备战2021年高考物理【名校地市好题必刷】全真模拟卷(湖南专用)·2月卷(解析版)(1)
绝密★启用前| 备战 2021 年高考物理【名校、地市好题必刷】全真模拟卷(湖南专用)·2 月卷 第 二 模拟 共 一、选择题:本题共 6 小题,每小题 4 分,共 24 分,每小题给出的四个选项中,只有一项是符合题目要求的。
1.(2020·湖南高三月考)用波长为 的黄色光照射逸出功为 W 的铯原子,使之发生光电效应。已知普朗克常量为 h,光在真空的速度为 c,电子所带电荷量为 e。则对应的遏止电压为(
)
A.hce B.hc We e C.h Wce e D.hce 【答案】
B 【解析】
由光电效应方程可知 kmE h W ,c,km cE U e 解得 chc WUe e 故选 B。
2.(2014·湖南岳阳市·高三月考)如图所示,一理想变压器原、副线圈匝数比 n 1 ∶n 2 =11∶5,原线圈与正弦交变电源连接,输入电压220 2sin(100 )(V) u t 。副线圈所接电阻的阻值 R=100,则(
)
A.通过电阻的电流是 22A B.交流电的频率是 100Hz C.与电阻并联的电压表的示数是 100V D.变压器的输入功率是 484W 【答案】
C 【解析】
AC.原线圈两端电压的有效值为 m1220V2UU
根据理想变压器原理 1 12 2U nU n 可知副线圈两端的有效值为 22 11100VnU Un 根据欧姆定律,可知通过电阻的电流 100A 1A100UIR 故 C 正确,A 错误; B.由输入电压,可知220 2sin(100 )(V) u t 交流电的频率是 50Hz,故 B 错误; D.理想变压器的输入功率与输出功率相等,所以变压器的输入功率 2 2100 1W=100W P U I 故 D 错误; 故选 C。
3.(2020·湖南长沙市·雅礼中学高三月考)如图所示,左侧是半径为 R 的四分之一圆弧,右侧是半径为 2R的一段圆弧。二者圆心在同一条竖直线上,小球 a 、 b 通过一轻绳相连,二者恰好于等高处平衡。已知37 ,且 sin370.6 , cos370.8 ,不计所有摩擦,则小球 a 、 b 的质量之比为(
)
A.3:4 B.3:5 C.4:5 D.1:2 【答案】
A 【解析】
由于两个圆的圆心在一条竖直线上,补全右边的圆的圆心位置如图所示, 根据几何关系可得
0.6 sin h R R 则 0.82R hcosR 故 α=37° 根据平衡条件可知,两小球的重力沿绳子方向的分力相等,即 a bm gcos m gsin 解得 34abm sinm cos 故 A 正确、BCD 错误。
故选 A。
4.(2020·湖南长郡中学高三开学考试)如图甲所示,两平行金属板 a、b 间距为 d,在两板右侧装有荧光屏MN(绝缘),O 为其中点。在两板 a、b 上加上如图乙所示的电压,电压最大值为 U 0 。现有一束带正电的离子束(比荷为 k),从两板左侧沿中线方向以初速度 v,连续不断地射入两板间的电场中,设所有离子均能打到荧光屏 MN 上,已知金属板长 L=2v 0 t 0 ,则在荧光屏上出现亮线的长度为(
)
A.kdU 0 t 0 2
B.20 02kU td C.20 0kU td D.20 032kU td 【答案】
C 【解析】
t=0 时刻射入的粒子打在靶上的位置与靶心 O′的距离最大,设此距离为 y max ,此粒子在 0 至 t 0 时间内,在水平方向上做匀速直线运动,在竖直方向上做匀加速直线运动,竖直方向的位移为 2 22 20 0 0 0 01 0 01 1=2 2 2 2qU qU t kU ty at tmd md d 此粒子在 t 0 至 2t 0 时间内,做匀速直线运动,竖直方向分速度为 00 0 yqUv a t tmd = = 竖直方向的位移为 220 0 02 0 0=yqU kU ty v t tmd d = = 所以
2 2 20 0 0 0 0 0max 1 232 2kU t kU t kU ty y yd d d T=t 0 时刻射入的粒子打在靶上的位置与靶心 O′的距离最小,设此距离为 y min 。此粒子在 t=t 0 至 2t 0 时间内,做匀速直线运动;在 t=2t 0 至 t=3t 0 时间内,粒子在水平方向上仍做匀速直线运动,在竖直方向上做匀加速直线运动,竖直方向的位移为 20 0min 12kU ty yd 所以在荧光屏上出现亮线的长度为 20 0max minkU ty y yd 选项 C 正确,ABD 错误。
