简谐机械波是周期性的,每经过一个周期波形与原波形重复,从而导致了问题的多解性.
4、质点振动方向导致的多解问题
5、传播时间导致的多解问题
题目中所给定的时间条件不充分,可能比一个周期长,可能比一个周期短,从而导致了多解问题的出现.
6、质点振动图象导致的多解问题
总之,机械波的多解问题产生的根本原因是由于机械波图形的周期性重复.因此我们在求解该类问题时,要充分重视图象的功能,对图象进行仔细分析,挖掘隐含条件,结合传播方向,利用波动知识,把波动问题全面圆满地解决.
7.(5分)(2016•四川)如图所示,电阻不计、间距为l的光滑平行金属导轨水平放置于磁感应强度为B、方向竖直向下的匀强磁场中,导轨左端接一定值电阻R.质量为m、电阻为r的金属棒MN置于导轨上,受到垂直于金属棒的水平外力F的作用由静止开始运动,外力F与金属棒速度v的关系是F=F0+kv(F0、k是常量),金属棒与导轨始终垂直且接触良好.金属棒中感应电流为i,受到的安培力大小为FA,电阻R两端的电压为UR,感应电流的功率为P,它们随时间t变化图象可能正确的有()
A. B. C. D.
【考点】导体切割磁感线时的感应电动势;电功、电功率;安培力.菁优网版权所有
【分析】对金属棒受力分析,根据法拉第电磁感应定律、闭合电路欧姆定律和牛顿第二定律得出表达式,分情况讨论加速度的变化情况,分三种情况讨论:匀加速运动,加速度减小的加速,加速度增加的加速,再结合图象具体分析.
【解答】解:设金属棒在某一时刻速度为v,由题意可知,由题意可知,感应电动势E=BLv,环路电流,即I∝v;安培力,方向水平向左,即∝v;R两端电压,即∝v;感应电流功率,即.
分析金属棒运动情况,由力的合成和牛顿第二定律可得:
=,即加速度,因为金属棒从静止出发,所以,且,即a>0,加速度方向水平向右.
(1)若,,即,金属棒水平向右做匀加速直线运动.有v=at,说明v∝t,也即是I∝t,,,,所以在此情况下没有选项符合.
(2)若,随v增大而增大,即a随v增大而增大,说明金属棒做加速度增大的加速运动,速度与时间呈指数增长关系,根据四个物理量与速度的关系可知B选项符合;
(3)若,随v增大而减小,即a随v增大而减小,说明金属棒在做加速度减小的加速运动,直到加速度减小为0后金属棒做匀速直线运动,根据四个物理量与速度关系可知C选项符合;
故选:BC
【点评】解决本题的关键能够根据物体的受力判断物体的运动情况,结合安培力公式、法拉第电磁感应定律、牛顿第二定律分析导体棒的运动情况,分析加速度如何变化.
二、非选择题(共4题,共68分)
8.(6分)(2016•四川)用如图所示的装置测量弹簧的弹性势能.将弹簧放置在水平气垫导轨上,左端固定,右端在O点;在O点右侧的B、C位置各安装一个光电门,计时器(图中未画出)与两个光电门相连.先用米尺测得B、C两点间距离x,再用带有遮光片的滑块压缩弹簧到某位置A,静止释放,计时器显示遮光片从B到C所用的时间t,用米尺测量A、O之间的距离x.
(1)计算滑块离开弹簧时速度大小的表达式是v=.
(2)为求出弹簧的弹性势能,还需要测量C.
A.弹簧原长 B.当地重力加速度 C.滑块(含遮光片)的质量
(3)增大A、O之间的距离x,计时器显示时间t将B.
A.增大 B.减小 C.不变.
【考点】验证机械能守恒定律;弹性势能.菁优网版权所有
【分析】明确实验原理,知道测量弹性势能的方法是利用了功能关系,将弹性势能转化为了滑块的动能;根据速度公式可求得弹出后的速度;再根据实验原理明确应测量的数据;同时根据弹性势能的决定因素分析AO变化后速度变化.
【解答】解:(1)滑块离开弹簧后的运动可视为匀速运动,故可以用BC段的平均速度表示离开时的速度;则有:
v=;
(2)弹簧的弹性势能等于物体增加的动能,故应求解物体的动能,根据动能表达式可知,应测量滑块的质量;故选:C.
(3)增大AO间的距离时,滑块被弹出后的速度将增大,故通过两光电门的时间将减小;
故答案为:(1);(2)C;(3)B.
【点评】本题利用机械能守恒来探究弹簧的弹性势能的大小,要注意明确实验原理,知道如何测量滑块的速度,并掌握物体运动过程以及光电门的使用方法.
9.(11分)(2016•四川)用如图1所示电路测量电源的电动势和内阻.实验器材:
待测电源(电动势约3V,内阻约2Ω),保护电阻R1(阻值10Ω)和R2(阻值5Ω),滑动变阻器R,电流表A,电压表V,开关S,导线若干.
实验主要步骤:
(i)将滑动变阻器接入电路的阻值调到最大,闭合开关;