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高中三年级物理

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    (选修3-4选做题)
    以下说法中正确的有
    [     ]

    A.单摆做简谐运动的周期与摆长有关
    B.做受迫振动的物体的振动频率与驱动力的频率无关,它总是等于物体的固有频率
    C.真空中的光速在不同的惯性参考系中是不同的,与光源和观察者的运动有关
    D.机械波的传播依赖于介质,而电磁波可以在真空中传播
    本题信息:2012年山东省模拟题物理不定项选择难度一般 来源:马凤霞
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本试题 “(选修3-4选做题)以下说法中正确的有[ ]A.单摆做简谐运动的周期与摆长有关B.做受迫振动的物体的振动频率与驱动力的频率无关,它总是等于物体的固有频率C....” 主要考查您对

单摆的周期

受迫振动

机械波的形成和传播

电磁波

狭义相对论的两个基本假设

等考点的理解。关于这些考点您可以点击下面的选项卡查看详细档案。
  • 单摆的周期
  • 受迫振动
  • 机械波的形成和传播
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单摆:

1.定义:用一根不可伸长且没有质量的细线悬挂一质点所组成的装置,叫做单摆,它是实际摆的理想化模型
2.模型条件:
(1)摆线的形变量与摆线长度相比小得多,摆线的质量与摆球质量相比小得多,这时可把摆线看成是不可伸长,且没有质量的细线。
(2)摆球的大小与摆线长度相比小得多,这时可把摆球看成是没有大小只有质量的质点。
(3)忽略空气对它的阻力。某一物理量是否可以略去不计,是相对而言的。为了满足上述条件及尽量减小空气阻力对它的影响,我们组成单摆的摆球应选择质量大而体积小的球,摆线应尽量选择细而轻目弹性小的线
3.平衡位置:摆球静止时所处的位置即最低点
4.简谐运动条件:
5.单摆的周期公式:(可由推导)。
①在振幅很小的条件下,单摆的振动周期跟振幅无关;
②单摆的振动周期跟摆球的质量无关,只与摆长L和当地的重力加速度g有关;
③摆长L是指悬点到摆球重心间的距离,在某些变形单摆中,摆长L应理解为等效摆长,重力加速度应理解为等效重力加速度(一般情况下,等效重力加速度g'等于摆球静止在平衡位置时摆线的张力与摆球质量的比值)。

单摆问题中的等效处理方法:

单摆的周期公式是惠更斯从实验中总结出来的。单摆的回复力是重力沿圆弧切线方向并且指向平衡位置的分力,偏角越大回复力越大,加速度 ()越大。由于摆球的轨迹是圆弧,所以除最高点外,摆球的回复力并不等于合外力。在有些振动系统中l不一定是绳长,g也不一定为9.8m/s2,因此出现了等效摆长和等效重力加速度的问题。
1.等效摆长
摆长是指摆动圆弧的圆心到撰球重心的距离,而不一定为摆绳的长。如图中,摆球可视为质点,各段绳长均为Z,甲、乙摆球做垂直纸面的小角度摆动,丙摆球在纸面内做小角度摆动,O'为垂直纸面的钉子,而且

甲:等效摆长
乙:等效摆长
丙:摆绳摆到竖直位置时,圆弧圆心就由O变为O',摆球振动时,半个周期摆长为l,另半个周期摆长为,则单摆丙的周期为
2.等效重力加速度不一定等于9.8
(1)g由单摆所在的空间位置决定。g随所在地球表面的位置和高度的变化而变化,纬度越低,高度越高,g的值就越小,另外,在不同星球上管也不同。
(2)g还由单摆系统的运动状态决定,如单摆处在向上加速的升降机中,设加速度为a,则摆球处于超重状态,沿圆弧的切向分力变大,则重力加速度的等效值若升降机加速下降,则单摆若在沿轨道运行的卫星内,摆球完全失重,回复力为零,等效值,摆球不摆动,周期无穷大。
(3)一般情况下,值等于摆球相对于加速系统静止在平衡位置时(平衡位置是指回复力为零的位置,而不是合力为零的位置,也可以说成是让摆球不摆时的位置)重力加速度的等效值,等于摆绳所受的张力与摆球质量的比值即
但需注意如果在不引起回复力变化的情况,上述方法并不适用,如摆球带电,再在悬点处固定一带电小球,两球之间的静电力不引起回复力的变化,单摆振动周期并不变。


受迫振动:

1.概念:振动系统在周期性的外力(驱动力)作用下的振动叫做受迫振动
2.频率:
如果振动系统不受外力作用,此时的振动叫做固有振动,其振动的频率称为固有频率
物体做受迫振动时,振动稳定后的频率等于驱动力的频率,跟系统的固有频率无关
3.振幅:直观地反映物体做受迫振动的振幅A与驱动力频率f的关系,即当驱动力的频率f偏离固有频率f0较大时,受迫振动的振幅A较小;当驱动力的频率,等于固有频率f0时,受迫振动的振幅A最大
4.能量:受迫振动不是系统内部动能和势能的转化,而是与外界时刻进行的能量交换,系统的机械能也时刻变化


机械波:

1、定义:机械振动在介质中传播的过程。
2、机械波产生的条件:①振源;②介质。
3、波的形式:由于介质中质点间存在着相互作用力,波源的振动就带动周围质点的振动,周围质点的振动再带动其邻近质点的振动,于是振动就在介质中由近及远地传播出去,形成了波
4、机械波的特点:
①机械波传播的是振动形式和能量。质点只在各自的平衡位置附近振动,并不随波迁移;
②介质中各质点的振动周期和频率都与波源的振动周期和频率相同;
③离波源近的质点带动离波源远的质点依次振动。
5、波动与振动的关系:
波动中一定有振动,振动不一定形成波。波动是大量质点的振动,振动是单一质点的振动
振动是波动形成的原因,波动是振动传播的结果

电磁波:

概念 变化的电场和磁场并不局限于空间某个区域,而是由近及远向周围空间传播开去。电磁场这样由近及远地传播,就形成了电磁波
波的图像
特点 (1)横波,电场方向、磁场方向、传播方向相互垂直
(2)不需要介质,真空中传播速度最大,c=3.0× 108m/s
(3)可以脱离“波源”独立存在
(4)同一电磁波在不同介质中传播时频率不变.波速、波长改变
(5)不同电磁波在同一介质中传播时波速与频率有关:频率越高波速越小
(6)电磁波具有波的共性,满足”:A/的关系。能发生反射、折射、干涉、衔射、偏振、多普勒效应等现象
电磁波谱 按电磁波的波长或频率大小的顺序把它们排列成谱,叫做电磁波谱
电磁波是个很大的家族,按波长由长到短包括无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线,不同的电磁波有不同的特性和作用

电磁波的特性:



电磁波和机械波的对比:


狭义相对论的两个基本假设:

1、狭义相对性原理:在不同的惯性参考系中,一切物理规律都是相同的。
2、光速不变原理:真空中的光速在不同的惯性参考系中都是相同的。
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