恒,故B错误;
CD.无论A、B所受的摩擦力大小是否相等,A、B、C组成系统所受合外力都为零,A、B、C组成系统的动量守恒,故C正确,D错误。
故选C。
3、现代都市高楼林立,高楼出现火情需要一种高架水炮消防车。如图所示,某楼房的65m高处出现火情,高架水炮消防车正紧急灭火中。已知水炮炮口与楼房间距为15m,与地面距离为60m,水炮的出水量为3m3/min,水柱刚好垂直打入受灾房间窗户。则( )
A.地面对消防车的作用力方向竖直向上
B.水炮炮口的水流速度为10m/s
C.水泵对水做功的功率约为 3.8×104W
D.若水流垂直冲击到窗户玻璃后向四周流散,则冲力约为1500N
答案:C
A.消防车受到地面的支持力和摩擦力,合力斜向上,作用力斜向上,A错误;
B.水流高度差5m,竖直方向反向看成自由落体运动
Δh=12gt2
解得
t=1s
根据
vy=gt
解得
vy=10m/s
又1s时间内的水平位移为15m,有
sx=vxt
解得
vx=15m/s
则合速度为
v=vx2+vy2
解得
v=325m/s
B错误;
C.水泵对水做功的功率
P=mgh+12mv2t=3×104×60+12×3×103×32560W=3.81×104W
C正确;
D.根据动量定理
F=mv-0t=3×103×15-060N=750N
故D错误。
故选C。
4、如图是一水平弹簧振子做简谐振动的振动图像(x-t图像),由图可推断,振动系统( )
A.在t1和t2时刻具有相等的动能和相同的动量
B.在t3和t4时刻具有相等的势能和相同的动量
C.在t4和t6时刻具有相同的位移和速度
D.在t1和t6时刻具有相同的速度和加速度
答案:B
A.t1和t2时刻振子位移不同速度不相等,所以动能和动量也不相等,故A错误;
B.t3和t4时刻振子位移大小相等方向相反,速度相同,所以系统的势能相等,动量也相同,故B正确;
C.t4和t6时刻位移均为负且相等,速度大小相等方向相反,故C错误;
D.t1和t6时刻位移大小相等方向相反,速度相同,而加速度大小相等方向相反,故D错误。
故选B。
5、如图所示,光滑半圆弧轨道竖直固定在水平面上,A、B是半圆弧轨道的两个端点且A、B连线水平,将物块甲从A上方某一高度处静止释放,进入半圆弧轨道后与静止在轨道最低点的物块乙发生弹性碰撞,之后两物块恰好能运动到A、B两端点,两物块均可视为质点。若将甲、乙初始位置互换,其余条件不变,则碰后甲、乙两物块第一次上升的最大高度之比为( )
A.9:1B.5:2C.5:4D.6:1
答案:A
设甲、乙两物块的质量分别为m、M,甲物块从初始位置运动到半圆弧轨道最低点的速度为v,碰后甲、乙的速度分别为v1、v2,甲、乙两物块发生弹性碰撞,有
mv=mv1+Mv2
12mv2=12mv12+12Mv22
联立解得
v1=m-Mm+Mv
v2=2mm+Mv
两物块碰后恰好能运动到A、B两点,由机械能守恒定律可知,碰后两物块的速度大小相等,解得
M=3m
若乙物块从同一高度处静止释放,则碰前乙物块的速度也为v,设甲、乙两物块碰后速度分别为v3、v4,同理可得
v3=2MM+mv=32v
v4=M-mM+mv=12v
由机械能守恒定律可得碰后甲、乙两物块第一次上升的最大高度之比为9:1。
故选A。
6、一人站在静止于光滑平直轨道上的平板车上,人和车的总质量为M。现在这人双手各握一个质量均为m的铅球,以两种方式顺着轨道方向水平投出铅球:第一次是一个一个地投;第二次是两个一起投;设每次投掷时铅球相对车的速度相同,则两次投掷后小车速度之比为( )
A.2M+3m2(M+m)B.M+mM
C.1D.(2M+m)(M+2m)2M(M+m)
答案:A
