物理教學(xué)高二下培優(yōu)講義

1、2012 年春石獅一中高二（1）班培優(yōu)講義第二講：振動(dòng)與波分析一：振動(dòng)受力與能量分析例 1（04 天津卷）公勻速行駛的貨車(chē)受一擾動(dòng)，車(chē)上貨物隨車(chē)廂底板上下振動(dòng)但不脫離底板。一段時(shí)間內(nèi)貨物在堅(jiān)直方向的振動(dòng)可視為，周期為 T取豎直向上為正方向，以某時(shí)刻作為起點(diǎn)，即 t=0，其振動(dòng)圖象，則（C）At = T時(shí)，貨物對(duì)車(chē)廂底板的最大x4TBt = 2時(shí)，貨物對(duì)車(chē)廂底板的最小tOT2T3T23Ct = 4T時(shí)，貨物對(duì)車(chē)廂底板的最大3Dt = 4T時(shí)，貨物對(duì)車(chē)廂底板的最小練-1、如圖（甲）所示，質(zhì)量不計(jì)的彈簧上端豎直掛在固定于天花板的拉力傳感器上，彈簧下端掛一質(zhì)量為 m 金屬鉤碼，t=0 時(shí)刻，將鉤碼從彈

2、簧處于位置由靜止，鉤碼在豎直方向作反復(fù)的上下，拉力傳感器測(cè)出這一過(guò)程彈簧彈力 F 隨時(shí)間 t 變化】D）F的圖像如圖（乙）所示。則（【A. t1 時(shí)刻鉤碼勢(shì)能最大B. t2 時(shí)刻鉤碼動(dòng)能最大拉力傳感器2mgCt3 時(shí)刻鉤碼度最大mgDt4 時(shí)刻鉤碼速度最小t0t1t2t3t4t圖甲圖乙Fm，質(zhì)量分別為 M、m 的物體由一質(zhì)量不計(jì)的彈簧連接，練-2：放在水平地面上，現(xiàn)在 m 上加一向下的力 F 使 m 處于靜止?fàn)顟B(tài)，撤去 F 彈簧彈起，當(dāng) F 為多大時(shí)，m 彈起能使 M 離開(kāi)地面？M第 1 頁(yè) 共 7 頁(yè)2012 年春石獅一中高二（1）班培優(yōu)講義二：例 2振動(dòng)周期性分析，有一個(gè)擺長(zhǎng)為 l 的單擺

3、，現(xiàn)將擺球 A 拉離平衡位置一個(gè)很小的角度，然后由靜止，A 擺至平衡位置 P 時(shí)，恰與靜止在 P 處的 B 球發(fā)生正碰，碰后 A 繼續(xù)向右擺動(dòng)，B 球以速度 v 沿光滑水平面向右，與右側(cè)的墻壁碰撞后以原速率返回，當(dāng) B 球重新回到位置 P 時(shí)恰與 A 再次相遇，求位置 P 與墻壁間的距離 d.nv：l (其中 n1、2、3)2g練習(xí) 2-1：(2010 全國(guó)卷)一振子沿 x 軸振動(dòng)，平衡位置在坐標(biāo)原點(diǎn)t=0 時(shí)刻振子4的位移 x=-0.1m； t =s 時(shí)刻 x=0.1m；t=4s 時(shí)刻 x=0.1m該振子的振幅和周期可能為3A0.1 m， 8 s3【】ACDC0.2 m， 8 s3B0.1m

4、,8sD0.2 m，8s三：?jiǎn)螖[測(cè)重力度實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析例 3某同學(xué)做“用單擺測(cè)定重力度”的實(shí)驗(yàn)時(shí)，測(cè)得的重力度數(shù)值明顯大于當(dāng)?shù)氐闹亓Χ鹊膶?shí)際值造成這一情況的可能是(B)A. 測(cè)量擺長(zhǎng)時(shí)，把懸掛狀態(tài)的擺線長(zhǎng)當(dāng)成擺長(zhǎng)B. 測(cè)量周期時(shí)，當(dāng)擺球通過(guò)平衡位置時(shí)啟動(dòng)秒表，此后擺球第 30 次通過(guò)平衡位置 t 時(shí)制動(dòng)秒表，讀出經(jīng)歷的時(shí)間為 t，并由計(jì)算式 T30求得周期C開(kāi)始擺動(dòng)時(shí)振幅過(guò)小D所用擺球的質(zhì)量過(guò)大練習(xí) 3-1某同學(xué)想在家里做“用單擺測(cè)定重力度”的實(shí)驗(yàn)，但沒(méi)有合適的擺球，他找到了一塊大小約為 3 cm、外形不規(guī)則的大理石代替小球他設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)步驟如下：A將石塊和細(xì)尼龍線系好，結(jié)點(diǎn)為 M，將尼龍線的上端