故选 C。
5.(2020·湖南长沙市·长沙一中高三零模)如图所示,b 球在水平面内做半径为 R 的匀速圆周运动,BC 为圆周运动的直径,竖直平台与 b 球运动轨迹相切于 B 点且高度为 R。当 b 球运动到切点 B 时,将 a 球从切点正上方的 A 点水平抛出,重力加速度大小为 g,从 a 球水平抛出开始计时,为使 b 球在运动一周的时间内与 a 球相遇(a 球与水平面接触后不反弹),则下列说法正确的是()
A.a 球在 C 点与 b 球相遇时,a 球的运动时间最短 B.a 球在 C 点与 b 球相遇时,a 球的初始速度最小 C.若 a 球在 C 点与 b 球相遇,则 a 球抛出时的速率为2gR D.若 a 球在 C 点与 b 球相遇,则 b 球做匀速圆周运动的周期为2Rg 【答案】
C 【解析】
A.平抛时间只取决于竖直高度,高度 R 不变,时间均为2Rtg;故 A 错误。
BC.平抛的初速度为 xvt 时间相等,在 C 点相遇时,水平位移最大 max2 x R
则初始速度最大为:
max22Rv gRt 故 B 错误,C 正确。
D.在 C 点相遇时,b 球运动半个周期,故 b 球做匀速圆周运动的周期为 22 2bRT tg 故 D 错误。
故选 C。
6.(2021·湖南长沙市·高三月考)2020 年 7 月 23 日,我国“天宫一号”探测器在中国文昌航天发射场发射升空。设未来的某天,该探测器在火星表面完成探测任务返回地球,探测器在控制系统的指令下,离开火星表面竖直向上做加速直线运动;探测器的内部有一固定的压力传感器,质量为 m 的物体水平放置在压力传感器上,当探测器上升到距火星表面高度为火星半径的14时,探测器的加速度为 a,压力传感器的示数为F,引力常量为 G。忽略火星的自转,则火星表面的重力加速度为(
)
A.54Fam
B.2516Fam
C.45Fam
D.1625Fam
【答案】
B 【解析】
当探测器上升到距火星表面高度为火星半径的14时 F mg ma 解得 Fg am 由 2GMmRmg 214GMmmgR R 解得 2516Fg am
故选 B。
共 二、选择题:本题共 4 小题,每小题 5 分,共 20 分。在每小题给出的四个选项中,有多项符得 合题目要求全部选对的得 5 分,选对但不全的得 3 分,有选错的得 0 分。
7.(2020·湖南省宁远县第一中学高三月考)汉朝时期飞将军李广的故事广为流传,古诗“林暗草惊风,将军夜引弓。平明寻白羽,没在石棱中”就是描述李广射虎的故事。假设箭的质量约为 0.4kg ,以 75m /s 的速度射在石头上,作用时间为 0.02s 。下列说法正确的是(
)
A.箭与石之间平均作用力大小为 3200N
B.箭与石之间平均作用力大小为 1500N
C.箭的动能变化量为1125J D.箭的动能变化量为1875J 【答案】
BC 【解析】
AB.以箭为研究对象,设受到的平均作用力为 F,初速度方向为正,由动量定理得 2 1Ft mv mv 代入数据解得 1500N F 方向与初速度方向相反,A 错误,B 正确; CD.动能变化量为 2 2k 2 11 11125J2 2E mv mv C 正确,D 错误。
故选 BC。
8.(2020·湖南永州市·高三月考)如图所示,空间存在方向垂直于 xOy 平面的匀强磁场,在0 x 的区域,磁感应强度的大小为 B,方向向外:在0 x 的区域,磁感应强度的大小为 2B ,方向向里。一质量为 m、电荷量为e 的电子(不计重力)以速度0v从坐标原点 O 沿 x 轴正方向射入磁场,当电子的速度方向再次沿x 轴正方向时(
)
A.电子运动的最短时间为2 meB
B.电子运动的最短时间为32meB C.电子与 O 点间的最短距离为02mveB D.电子与 O 点间的最短距离为03mveB 【答案】
BD 【解析】
电子先在0 x 的区域运动半周,再在0 x 的区域运动半周,当速度方向再次沿 x 轴正方向时,运动的最短时间为 1 1 21 1 32 2 2 2m m mt T TeB e B eB 与 O 点间的最短距离为 0 0 01 22 2 32 22mv mv mvd R ReB eB eB 故 BD 项正确,AC 项错误。