因平直轨道光滑,故人与车及两个铅球组成的系统动量守恒;设每次投出的铅球对车的速度为u,第一次是一个一个地投掷时,有两个作用过程,根据动量守恒定律,投掷第一个球时,应有
0=(M+m)v-m(u-v)
投掷第二个球时,有
(M+m)v=Mv1-m(u-v1)
由两式解得
v1=(2M+3m)mu(M+m)(M+2m)
第二次两球一起投出时,有
0=Mv2-2m(u-v2)
解得
v2=2muM+2m
所以两次投掷铅球小车的速度之比
v1v2=2M+3m2(M+m)
故选A。
7、下列关于双缝干涉实验的说法中正确的是( )
A.单缝的作用是获得频率保持不变的相干光源
B.用红光和绿光分别做双缝干涉实验(λ红>λ绿),绿光干涉图样的条纹间距比红光大
C.双缝的作用是获得两个振动情况相同的相干光源
D.在光屏上能看到光的干涉图样,但在双缝与光屏之间的空间却没有干涉发生
答案:C
A.单缝的作用是获得线光源,而不是获得频率保持不变的相干光源,故A错误。
B.用红光和绿光分别做双缝干涉实验(λ红>λ绿),根据
Δx=ldλ
可知,绿光干涉图样的条纹间距比红光小,选项B错误;
C.两个双缝到单缝的距离相等,可获得两个振动情况相同的相干光源,故C正确。
D.在双缝与光屏之间的空间两光相遇处都会发生干涉。故D错误。
故选C。
8、某小组做验证动量守恒定律实验时,在气垫导轨上放置P、Q两滑块。碰撞前Q静止,P匀速向Q运动并发生碰撞,利用频闪照相的方法连续4次拍摄得到频闪照片如图所示,在这4次闪光的过程中,P、Q两滑块均在0~80cm范围内,且第1次闪光时,P恰好位于x=10cm处。相邻两次闪光的时间间隔为T,P、Q两滑块的碰撞时间及闪光持续时间均可忽略不计,则P、Q两滑块的质量之比为( )
A.1:1B.1:2C.1:3D.1:4
答案:C
由图可知,第1次闪光时,滑块P恰好位于10cm处;第二次P在30cm处;第三次P在50cm处;两次闪光间隔中P的位移大小均为20cm,相同,所用时间均为T,则速度相同,PQ不可能相碰;而Q开始时静止在60cm处,故可知,从第三次闪光到碰撞P的位移为10cm,所以时间为T2,故从碰撞到第四次闪光时间也为T2,通过距离为5cm,所以若碰前P的速度为v,则碰后P的速度为-v2,而Q在T2时间的位移为5cm,所以碰后Q的速度为v2,则根据动量守恒定律
mPv=mP(-v2)+mQv2
可得
mP:mQ=1:3
故C正确,ABD错误。
故选C。
9、如图所示,半径为R光滑的14圆弧轨道PA固定安装在竖直平面内,A点的切线水平,与水平地面的高度差为R,让质量为m=0.2kg的小球甲(视为质点)从P点由静止沿圆弧轨道滑下,从A点飞出,落在地面的B点,飞出后落到地面的水平位移为x=0.9m;把质量为M=0.4kg的小球乙(与甲的半径相同)静止放置在A点,让小球甲重新从P点由静止沿圆弧轨道滑下,与乙发生弹性碰撞,空气的阻力忽略不计、重力加速度g=10m/s2,下列说法正确的是( )
A.圆弧轨道的半径R=0.9m
B.乙从A点飞出至落至地面过程中重力的冲量大小为0.6N⋅s
C.甲、乙碰撞后乙的速度2.0m/s
D.乙对甲的冲量大小为1.2N⋅s
答案:C
A.甲由P到A,由机械能守恒定律可得
mgR=12mv02
甲由A到B,由平抛运动的规律可得
R=12gt2
x=v0t
综合解得
v0=3m/s
R=0.45m
t=0.3s
故A错误;
B.乙做平抛运动的时间为
t=0.3s
重力的冲量
IG=Mgt
计算可得
IG=1.2N⋅s
故B错误;
C.甲乙在A点发生碰撞,设碰后甲乙的速度分别为v1、v2,由动量守恒
mv0=mv1+Mv2
由能量守恒
12mv02=12mv12+12Mv22
综合解得
v1=-1m/s
v2=2m/s
故C正确;
D.甲乙在碰撞的过程中,对甲应用动量定理,可得乙对甲的冲量大小为
