一根弹性绳沿x轴方向放置,左端在原点O,用手握住绳的左端使其沿y轴方向做周期为1 s的简谐运动,于是在绳上形成一列简谐波(如左下图)。求:
(1)若从波传到平衡位置在x=1m处的M质点时开始计时,那么经过的时间等于多少时,平衡位置在x= 4.5m处的N质点恰好第一次沿y轴正向通过平衡位置?在图中准确画出当时弹性绳上的波形。
(2)从绳的左端点开始做简谐运动起,当它通过的总路程为88cm时,求N质点振动通过的总路程和波传播的距离各为多少?
如图所示,质量为m的物体放在弹簧上,在竖直方向上做简谐运动,当振幅为A时,物体对弹簧的最大压力是物重的1.5倍,求
(1)该简谐运动的平衡位置在何处?
(2)物体对弹簧的最小压力是多少?
(3)要使物体在振动中不离开弹簧,振幅不能超过多大?
角速度计可测量飞机、航天器、潜艇的转动角速度,其结构如图所示。当系统绕轴OO′转动时,元件A发生移动并输出相应的电压信号,成为飞机、卫星等的制导系统的信息源。已知A的质量为m,弹簧的劲度系数为k、自然长度为l0 ,电源的电动势为E、内阻不计。滑动变阻器总长为l,电阻分布均匀,系统静止时P在B点,当系统以角速度ω转动时,求:
(1)弹簧形变量x与ω的关系式;
(2)输出电压U与ω的函数式。
弦乐器小提琴是由两端固定的琴弦产生振动而发音的,如图甲所示。为了研究同一根琴弦振动频率与哪些因素有关,可利用图乙所示的实验装置,一块厚木板上有AB两个楔支撑着琴弦,其中A楔固定,B楔可沿木板移动来改变琴弦振动部分的长度,将琴弦的末端固定在木板O点,另一端通过滑轮接上砝码以提供一定拉力,轻轻拨动琴弦,在AB间产生振动。
(1)先保持拉力为150N不变,改变AB的距离L(即改变琴弦长度),测出不同长度时琴弦振动的频率,记录结果如表1所示.
表1
长度大小L /m |
1.00 |
0.85 |
0.70 |
0.55 |
0.40 |
振动频率f /Hz |
150 |
176 |
214 |
273 |
375 |
从表1数据可判断在拉力不变时,琴弦振动的频率f与弦长L的关系为_________。
(2)保持琴弦长度为0.80m不变,改变拉力,测出不同拉力时琴弦振动的频率,记录结果如表2所示。
表2
拉力大小F /N |
360 |
300 |
240 |
180 |
120 |
振动频率f /Hz |
290 |
265 |
237 |
205 |
168 |
从表2数据可判断在琴弦长度不变时,琴弦振动的频率f与拉力F的关系为__________。
(3)如果在相同的环境中研究不同种类的小提琴琴弦,除了长度L和拉力F以外,你认为还有哪些因素会影响琴弦振动的频率?
试列举可能的两个因素:________________________________________。
学校开展研究性学习,某研究小组的同学根据所学的光学知识,设计了一个测量液体折射率的仪器,如图所示。在一圆盘上,过其圆心O作两条互相垂直的直径BC、EF,在半径OA上,垂直盘面插下两枚大头针P1、P2并保持P1、P2位置不变,每次测量时让圆盘的下半部分竖直进入液体中,而且总使得液面与直径BC相平,EF作为界面的法线,而后在图中右上方区域观察P1、P2的像,并在圆周上插上大头针P3,使P3正好挡住P1、P2的像,同学们通过计算,预先在圆周EC部分刻好了折射率的值,这样只要根据P3所插的位置,就可直接读出液体折射率的值,则:
(1)若∠AOF=30°,OP3与OC的夹角为30°,则P3处所对应的折射率的值为________。
(2)图中P3、P4两位置中________(填“P3”或“P4”)处所对应的折射率大。
(3)作AO的延长线交圆周于K,K处所对应的折射率值应为________。
(4)若保持∠AOF=30°不变,用该装置能测量的最大折射率的值不超过________。
如图所示,S1、S2是弦线两端的两个波源,它们的振动周期都为T,振幅都为A,某时刻S1发出的波恰好传到C,S2发出的波恰好传到A,且S1C=S2A,图中只画出了此时刻两列波在AC之间部分的叠加波形,S1、A间和S2、C间波形未画出,下列说法正确的是
A.A、B、C三点是振动减弱点
B.A、C是振动减弱点,B是振动加强点,振幅为2A
C.再经过T/4,AC间的波形是一条直线
D.再经过T/4,AC间的波形不是一条直线