第五章 机械波
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复 习 题
第一章 刚体转动
1 名词解释
刚体:如果一个物体在外力作用下,它的各部分之间的距离保持不变,或者它的形状和大小都不发生变化,那这个物体被称为刚体
力矩:力矩是指作用力使物体绕着转动轴或支点转动的趋向
转动惯量:转动惯量是刚体转动惯性的量度,转动惯量越大,刚体的转动惯性就越大
进动:一个自转的物体受外力作用导致其自转轴绕某一中心旋转,这种现象被称为进动
2 填空:
(1)
刚体转动的运动学参数是
角位移
、 角速度 、 角加速度 。
(2) 刚体转动的力学参数是 力矩 、 转动惯量 。
(3) 陀螺在绕本身对称轴旋转的同时,其 对称轴 还将绕 竖直 回转,这种回转现象称为进动。
3. 问答:
(1) 有一个鸡蛋不知是熟还是生,请你判断一下,并说明为什么?
可以根据两者旋转情况的不同加以辨别。熟鸡蛋内部凝结成固态,可近似为刚体,使它旋转起来后对质心轴的转动量可以认为是不变的常量,鸡蛋内各部分相对转轴有相同的角速度,因桌面对质心轴的摩擦力矩很小,所以熟鸡蛋转起来后。其角速度减小非常缓慢,可以稳定的旋转相当长时间。
生鸡蛋内部可近似为非均匀分布的流体,使它旋转时,内部各部分状态变化的难易程度不相同,会因为摩擦而使鸡蛋晃荡,转动轴不稳定,转动惯量也不稳定。使它转动的动能因内部摩擦等因素耗散而不能维持,使转动很快停下来。
(2) 地球自转的角速度方向指向什么方向?作图说明。
绕自转轴自西向东的转动
(3) 中国古代用指南针导航,现代用陀螺仪导航,请说明陀螺仪导航的原理。
陀螺仪主要是由一个位于轴心且可旋转的转子构成,基于角动量守恒的理论。 陀螺仪一旦开始旋转,由于转子的角动量,陀螺仪有抗拒方向改变的趋向。物体高速旋转时,角动量很大,旋转轴会一直稳定指向一个方向。
(4) 一个转动的飞轮,如果不提供能量,最终将停下来,试用转动定律解释该现象。
第一章 刚体转动
1 名词解释:
a刚体在任何情况下大小、形状都保持不变的物体.
b力矩给定点到力作用线任意点的向径和力本身的矢积,也指力对物体产生转动效应的量度,即力对一轴线或对一点的矩;
c转动惯量反映刚体的转动惯性大小
d进动自转物体之自转轴又绕着另一轴旋转的现象,又可称作旋进
2 填空:
1 刚体转动的运动学参数是角速度、角位移、角加速度;
2 刚体转动的力学参数是转动惯量、力矩;
3 陀螺在绕本身对称轴旋转的同时,其对称轴还将绕力矩回转,这种回转现象称为进动;
3. 问答:
1 有一个鸡蛋不知是熟还是生,请你判断一下,并说明为什么
熟鸡蛋内部凝结成固态,可近似为刚体,使它旋转起来后对质心轴的转动惯量可以认为是不变的常量,鸡蛋内各部分相对转轴有相同的角速度,因桌面对质心轴的摩擦力矩很小,所以熟鸡蛋转动起来后,其角速度的减小非常缓慢,可以稳定地旋转相当长的时间;
生鸡蛋内部可近似为非均匀分布的流体,使它旋转时,内部各部分状态变化的难易程度不相同,会因为摩擦而使鸡蛋晃荡,转动轴不稳定,转动惯量也不稳定,使它转动的动能因内摩擦等因素的耗散而不能保持,使转动很快停下来;
2 地球自转的角速度方向指向什么方向作图说明;
3 中国古代用指南针导航,现代用陀螺仪导航,请说明陀螺仪导航的原理;
当转子高速旋转之后,对它不再作用外力矩,由于角动量守恒,其转轴方向将保持恒定不变,即把支架作任何转动,也不影响转子转轴的方向;
4 一个转动的飞轮,如果不提供能量,最终将停下来,试用转动定律解释该现象;
由转动定律可知M=Jdw/dt转动着的轮子一般总会受到阻力矩的作用,若不加外力矩,克服阻力矩做功,轮子最终会停下来受阻力矩作用W越来越小
第三章 流体的运动 1. 名词解释:
a可压缩流体可压缩流体具有可压缩性的流体,
b黏性描述流体黏性大小的物理量,
c流场流体运动所占据的空间,
简答题
什么是简谐运动说明下列运动是否是简谐运动
(1)活塞的往复运动;
(2)皮球在硬地上的跳动;
(3)一小球在半径很大的光滑凹球面底部的来回滑动,且经过的弧线很短;
(4)锥摆的运动。
答:质点的简谐振动一定要有平衡位置,以平衡位置作为坐标原点,如果以x表示质点偏离平衡位置的位移,质点所受合外力一定具有Fkx的形式。
(1)活塞的往复运动不是简谐运动,因为活塞受力的方向和它的位移是同一方向,任一时刻所受的合外力不具有Fkx的形式,所以活塞的往复运动是简谐运动。
(2)皮球在硬地上的跳动不是简谐运动,因为忽略空气阻力,皮球在上升和下落阶段,始终受到竖直向下的重力的作用,任一时刻所受的合外力不具有Fkx的形式,所以皮球的运动不是简谐运动。
(3)一小球在半径很大的光滑凹球面底部的来回滑动,且经过的弧线很短是简谐运动。符合简谐运动的定义。