故选 BD。
9.(2020·湖南长沙市·高三期末)如图所示,质量相等的物块 A 和 B 叠放在水平地面上,左边缘对齐。A 与B、B 与地面间的动摩擦因数均为 μ。先水平敲击 A,A 立即获得水平向右的初速度 v A ,在 B 上滑动距离 L后停下。接着水平敲击 B,B 立即获得水平向右的初速度 v B ,A、B 都向右运动,左边缘再次对齐时恰好相对静止,相对静止前 B 的加速度大小为 a 1 ,相对静止后 B 的加速度大小为 a 2 ,此后两者一起运动至停下。已知最大静摩擦力等于滑动摩擦力,重力加速度为 g。下列说法正确的是(
)
A.1 23 a a B.v A =2 gL C.2 2Bv gL D.从左边缘再次对齐到 A、B 停止运动的过程中,A 和 B 之间没有摩擦力 【答案】
ABC 【解析】
A.设 A 、 B 的质量均为 m。A、B 相对静止前,A 相对于 B 向左运动,A 对 B 的滑动摩擦力向左,地面对 B的滑动摩擦力也向左,则 B 所受的合外力大小:
F B =μ•2mg+μmg=3μmg。
对 B,由牛顿第二定律:
F B =ma 1
解得:
a 1 =3μg 相对静止后,对 A 、 B 整体,由牛顿第二定律得 2μmg=2ma 2
解得:
a 2 =μg 则 a 1 =3a 2
故 A 正确。
B.敲击 A 后,A 获得速度后,向右做匀减速运动。对 B 来说,地面与 B 间的最大静摩擦力为 f m =μ•2mg=2μmg. A 对 B 的滑动摩擦力为 f=μmg,则 f<f m ,故 B 静止不动。对 A,由牛顿第二定律知:
Amga gm 由运动学公式有:
2a A L=v A 2
解得:
2Av gL 故 B 正确。
C.敲击 B 后,设经过时间 t,A 、 B 达到共同速度 v,位移分别为 x A ,x B ,A 加速度的大小等于 a A ,则:
v=a A t v=v B -a 1 t x A =12a A t 2
x B =v B t-12a B t 2
且 x B -x A =L 联立解得:
2 2Bv gL 故 C 正确。
D.从左边缘再次对齐到 A、B 停止运动的过程中,A、B 一起做匀减速运动,A 有向左的加速度,说明 B对 A 有摩擦力,故 D 错误。
故选 ABC。
10.(2020·湖南益阳市箴言中学高三其他模拟)如图甲所示,在 MN、OP 之间存在一匀强磁场,t=0 时,一正方形光滑金属线框在水平向右的外力 F 作用下紧贴 MN 从静止开始做匀加速运动,外力 F 随时间变化的图线如图乙所示。已知线框的质量 m=1kg,电阻 R=2Ω。则(
)
A.磁场宽度为 4m B.匀强磁场的磁感应强度为 2T C.线框穿过磁过程中,通过线框的电荷量为 2C D.线框进入磁场过程中,磁场力的冲量大小为 1N s
【答案】
AD 【解析】
A.当0 t 时线框的速度为零,没有感应电流,线框不受安培力,根据牛顿第二定律,线框的加速度 22m/sFam 磁场的宽度等于线框在 02s 内的位移 2 211 12 2 m 4m2 2d at A 正确; B.根据图像1s t 时线框全部进入磁场,进入磁场的位移正好等于线框的边长 2211m2L at 当线框全部进入磁场的瞬间受到的安培力 2 2 2 22=B L at BLBLv B L vF BILR R R 安 线框全部进入磁场的瞬间,根据牛顿第二定律得 "F F ma 安 2 224B L atmaR 解得
2T B B 错误; C.线框穿过磁场过程中,通过线框的电荷量 q I tR 线框穿过磁场过程中磁通量的变化量为零,通过线框的电荷量为零,C 错误; D.根据动量定理 1 10FFt I mv mat 安 3 1N.s 1 2 1N.sFI 安 解得 1N.sFI 安 D 正确。
故选 AD。
共 三、非选择题:共 56 分。第 11 ~14 题为必考题,每个试题考生都必须作答第 15 ~16 题为选考题,考生根据要求作答。
共 (一)必考题:共 43 分。
11. (6 分)