5、固定于 O 點(diǎn)，如圖實(shí)9 所示；第 2 頁(yè) 共 7 頁(yè)2012 年春石獅一中高二（1）班培優(yōu)講義B用刻度尺測(cè)量 OM 間尼龍線的長(zhǎng)度 L 作為擺長(zhǎng)；C將石塊拉開(kāi)一個(gè)大約 5°的角度，然后由靜止； t D從擺球擺到最高點(diǎn)時(shí)開(kāi)始，測(cè)出 30 次全振動(dòng)的總時(shí)間 t，由 T30得出周期；E改變 OM 間尼龍線的長(zhǎng)度再做幾次實(shí)驗(yàn)，記下每次相應(yīng)的 l 和 T；F求出多次實(shí)驗(yàn)中測(cè)得的 l 和 T 的平均值，作為計(jì)算的數(shù)據(jù)，代入公式 g 2 2 ，( T ) l求出重力度 g.(1)該同學(xué)以上實(shí)驗(yàn)步驟中有錯(cuò)誤的是(2)該同學(xué)用 OM 的長(zhǎng)作為擺長(zhǎng)，這樣做引起的系統(tǒng)誤差將使重力度的測(cè)量值比真實(shí)值(填“

6、偏大”或“偏小”)(3)用什么可以解決擺長(zhǎng)無(wú)法準(zhǔn)確測(cè)量的？：(1)擺長(zhǎng)應(yīng)為石塊質(zhì)心到懸點(diǎn)的距離，故 B 步驟錯(cuò)誤；開(kāi)始的位置應(yīng)為擺球振動(dòng)的平衡位置，故 D 步驟錯(cuò)誤；在用公式 g 2 2( T ) l 計(jì)算 g 時(shí)，各項(xiàng)的 l 和T 單獨(dú)代入求解 g 值，不能求 l、T 的平均值再代入求解，故 F 步驟也錯(cuò)誤(2)因?yàn)橛?OM 作為擺長(zhǎng)，比擺的實(shí)際擺長(zhǎng)偏小，因此計(jì)算出的重力度的值比實(shí)際值偏小(3)可采用圖象法，以 T2 為縱軸，以 l 為橫軸，作出多次測(cè)量得到的 T2l 圖線，求4242出圖線斜率 k.再由 k得 g.k 值不受懸點(diǎn)不確定因素的影響，因此可以解決gk擺長(zhǎng)無(wú)法準(zhǔn)確測(cè)量的練習(xí) 3-

7、2：某同學(xué)在做“利用單擺測(cè)重力度”實(shí)驗(yàn)中，某同T2/s2學(xué)根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)作出的圖象，試問(wèn)：造成圖象不過(guò)坐4.0標(biāo)原點(diǎn)的是；由圖象求出的重力g=m/s2(取2=9.87)：測(cè)單擺擺長(zhǎng)時(shí)漏掉了擺球的半徑；9.87度-1099 L/cm四：波動(dòng)圖象求作和應(yīng)用第 3 頁(yè) 共 7 頁(yè)2012 年春石獅一中高二（1）班培優(yōu)講義【例 4】圖 a 中有一條均勻的繩，1、2、3、4是繩上一系列等間隔的點(diǎn)?，F(xiàn)有一列橫波沿此繩傳播，某時(shí)刻，繩上 9、10、11、12 四點(diǎn)的位置和圖 b 所示(其它點(diǎn)的情況未畫(huà)出)，其中12345678910 1113141501216點(diǎn) 12 的位移為零，向上運(yùn)動(dòng)，點(diǎn) 9 的位移達(dá)到

8、最大值，圖 a3試在圖c 中畫(huà)出再經(jīng)過(guò) 周4期時(shí)點(diǎn) 3、4、5、6 的位置和速度方向，其他點(diǎn)不必畫(huà)（圖c 的橫、縱坐標(biāo)與圖 a、b 完全相同）圖b圖c練習(xí) 4-1.，S 為上下振動(dòng)的波源，振動(dòng)頻率為 50Hz,所產(chǎn)生的橫波分別向左右傳播，波速為 40m/s,已知 P、Q 兩與波源 SQPS的距離為 SP=17.4m，SQ=16.0m，若以 S 通過(guò)平衡位置向上振動(dòng)開(kāi)始，下面四個(gè)振動(dòng)圖象能正確描述 P、Q 兩的振動(dòng)情況的是：(B)yyyy0.020.010t/s 000.01 0.02 t/s 00.01 0.02t/s0.010.02t/sADBCAA 是 PCC 是 QBB 是 PDD 是

9、Q振動(dòng)圖象振動(dòng)圖象振動(dòng)圖象振動(dòng)圖象練習(xí)4-2：（08天津卷）一列第 4 頁(yè) 共 7 頁(yè)橫波沿直線由a向b傳播，y/cmba100-10t/s123452012 年春石獅一中高二（1）班培優(yōu)講義相距10.5m的a、b兩處的質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)圖象如圖中a、b所示，則A該波的振幅可能是20cm B該波的波長(zhǎng)可能是8.4m C該波的波速可能是10.5 m/sD該波由a傳播到b可能歷時(shí)7s【】D五：波的疊加【例 5】(2010·池州模擬)，兩列橫波分別沿 x 軸正方向和負(fù)方向傳播，兩波源分別位于 x2×10 1 m 和 x12×10 1 m 處，兩列波的波速均為 v0.4 m/s.兩