I=mv0-mv1=0.8N⋅s
故D错误。
故选C。
10、火箭利用喷出的气体进行加速,是利用了高速气体的哪种作用( )
A.产生的浮力B.向外的喷力C.反冲作用D.热作用
答案:C
火箭发射时,燃料燃烧,产生高温燃气,燃气通过喷管向后高速喷出,燃气对火箭产生推力,在燃气推动火箭的力的作用下,火箭升空,这是利用了反冲作用。
故选C。
11、某学校办公大楼的楼梯每级台阶的形状和尺寸均相同,一小球向左水平抛出后从台阶上逐级弹下,如图,小球在每级台阶上弹起的高度相同,落在每级台阶上的位置到台阶边缘的距离也相同,不计空气阻力,则( )
A.小球与每级台阶的碰撞都是弹性碰撞
B.小球通过每级台阶的运动时间相同
C.小球在空中运动过程中的速度变化量在相等时间内逐渐增大
D.只要速度合适,从下面的某级台阶上向右抛出小球,它一定能原路返回
答案:B
A.由图可知,小球在台阶碰撞后最高点比原来低,则弹起的高度比原来小,机械能越来越小,因为不计空气阻力,可知碰撞中有能量损失,所以小球与每级台阶的碰撞不是弹性碰撞,故A错误;
B.小球在每级台阶上弹起的高度相同,在弹起过程中竖直方向由逆向思维可知做自由落体运动,假设弹起的高度为h1,下落的高度h2,则
t=2h1g+2h2g
可知小球通过每级台阶的运动时间相同,故B正确;
C.小球在空中运动过程中的加速度恒定为重力加速度,由Δv=gt知速度变化量在相等时间内不变,故C错误;
D.由于在上升过程中重力做负功,碰撞中有能量损失,所以小球不能原路返回,故D错误。
故选B。
12、如图所示质量分别为m1、m2的物体A、B静止在光滑的水平面上,两物体用轻弹簧连接,开始弹簧处于原长状态,其中m1<m2,某时刻同时在两物体上施加大小相等方向相反的水平外力,如图所示,从两物体开始运动到弹簧的伸长量达到最大值的过程中,弹簧始终处在弹性限度范围内。下列说法正确的是( )
A.两物体的动量一直增大
B.物体A、B的动量变化量之比为m1:m2
C.两物体与弹簧组成的系统机械能守恒
D.物体A、B的平均速度大小之比m2:m1
答案:D
A.当水平外力大于弹簧的弹力时,两物体做加速运动,则两物体的速度一直增大,动量一直增大,当水平外力小于弹簧的弹力时,两物体做减速运动,速度减小,动量减小,故选项A错误;
B.以两物体以及弹簧组成的系统为研究对象,因合外力为零则系统的动量守恒,以物体A运动方向为正方向,由动量守恒定律得
0=m1v1-m2v2
则有
m1v1=m2v2
成立,又物体A动量的变化量为
ΔpA=m1v1
物体B动量的变化量为
ΔpB=m2v2
可知两物体动量变化量之比为1:1,故选项B错误;
C.从施加外力到弹簧的伸长量最大的过程中,水平外力一直做正功,则两物体与弹簧组成的系统机械能一直增大,故选项C错误;
D.由于任意时刻两物体的动量均等大反向,则平均速度之比为
v1v2=m2m1
故选项D正确。
故选D。
13、如图所示,质量均为m的木块A、B与轻弹簧相连,置于光滑水平桌面上处于静止状态,与木块A、B完全相同的木块C以速度v0与木块A碰撞并粘在一起,则从木块C与木块A碰撞到弹簧压缩到最短的整个过程中,下列说法正确的是( )
A.木块A、B、C和弹簧组成的系统动量守恒,机械能不守恒
B.木块C与木块A碰撞结束时,木块C的速度为零
C.木块C与木块A碰撞结束时,木块C的速度为v03
D.弹簧的最大弹性势能等于木块A、B、C和弹簧组成系统的动能减少量
答案:A
A.木块A、B、C和弹簧组成的系统所受合外力为零,所以系统动量守恒。木块C与A碰撞并粘在一起,此过程系统机械能有损失,故系统机械能不守恒,A正确;
BC.木块C与A碰撞并粘在一起,以木块C与木块A组成的系统为研究对象,取水平向右为正方向,根据动量守恒定律得