(2020·怀化市第一中学高三期中)实验小组用如图所示装置“探究加速度与物体受力的关系”,已知重力加速度为 g,打点计时器所接的交流电的频率为 50Hz ,滑轮足够光滑,力传感器可测出轻绳中的拉力大小。如图甲是在实验中得到的一条纸带,相邻计数点间还有四个计时点没有画出,如图乙是以传感器的示数 F为横坐标,加速度 a 为纵坐标,画出的 aF 图像。
(1)本实验是否需要先平衡摩擦力___________(选填“需要”或“不需要”);是否需要满足 m 远小于
M___________(选填“需要”或“不需要”); (2)小车的加速度大小为___________2m/s;打下计数点 2 时,小车的速度大小为___________ m/s (结果均保留两位有效数字); (3)分析乙图时,该小组用量角器测得图线与横坐标的夹角为 ,通过计算式ΔΔaF求得图线的斜率为 k,则小车的质量为___________。
A.12k
B.12tan
C.2k
D.2tan 【答案】需要不需要
2.0
0.41
C 【解析】
(1)摩擦力会导致实验中出现系统误差,所以需要平衡摩擦力; 由于力传感器可测出轻绳中的拉力大小,所以不需要满足 m 远小于 M; (2)根据逐差法,可得小车的加速度大小 22 227.10 9.13 11.09 1.10 3.09 5.12 10m/s =2.0m/s3 0.1a 打下计数点 2 时,小车的速度大小 25.12 3.09 10m/s=0.41m/s2 0.1v (3)小车的加速度 2FaM 由图乙可得 a kF 只有当纵横坐标轴的标度相同时,图线的斜率才等于倾角的正切值,所以这里不用 tan 代换 k ,解得 2Mk 故选 C。
12.(9 分)
(2020·湖南永州市·高三月考)在“测定金属丝的电阻率”的实验中,待测金属丝的电阻xR约为 20Ω 。除螺旋测微器外,实验室还备有下列实验器材:
A.电流表1A(量程为 3A ,内阻1 =0.2Ωr); B.电流表2A(量程为 100mA ,内阻22Ω r ); C.电压表 V(量程为 6V ,内阻约为 6kΩ );
D.定值电阻1R(阻值为 18kΩ ); E.定值电阻2R(阻值为 1Ω ); F.滑动变阻器 R (0~10Ω) ; G.学生电源 E(电动势为 6V ,内阻不计); H.开关 S 及导线若干。
某学习小组利用实验室提供的器材进行了以下操作:
(1)用螺旋测微器测量这段金属丝的直径。螺旋测微器的示数如图甲所示,则本次测量所得金属丝的直径为______ mm 。
(2)某同学设计了如图乙所示的电路来测量金属丝的电阻,你认为该电路存在的不足之处是_______。
(3)学习小组认为要想更准确地测量金属丝的电阻率,需要对图乙电路进行改进。请在虚线框内画出改进后的电路图______,并在图上标明所选器材代号。
(4)按改进后的电路进行连接,闭合开关,调节滑动变阻器的滑片到某位置,电流表的示数为 I,电压表的示数为 U . 若金属丝的直径用 d 表示,长度用 L 表示,则电阻率的表达式为 ______(用 U 、 I 、 d、L 、1r或2r表示)。
【答案】
1.270 电流表1A的量程太大见解析 2212d U IrIL 【解析】
(1)金属丝的直径为 1mm 0.01 27.0mm 1.270mm (2)估算流过金属丝的最大电流 0.3AmxEIR 电流表1A的量程比待测电流大很多,测量时电流表1A的指针偏角太小。
(3)因电流表1A的量程太大,需更换成电流表2A,但电流表2A的量程只有 0.1A ,需要用一电阻与电流表2A并联,以分担 0.2A 左右的电流 则该并联电阻的阻值应为电流表2A阻值的一半左右,故选定值电阻2R,电路图如图所示
(4)由于 2 22 r R 可知 3xI I 对金属丝有 2232xU Ir LRId 整理可得 2212d U IrIL 13.(13 分)
(2018·安乡县第五中学高三月考)有一质量为 m=2kg 的物体静止于水平面上的 D 点,水平面 BC 与倾角为θ=37°的传送带 AB 平滑连接,转轮逆时针转动且传送带速度为 v=1.8m/s,物体与水平面间的动摩擦因数为μ 1 =0.6,物体与传送带间的动摩擦因数为 μ 2 =0.8,DB 距离为 L 1 =48m,传送带 AB 长度为 L 2 =5.15m,在 t=0s时,将一水平向左的恒力 F=20N 作用在该物体上,4s 后撤去该力。(sin37°=0.6,cos37°=0.8,g=10m/s 2 )求:
(1)拉力 F 作用在该物体上时,物体在水平面上运动的加速度大小; (2)物体到达 B 点时的速度大小; (3)物体从 D 点到 A 点运动的总时间为多少。
【答案】(1)24m/s(2)
8m/s (3)7.33s 或22s3
【解析】
(1)对物体受力分析,根据牛顿第二定律有 1 1F mg ma 解得214m/s a 前 4s 内物体继续沿水平面运动,根据运动学公式有 21 1 1132m2x a t 1 1 116m/s v at 4s 后撤去 F 则物体在水平面做匀减速运动,根据牛顿第二定律可得加速度为 22 16m/s a g 根据位移关系有 2 1 116m x L x 到达 B 点时速度为2v,根据速度位移公式有 2 22 1222v vxa 联立解得28m/s v (3)撤去 F 后运动到 B 点用时为 2 1224s 1.33s3v vta 此后物体将沿传送带向上做匀减速运动,对物体受力分析,根据牛顿第二定律有 2 3( sin cos ) mg mg ma 得2312.4m/s a 当运动减速到1.8m/s v 时,用时 2330.5sv vta 根据速度位移公式有 2 22332.45m2v vxa 由于 2sin cos mg mg 所以此后物体将保持速度1.8m/s v 做匀速直线运动,能到达 A 点
4 2 32.7m x L x 运动到 A 点用时 441.5sxtv 则从 D 点到 A 点运动总时间为 1 2 3 47.33s t t t t t 或22s3t 14.(15 分)
(2020·湖南长沙市·高三月考)如图所示,在无限长的竖直边界 NS 和 MT 间有匀强电场,同时该区域上、下部分分别有方向垂直于 NSTM 平面向内和向外的匀强磁场,磁感应强度大小分别为 B 和 2B , KL 为上下磁场的水平分界线,在 NS 和 MT 边界上,距 KL 高 h 处分别有 P 、 Q 两点, NS 和 MT 间距为 1.8h ,质量为 m ,带电荷量为q 的小球(可视为质点)从 P 点垂直于 NS 边界射入该区域,在两边界之间做匀速圆周运动,重力加速度为g。
(1)求电场强度的大小和方向; (2)要使粒子不从 NS 边界飞出,求粒子入射速度的最小值; (3)若粒子能经过 Q 点从 MT 边界飞出,求粒子入射速度的所有可能值。
【答案】(1)mgqE ,方向竖直向下;(2) min9 6 2qBhvm ;(3)0.68qBhvm,0.545qBhvm,0.52qBhvm 【解析】
解:(1)小球在磁场中做匀速圆周运动,电场力与重力平衡,即 mg=qE
解得 mgqE 电场力的方向竖直向上,电场强度方向竖直向下。
(2)粒子运动轨迹如下左图所示,设粒子不从 NS 边飞出的入射速度最小值是 v min ,对应的粒子在上、下区域的轨道半径分别为 r 1 、 r 2 ,圆心的连线与 NS 夹角为 φ,小球在磁场中做匀速圆周运动,由牛顿第二定律得
2vqvB mr 解得粒子轨道半径 mvrqB 则有 min1mvrqB 2 112r r 由几何知识得 1 2 2sin r r r 1 1 cosr r h 解得 min9 6 2qBhvm (3)小球运动轨迹如上右图所示,设粒子入射速度为 v,粒子在上、下区域轨道半径分别为 r 1 、r 2 ,粒子第一次经 KL 时,距 K 点为 x,由题意可知 3nx=1.8h(n=1、2、3⋯)
232x r
9 6 232 2hx 221 1x r h r 解得 120.3612hrn ,n<3.5 即 n=1 时 0.68qBhvm n=2 时 0.545qBhvm n=3 时 0.52qBhvm 共 (二)选考题:共 13 分。请考生从两道中任选一题作答。如果多做,则按第一题计分。
15. [ 物理选修 3-3] (1)(5 分)
(2020·衡阳市第二十六中学高三月考)下列说法正确的是(填正确答案标号,选对 1 个给 2 分,选对 2 个得 4 分,选对 3 个得 5 分,每选错 1 个扣 3 分,最低得分 0 分)
A.布朗运动是液体分子的无规则运动 B.液体温度越高,布朗运动越剧烈 C.布朗运动是由于液体各部分温度不同而引起的 D.悬浮在液体中的固体小颗粒做布朗运动具有的能是机械能 E.热量可以从低温物体传递到高温物体 【答案】