(4)锥摆的运动不是简谐运动,此时锥摆受到重力和绳的拉力的作用,这两个力的合力的大小为恒量,而方向在不断的改变,任一时刻所受的合外力不具有Fkx的形式,所以锥摆的运动不是简谐运动。
(1)试述相位和初相的意义,如何确定初相
(2)在简谐振动表达式)cos(tAx中,t = 0是质点开始运动的时刻,还是开始观察的时刻初相20/,各表示从什么位置开始运动
答:1)相位是决定谐振动运动状态的物理量,初相是确定振动物体初始时刻运动状态的物理量。由初始条件可以确定初相。 2)在简谐振动表达式)cos(tAx中,t = 0是质点开始计时时刻的运动状态,是开始观察的时刻。初相0是物体处于正最大位移处开始运动,初相/2是物体处于平衡位置且向初相x轴负向开始运动。
一质点沿x轴按)cos(tAx作简谐振动,其振幅为A,角频率为ω,今在下述情况下开始计时,试分别求振动的初相:
(1)质点在x = +A处;
(2)质点在平衡位置处、且向正方向运动;
高三物理第一轮复习学案
-1-第五章、振动和波第三节、机械波横波图象【知识要点回顾】一、机械波1、概念:2、产生条件:3、波的分类:4、传播特征:二、描述机械波的物理量1、各物理量名称符号单位意义备注波长波速振幅周期频率2、波速、波长和频率的关系:三、机械波的图像1、物理意义:2、图像特点:3、波的传播方向与质点振动方向的判断方法:高三物理第一轮复习学案
-2-4、振动图像和波动图像的区别和联系:
【典型例题分析】一、机械波的概念、参量以及波动过程例题1下列现象中不属于机械波实例的是()A、歌唱家引吭高歌,人们听到动人歌声B、手机在有信号的场合发送微信C、晾在绳上的纱巾被风吹动,出现波纹D、蜻蜓点水后形成涟漪解析例题2根据机械波的知识可知()A、横波沿水平方向传播,纵波沿竖直方向传播B、在波的传播过程中,质点随波迁移将振动形式和能量传播出去C、波的图像反映了个质点在同一时刻位移的曲线D、声波在真空中也能传播解析例题3关于机械波,下列说法中正确的是()A、机械波的振幅与波源振动的振幅不相等B、在机械波传播的过程中,离波源越远的质点的振动周期越大C、在波的传播过程中,介质中质点的振动频率等于波源的振动频率D、在波的传播过程中,介质中质点的振动速度等于波的传播速度解析例题4下列关于机械波的说法正确的是()A、有机械振动就有机械波B、机械波向右传播时右方的质点先振动C、机械波是传递能量的一种方式D、介质中的质点不随波迁移,只在平衡位置附近垂直与传播方向振动解析简谐振动简谐横波图象坐标横坐标纵坐标研究对象物理意义随时间的变化运动情况函数关系由图象可得到的数据图象上某点的意义高三物理第一轮复习学案
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-例题5关于机械波的概念,下列说法正确的是()A、横波中质点的振动方向为竖直方向,纵波中质点的振动方向为水平方向B、简谐横波在长绳中传播,绳上相距半个波长的两振动质点位移大小始终相等C、任一质点每经过一个周期沿波的传播方向移动一个波长D、如果振源停止振动,在介质中传播的波也就立即停止解析例题62011年3月11日,在日本近海地震引发海啸,造成了重大的人员伤亡,海啸实际上是一种波浪运动,也可称为地震海浪,下列说法中正确的是()A、波源停止振动时,海啸和地震波的传播立即停止B、地震波和海啸都是由机械振动引起的机械波C、地震波和海啸都只有纵波D、地震波和海啸具有能量,随着传播将愈来愈强解析例题7一列简谐横波沿x轴传播,某时刻的波形如图所示,已知此时质点F的运动方向向y轴负方向,则()A、此波向x轴正方向传B、质点C将比质点B先回到平衡位置C、质点C此时向y轴负方向运动D、质点E的振幅为零解析例题8一根粗细均匀的绳子,右侧固定,使左侧的S点上下振动,产生一列向右传播的机械波,某时刻的波形如图所示.则该波的()A、频率逐渐增大B、频率逐渐减小C、波速逐渐增大D、波速逐渐减小解析例题9如图,是以质点P为波源的机械波沿着一条一端固定的轻绳传播到质点Q的波形图,则质点P刚开始振动时的方向为()A、向上B、向下C、向左D、向右解析例题10如图所示,位于介质I和介质II分界面上的波源S,产生两列分别沿x轴负方向与正方向传播的机械波。若在两种介质中波的频率及传播速度分别为f1、f2和v1、v2,则()A、f1=2f2,v1=v2B、f1=f2,v1=0.5v2C、f1=f2,v1=2v2D、f1=0.5f2,v1=v2解析例题11如图所示,S为上下振动的波源,其频率为20Hz,所产生的横波为向左右传播,波速为16m/s。在波的传播方向上有P、Q两个质点,它们到S的距离分别为PS=15.8m,QS=14.6m。当S经平衡位置向上振动时,P、Q两个质点的情况是()A、P位于波峰、Q位于波谷B、P位于波谷、Q位于波峰C、P、Q都位于波峰D、P、Q都位于波谷解析高三物理第一轮复习学案