mv0=2mv'
解得
v'=v02
即木块C与木块A碰撞结束时,木块C的速度为v02,BC错误;
D.木块C与A碰撞过程中机械能有损失,之后粘合体在通过弹簧与物块B作用过程中满足动量守恒和机械能守恒,粘合体与物块B达到共速时,弹簧的弹性势能最大,但由于碰撞过程系统机械能有损失,所以弹簧的最大弹性势能小于木块A、B、C和弹簧组成系统的动能减少量,D错误。
故选A。
14、2021年5月15日,中国自主研发的火星探测器“天问一号”成功着陆火星。已知在火星表面一摆长为L的单摆完成n次全振动所用的时间为t。探测器在离开火星表面返回时,在离火星表面高度为h的圆轨道以速度v绕其运行一周所用时间为T。已知引力常量为G,火星可视为匀质球体,则火星的密度为( )
A.6n2π2LGt2(vT-2πh)B.3πGT2C.6π2LGt2(vT-2πh)D.6n2π2LGTvt2
答案:A
根据单摆的周期公式得
tn=2πLg
根据黄金代换式
mg=GMmR2
根据圆周运动得
v=2πR+hT
根据密度公式
M=ρ⋅43πR3
解得
ρ=6n2π2LGt2(vT-2πh)
故选A。
15、如图所示,小木块A用细线悬挂在O点,此刻小木块的重力势能为零。一颗子弹以一定的水平速度射入木块A中,并立即与A有共同的速度,然后一起摆动到最大摆角为α处。如果保持子弹入射的速度大小不变,而使子弹的质量增大,则最大摆角α、子弹的初动能与木块和子弹一起达到最大摆角时的机械能之差ΔE有( )
A.α角增大,ΔE也增大B.α角增大,ΔE减小
C.α角减小,ΔE增大D.α角减小,ΔE也减小
答案:A
设子弹的初速度为v0,质量为m,木块A的质量为M,在子弹与木块相互作用达到共同速度的过程中,因时间极短,二者组成的系统动量守恒,则有
mv0=(M+m)v
解得
v=mv0M+m
子弹和木块一起摆动到最大摆角过程,根据机械能守恒可得
12(M+m)v2=(M+m)gL(1-cosα)
解得
cosα=1-v22gL=1-m2v022gL(M+m)2=1-v022gL(Mm+1)2
则m越大,cosα越小,则α角也越大。获得共同速度后,在向上摆动的过程中,A和B的机械能守恒,则初态的机械能等于末态的机械能,所以子弹的初动能与系统在最高点时的机械能之差
ΔE=12mv02-12(M+m)v2=12mv02⋅Mm+M=Mv022(1+Mm)
则m越大,ΔE越大。
故选A。
多选题
16、波源O在t=0时刻开始振动,产生一列沿x轴正方向传播的简谐横波,在某时刻的波形图如图甲所示,图乙为x轴上某质点的振动图象,P点是平衡位置为x=2 m处的质点,下列说法正确的是( )
A.O点起振方向沿y轴负方向
B.图乙中所表示的质点的平衡位置距离O点1m
C.在2~4 s内,P点的位移为4 cm
D.t=6 s时x=5 m处的质点第一次到达波峰
答案:BD
A.由图乙知O点起振方向沿y轴正方向,A错误;
B.由题图知,该简谐横波的波长λ=4 m,周期T=4 s,波速
v=λT=44m/s=1m/s
经t1=1 s,传播的距离为
x1=vt1=1m
B正确;
C.t=2 s时简谐波传播到P点,P点开始从平衡位置沿y轴正方向起振,在2~4 s振动半个周期,P点先向上后向下,回到平衡位置,位移为零,C错误;
D.平衡位置距波源5m处的质点,第一次到达波峰时与t=0时相比,波向前传播的距离为6m,时间为
t2=x2v=6 s
D正确。
故选BD。
17、如图所示,在y轴两侧有两种不同的均匀介质,波源S1和S2分别位于x=-6m、x=12m处。t=0时刻x=-2m和x=4m处的质点刚好开始振动,某时刻两列简谐横波恰好同时到达原点O,测得0∼0.75s内质点P(x=6m)经过的路程为12cm,则( )