10、波源的振幅均為 A2 cm.圖示為 t0 時(shí)刻兩列波的圖象(傳播位置 x0.2 m 和 x0.8 m 的 P、Q 兩質(zhì)點(diǎn)剛開(kāi)始振動(dòng)質(zhì)點(diǎn) M 的平衡位置處于 x0.5 m圖中所示)，此刻處于平衡情況正確的是()處，關(guān)于各質(zhì)點(diǎn)A. 質(zhì)點(diǎn) P、Q 都首先沿 y 軸負(fù)方向B. t0.7 s 時(shí)刻，質(zhì)點(diǎn) P、Q 都到 M 點(diǎn)Ct1 s 時(shí)刻，質(zhì)點(diǎn) M 的位移為4 cmDt1 s 時(shí)刻，質(zhì)點(diǎn) M 的位移為2 cm：A練習(xí) 5-1 (2010·天津和平區(qū)質(zhì)量調(diào)查)如圖 7 所示，均勻介質(zhì)中振動(dòng)情況完全相同的兩波源 S1、S2 分別位于 x12×10 1m 和 x212×10 1

11、m 處，t0 時(shí)刻以頻率為 f10 Hz 同時(shí)開(kāi)始向上振動(dòng)，振幅為 A2 cm，波的傳播速度為 v4 m/s，P、M、Q 三質(zhì)點(diǎn)的平衡位置離 O 點(diǎn)距離分別為 OP0.2 m 和 OM0.5m、OQ0.8 m則下列關(guān)于各質(zhì)點(diǎn)正確的是情況()A. t0.1 s 時(shí)刻質(zhì)點(diǎn) Q 開(kāi)始沿 y 軸正方向B. 經(jīng) t0.175 s，質(zhì)點(diǎn) P 通過(guò)的路程為 14 cmC. t0.275 s 時(shí)刻，質(zhì)點(diǎn) M 的位移為4 cmDt0.35 s 時(shí)刻，S1S2 之間(不S1、S2 點(diǎn))振動(dòng)位移為零的點(diǎn)共有三處：由 vf，波長(zhǎng) 0.4 m，t0.1 s 時(shí)刻，S1 波正好傳播到 P 點(diǎn)，S2 波正好傳播到 Q 點(diǎn)，

12、則 Q 質(zhì)點(diǎn)起振方向與波源 S2 起振方向相同，即沿 y 軸正方向第 5 頁(yè) 共 7 頁(yè)，A 對(duì)；t2012 年春石獅一中高二（1）班培優(yōu)講義0.175 s 時(shí)刻，兩列波均傳播到 M 點(diǎn)，P 質(zhì)點(diǎn)已經(jīng)振動(dòng)了 0.075 s，即 0.75 個(gè)周期， 處于波谷位置，路程為 3A6 cm，B 錯(cuò)；t0.275 s 時(shí)刻，M 質(zhì)點(diǎn)正好在兩列波的傳播下振動(dòng)了一個(gè)周期，仍然處于平衡位置，位移為 0，C 錯(cuò)；t0.35 s 時(shí)刻，兩列波分別傳播到彼此的波源處，此時(shí)兩列波重合，振動(dòng)位移為零的點(diǎn)(不2、4、6、8、10 這些質(zhì)點(diǎn)，D 錯(cuò)：AS1、S2)有 0、六；綜合題：【例 6】一列橫波某時(shí)刻的波形圖如圖 1

13、0甲所示，從該時(shí)刻開(kāi)始，波上 A 質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)圖象如圖 10 乙所示(1)若此波遇到另一列橫波并發(fā)生干涉現(xiàn)象，則該波所遇到的波的頻率為多少？(2)若該波能發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象，則該波所遇到的物應(yīng)滿足什么條件？(3) 從該時(shí)刻起，再經(jīng)過(guò) t0.4 s，P 質(zhì)點(diǎn)通過(guò)的路程和波傳播的距離分別為多少？(4) 若 t0 時(shí)振動(dòng)剛剛傳到 A 點(diǎn)，從該時(shí)刻起再經(jīng)多長(zhǎng)時(shí)間圖甲中橫坐標(biāo)為 45 m 的質(zhì)點(diǎn)(未畫(huà)出)第二次位：(1) 1.25 Hz.？(2)小于或等于 20 m 時(shí)能夠發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象T(3)因?yàn)?t0.4 s2，T所以質(zhì)點(diǎn) P 通過(guò)的路程為 4 cm.在2內(nèi)波傳播的距離為2(4)由 A 點(diǎn) t0 時(shí)刻向上振動(dòng)知，波沿 x 軸正方向傳播，10 m.20波速 vm/s25 m/s.T0.84520x45 m 處的質(zhì)點(diǎn)第一次到達(dá)波峰的時(shí)間 t1s1 s25此質(zhì)點(diǎn)第二次位的時(shí)間 tt1T1.8 s.：(1)1.25 Hz(2)小于或等于 20 m(3)4 cm,10 m (4)1.8 s練習(xí) 6-1某同學(xué)用一根彈