BDE 【解析】
A.布朗运动是悬浮在液体表面的固体颗粒的无规则运动,是液体分子的无规则运动的表现,选项 A 错误; B.液体温度越高,布朗运动越剧烈,选项 B 正确; C.布朗运动是由于液体分子对固体颗粒的不平衡的撞击引起的,选项 C 错误; D.悬浮在液体中的固体小颗粒做布朗运动具有的能是机械能,选项 D 正确; E.根据热力学第二定律可知,热量可以从低温物体传递到高温物体,但要引起其他的变化,选项 E 正确。
故选 BDE。
(2)(8 分)
(2021·湖南长沙市·高三月考)如图所示,粗细均匀的 U 形玻璃管竖直放置,左端封闭,右端开口,管中一段水银柱在左管中封闭一段长为10cm h 的空气柱,左右两竖直管中的液面高度差也为10cm h 。大气压强为075cmHg p ,环境温度为 300 K,求(计算结果均保留到小数点后两位):
(1)若将环境温度升高,使两管中液面相平,则升高后的环境温度为多少; (2)若让玻璃管自由下落,在下落过程中玻璃管始终在竖直面内,且两侧管始终竖直,水银相对玻璃管静止时,两侧玻璃管中水银液面的高度差又是多少?
【答案】(1)
519.23K ;(2)
12.66cm
【解析】
(1)开始时管中气体压强165 cmHg p ,温度升高后管中气体压强为 2 075 cmHg p p 根据理想气体状态方程 1 21 21.5 p hS p hST T 解得 2519.23K T (2)当玻璃管自由下落且水银相对玻璃管稳定时,封闭气体的压强 3 075 cmHg p p 气体发生等温变化,则有 1 3phS p HS 解得 8.67cm H 则两边水银液面的高度差 2( ) 12.66cm h h h H
16. [ 物理选修 3-4] (1)(5 分)
(2020·湖南高三月考)下列说法正确的是___________。(填正确答案标号,选对 1 个给 2 分,选对 2 个得4 分,选对 3 个得 5 分,每选错 1 个扣 3 分,最低得分 0 分)
A.光从一种介质进入另一种介质中时,其频率保持不变 B.在合适条件下,电磁波和机械波都能产生干涉和衍射现象 C.光从空气射入水中时,也可能发生全反射现象 D.紫外线比红外线的频率高,同一光学材料对紫外线的折射率更大 E.对于同一双缝干涉装置,红光的干涉条纹宽度小于紫光的干涉条纹宽度 【答案】
ABD 【解析】
A.光从一种介质进入另一种介质中时,其频率保持不变,故 A 正确; B.干涉和衍射是波特有的现象,在合适条件下,电磁波和机械波都能产生干涉和衍射现象,故 B 正确; C.只有在光从光密介质射入光疏介质时,光才可能发生全反射现象,故 C 错误; D.同一光学材料对频率大的光,其折射率大,故 D 正确; E.由lxd 可知,对于同一双缝干涉装置,红光的干涉条纹宽度大于紫光的干涉条纹宽度,故 E 错误。
故选 ABD。
(2)(8 分)
(2020·湖南高三一模)已知一列简谐横波在 t=0 时刻的波形图象如图所示,波沿 x 轴正方向传播,再经过0.9s,B 点第 3 次出现波峰。求:
(1)求该简谐横波的波速 v 及由图示时刻起,Q 点第一次出现波峰所需要的时间; (2)从图示时刻开始计时,试写出坐标为 x=2m 的质点的位移与时间的关系式。
【答案】(1)
10 m/s , 0.4s ;(2) 0.5cos5 m y t 【解析】
(1)由传播方向判断,此时 B 点的振动方向是向上,经过 3124t T
B 点第三次到达波峰位置,即 12 0.9s4T 解得 0.4s T 从题中波形图上可以看出,波长 4m 所以波速 410 m/s0.4vT 由图上可以看出波向右传播,0 t 时,离 Q 点最近的波峰在2m x 处,该点距 Q 点距离为 4m s 因此再经过 t 1 时间,Q 点第一次出现波峰 10.4sstv (2)根据周期求出角速度 25 rad/sT 由于波向右传播,所以2m x 的质点的振动方向为沿着 x 轴正方向。因此坐标为2m x 的质点的位移与时间的关系式为 0.5cos5 m y t
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