A.两波源开始振动的方向相反
B.波源S1振动的周期为0.5s
C.两列波相遇过程中坐标原点处不会振动
D.t=2s时两列波恰好同时到达对方波源处
答案:ACD
A.波源S1开始振动的方向与t=0时刻x=-2m处质点的起振方向相同,为y轴正方向,同理波源S2开始振动的方向与t=0时刻x=4m处质点的起振方向相同,为y轴负方向,故A正确;
B.0∼0.75s内质点P经过的路程为12cm,则有
0.75s=34T2
得
T2=1s
v2=λ2T2=8m/s
由两列简谐横波恰好同时到达原点O可知
v1=12v2=4m/s
T1=λ1v1=1s
故B错误;
C.两列波频率相同,振幅相同,恰好同时到达原点O,两列波在O点的起振方向相反,所以O点是振动减弱点,其振幅为0,所以坐标原点处不会振动,故C正确;
D.由图知t1=0.5s时,甲、乙两波都传到原点O,过O点后,甲波以v2=8m/s传播,t=2s时到达x=12m处,同理可知,乙波在t=2s时到达x=-6m处,故D正确。
故选ACD。
18、下列属于明显衍射现象的是( )
A.隔墙有耳
B.河中芦苇后面没有留下无波的区域
C.池中假山前有水波,假山后无水波
D.在大山前喊话,多次听到自己的声音
答案:AB
波绕过障碍物继续传播的现象叫做衍射现象。
A.“隔墙有耳”是波绕过障碍物继续传播,是声音的衍射现象,A正确;
B.河中芦苇后面没有留下无波的区域,是水波的明显衍射现象,B正确;
C.池中假山后无水波说明衍射现象不明显,C错误;
D.在大山前喊话,听到回音是波的反射,故D错误。
故选AB。
19、关于简谐运动的回复力,以下说法正确的是( )
A.简谐运动的回复力不可能是恒力
B.简谐运动公式F=-kx中k是弹簧的劲度系数,x是弹簧的长度
C.做简谐运动的物体的加速度方向与位移方向总是相反
D.做简谐运动的物体每次经过平衡位置合力一定为零
答案:AC
A.根据简谐运动的定义可知,物体做简谐运动时,回复力为F=-kx,k是比例系数,x是物体相对平衡位置的位移,可知回复力不可能是恒力,故A正确;
B.物体做简谐运动时,回复力为F=-kx,k是比例系数,x是物体相对平衡位置的位移,不是弹簧的长度,故B错误;
C.回复力方向总是指向平衡位置,与位移方向相反,根据牛顿第二定律,加速度的方向与合外力的方向相同,所以做简谐运动的物体的加速度方向与位移方向总是相反,故C正确;
D.做简谐运动的物体每次经过平衡位置回复力一定为零,合力不一定为零,故D错误。
故选AC。
20、弹性介质中某质点O沿竖直方向做简谐运动的规律如图甲,它完成两次全振动后停在平衡位置,其形成的机械波沿水平方向的x轴匀速传播,波速大小为10 m/s。x轴上有3个质点(如图乙),它们的横坐标分别为xP=-2 m、xQ=1 m、xR=3 m。以质点O开始振动时为计时零点,下列说法正确的是( )
A.该机械波的波长为4 m
B.质点P在0.4 s时刻的振动方向沿y轴负方向
C.质点Q在0.5 s内通过的路程为10 cm
D.质点R在0.4 s时刻第一次位于波峰
答案:ABD
A.由甲图可知,波的周期为T=0.4 s,根据v=λT,解得波长
λ=4 m
A正确;
B.分析甲图可知,质点O(波源)的起振方向沿y轴正方向,由图乙知P、O的平衡位置相距2 m,则波传播到质点P所用的时间为0.2 s,则质点P在t=0.4 s时刻位于平衡位置,振动方向沿y轴负方向,B正确;
C.波传播到质点Q所用的时间为0.1 s,则在0~0.5 s内,质点Q振动了一个周期,通过的路程为4A=8cm,C错误;
D.波传播到质点R所用的时间为0.3 s,则质点R在0~0.4 s内振动了0.1 s,即四分之一个周期,t=0.4s时质点R第一次位于波峰,D正确。
故选ABD。
21、在用气垫导轨 “验证动量守恒定律” 时, 不需要测量的 物理量是( )
A.滑块的质量B.挡光片的宽度
C.挡光的时间D.光电门的高度
答案:BD
设遮光片的宽度L,光电门的挡光时间t,滑块做匀速直线运动,滑块的速度
v=Lt
滑块的动量
p=mv=mLt
实验要验证碰撞前后的动量是否守恒,需要测出滑块的质量m与光电门的挡光时间t,由于遮光片的宽度L相同,验证过程L可以消去,实验不需要测量L,实验也不需要测量光电门的高度
故选BD。
22、如图所示,甲图为沿x轴传播的一列简谐横波在t = 0时刻的波动图象,乙图为参与波动的质点P的振动图象,则下列判断正确的是( )
A.该波的传播速率为4 m/s
B.该波的传播方向沿x轴正方向
C.经过0.5 s,质点P沿波的传播方向向前传播2 m
D.该波在传播过程中若遇到4 m的障碍物,能发生明显衍射现象
E.经过0.5 s时间,质点P的位移为零,路程为0.4 m
答案:ADE
A.由甲图可知,波长
λ=4m
由乙图可知,振动周期
T=1s
因此该波的传播速率
v=λT=4m/s
A正确;
B.由图乙可知,在t=0时刻,P沿着y轴负方向运动,由于前面质点的振动带动后面质点振动,因此该波沿x轴负方向传播,B错误;
C.质点P只在平衡位置附近上、下往复运动,不会随波迁移,C错误;
D.由于波长的大小与障碍物尺寸差不多,因此能发生明显的衍射现象,D正确;
E.经过0.5 s时间,P点振动了半个周期,恰好回到平衡位置,此时位移为零,路程为0.4 m,E正确。
故选ADE。
23、一个弹簧振子在光滑的水平面上做简谐运动,其中有两个时刻弹簧对振子的弹力大小相等,但方向相反,那么这两个时刻弹簧振子的( )
A.速度一定大小相等,方向相反B.加速度一定大小相等,方向相反
C.位移一定大小相等,方向相反D.以上三项都不对
答案:BC
BC.由弹簧振子的运动规律知,当弹簧弹力大小相等、方向相反时,这两时刻振子的位移大小相等、方向相反,加速度大小相等、方向相反,BC正确。
AD.由于振子的运动方向在两时刻可能相同,也可能相反,故AD错误。
故选BC。
24、图1为医生正在为病人做B超检查,B超成像的基本原理是探头向人体发射一组超声波,遇到人体组织会产生不同程度的反射,探头接收到的超声波信号由计算机处理,从而形成B超图像。图2为血管探头沿x轴正方向发送的简谐超声波图像,t=0时刻波恰好传到质点M。已知此超声波的频率为1×107 Hz。下列说法正确的是( )
A.血管探头发出的超声波在血管中的传播速度为1.4×103 m/s
B.质点M开始振动的方向沿y轴正方向
C.t=1.25×10-7 s时质点M运动到横坐标x=3.5×10-4 m处
D.0~1.25×10-7 s内质点M的路程为2 mm
E.t=1.25 ×10-7s时质点N开始振动,振动方向沿y轴负方向
答案:ADE
A.由题图2知波长
λ=14×10-2 mm=1.4×10-4m
由
v=λf
得波速
v=1.4×10-4×1×107 m/s=1.4×103 m/s
选项A正确;
B.根据波动与振动方向间的关系,质点M开始振动的方向沿y轴负方向,选项B错误;
C.质点M只会上下振动,不会随波迁移,选项C错误;
D.质点M振动的周期
T=1f=11×107s=1×10-7 s
由于
ΔtT=1.25×10-71×10-7=54
质点M在0~1.25×10-7s内运动的路程
l=54×4A=54×4×0.4 mm=2mm
选项D正确;
E.根据波动与振动方向间的关系,质点N开始振动的方向沿y轴负方向,超声波由M点传到N点的时间为
t=MNv=(35-17.5)×10-51.4×103 s=1.25 ×10-7s
故E正确。
故选ADE。
25、静止在光滑坚硬水平放置的铜板上的小型炸弹,爆炸后,所有碎弹片沿圆锥面飞开,如图所示,在爆炸过程中,对弹片而言,下列说法正确的是( )
A.总动量守恒
B.爆炸后,弹片总动量方向在竖直方向上
C.水平方向上的总动量为零
D.炸弹爆炸时,总动量不守恒
答案:BCD
炸弹在光滑铜板上爆炸时,对铜板产生向下的作用力,弹片受到铜板向上的反作用力,所以爆炸过程中总动量不守恒。但水平方向上动量守恒,水平方向上的总动量为零。总动量的方向在竖直方向上。
故选BCD。
填空题
26、一列简谐横波沿x轴正方向传播,某时刻的波形如图所示,其中A点位于波峰,B点位于平衡位置,则___________(选填“A”“B”或“C”)点的速度最大,___________(选填“A”“B”或“C”)点最先回到平衡位置。
答案: B A
[1] B点在平衡位置,故速度最大
[2]根据波传播的方向和质点的振动方向的关系,可知该时刻A点位于波峰,B点正在向上运动,C点正在向下运动,A点最先回到平衡位置
27、一列向右传播的横波在t=0时的波形如图所示,A、B两质点间距为8m,B、C两质点平衡位置的间距为3m,当t=1s时,质点C恰好第一次回到平衡位置,则C点在t=0时的振动方向为________,该波的波速为___________。
答案: 向上 1m/s
[1]波向右传播,在t=0时,根据“逆向波形法”可判断C的振动方向向上;
[2]依题意结合题图知,当t=1s时,质点C恰好第一次回到平衡位置,说明波向右传播了1m,故波的传播速度为1m/s。
28、(1)如图所示是一列简谐波沿x轴正方向传播的某时刻的波形图,a在正向最大位移处,b恰好处在平衡位置,经过Δt=T8的时间,关于a、b两个质点所通过的路程的关系,下列说法正确的是( )
A.sa=sb B.sa<sbC.sa>sb D.以上三种情况都有可能
(2)一列横波在某时刻的波形图如图所示,质点a的运动方向向下,则波的传播方向向___________,在此时刻运动方向向上的质点有___________,加速度方向向下的质点有___________。
答案: B x轴负方向 c、d、e e
(1)[1]根据波的形成和传播规律可知,图中时刻质点b正向上运动,在Δt=T8时间内,va<vb,因此sa<sb。
故选B。
(2)[2][3][4]由“带动法”或“微平移法”可知波沿x轴负方向传播;根据波的形成过程中质点的带动特点,可以判断a、b、c、d、e质点的运动方向分别是向下、向下、向上、向上、向上,所以,运动方向向上的质点是c、d、e;位移为正时,加速度为负,则加速度方向向下的质点是e。
29、图甲为一列简谐横波在t=0.2s时的波形图,图乙为该波上A质点的振动图像、则这列波沿x轴________(选填“正”或“负”)方向传播,其波速为________ms。
答案: 正 5
[1] 由题图乙可知,t=0.2s时,质点A正通过平衡位置向上振动,根据波形的平移法可知该列波沿x轴正方向传播。
[2]由图乙可知,该波的周期为0.4s,由图甲可知,该波的波长为2m,则波速
v=λT=5ms
30、用红光做双缝干涉实验,在屏上形成双缝干涉图样如图所示,第1条到第7条亮条纹中心间的距离为x,则相邻两条亮条纹中心间的距离为___________。已知双缝之间的距离为d,测得双缝到屏的距离为L,红光的波长为___________。
答案: x6 dx6L
[1]相邻两条亮条纹中心间的距离为
Δx=x7-1=x6
[2]已知双缝之间的距离为d,测得双缝到屏的距离为L,根据
Δx=Ldλ
红光的波长为
λ=dx6L
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