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有兩列簡諧橫波a、b在同一媒質(zhì)中沿x軸正方向傳播，波速均為v=25m/s。在t=0時(shí)兩列波的波峰正好在x=2.5m處重合，如圖所示。由于上式中m、n在整數(shù)范圍內(nèi)無解，所以不存在波谷與波谷重合處。
（1）求兩列波的周期T_a和T_b；
（2）求t=0時(shí)兩列波的波峰重合處的所有位置；
（3）辨析題：分析并判斷在t=0時(shí)是否存在兩列波的波谷重合處。
某同學(xué)分析如下：既然兩列波的波峰與波峰存在重合處，那么波谷與波谷重合處也一定存在。只要找到這兩列波半波長的最小公倍數(shù)，……，即可得到波谷與波谷重合處的所有位置。
你認(rèn)為該同學(xué)的分析正確嗎？若正確，求出這些點(diǎn)的位置；若不正確，指出錯(cuò)誤處并通過計(jì)算說明理由。

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（18分）
（1）某同學(xué)通過實(shí)驗(yàn)測量一根長度為L的電阻絲的電阻率。
①由圖甲可知電阻絲的直徑D=________mm。
②將如下實(shí)驗(yàn)操作補(bǔ)充完整：按圖乙連接電路，將滑動變阻器R₁的滑片P置于B端；將S₂撥向接點(diǎn)1，閉合S₁，調(diào)節(jié)R₁，使電流表示數(shù)為I₀；將電阻箱R₂的阻值調(diào)至最大，S₂撥向接點(diǎn)2，                        ，使電流表示數(shù)仍為I₀，記錄此時(shí)電阻箱的示數(shù)為R₂。

③此電阻絲的電阻率的表達(dá)式            。(用已知量和所測物理量的字母表示)
（2）某同學(xué)用如圖甲所示的裝置通過研究重錘的落體運(yùn)動來驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律。已知重力加速度為g。

①在實(shí)驗(yàn)所需的物理量中,需要直接測量的是     ，通過計(jì)算得到的是     。（填寫代號）
A．重錘的質(zhì)量
B．重錘下落的高度
C．重錘底部距水平地面的高度
D．與下落高度對應(yīng)的重錘的瞬時(shí)速度
②在實(shí)驗(yàn)得到的紙帶中，我們選用如圖乙所示的起點(diǎn)O與相鄰點(diǎn)之間距離約為2mm的紙帶來驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律。圖中A、B、C、D、E、F、G為七個(gè)相鄰的原始點(diǎn)，F(xiàn)點(diǎn)是第n個(gè)點(diǎn)。設(shè)相鄰點(diǎn)間的時(shí)間間隔為T，下列表達(dá)式可以用在本實(shí)驗(yàn)中計(jì)算F點(diǎn)速度v_F的是         。
A． v_F = g（nT ）               B．v_F = 
C．v_F =                D．v_F = 

③若代入圖乙中所測的數(shù)據(jù)，求得在誤差范圍內(nèi)等于                  （用已知量和圖乙中測出的物理量表示），即可驗(yàn)證重錘下落過程中機(jī)械能守恒。即使在操作及測量無誤的前提下，所求也一定會略                  （選填“大于”或“小于”）后者的計(jì)算值，這是實(shí)驗(yàn)存在系統(tǒng)誤差的必然結(jié)果。
④另一名同學(xué)利用圖乙所示的紙帶，分別測量出各點(diǎn)到起始點(diǎn)的距離h，并分別計(jì)算出各點(diǎn)的速度v，繪出v²-h圖線，如圖丙所示。從v²-h圖線求得重錘下落的加速度g′=         m/s²（ 保留3位有效數(shù)字 ）。則由上述方法可知，這名同學(xué)是通過觀察v²-h圖線是否過原點(diǎn)，以及判斷      與       （用相關(guān)物理量的字母符號表示）在實(shí)驗(yàn)誤差允許的范圍內(nèi)是否相等，來驗(yàn)證機(jī)械能是否守恒的。

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一、選擇題

1．解析：兩球在最低點(diǎn)相碰撞后分開，有三種可能發(fā)生的情況：（1）兩球以不同的速度同向運(yùn)動；（2）兩球以不同的速度反向運(yùn)動；（3）一球靜止一球運(yùn)動。但是無論是何種形式的情況，由于兩擺球的擺線一樣長，由單擺的周期公式可知，其振動周期相同。上述三種情況下擺球都是經(jīng)過半個(gè)周期時(shí)間到達(dá)最低點(diǎn)發(fā)生第二次碰撞。正確答案是CD。

2．解析：彈簧振子的振動周期有自身結(jié)構(gòu)決定與最大形變量無關(guān)，由此可知A選項(xiàng)正確。

3．解析：貨物在豎直方向上振動時(shí)，在最高點(diǎn)時(shí)，加速度方向豎直向下，且最大，貨物處于失重狀態(tài)，對底板的壓力最��；在最低點(diǎn)時(shí)，加速度方向豎直向上，且最大，貨物處于超重狀態(tài)，對底板的壓力最大。由圖可知，在時(shí)，貨物處于最高點(diǎn)，對車廂底板的壓力最小；在時(shí)，貨物處于最低點(diǎn)，對車廂底板的壓力最大。所以C選項(xiàng)正確。

4．解析：由圖可以看出，A波的波長：

B波的波長：

由波的周期性及題意可得：  T_A＝nT_B   (n＝1、2、3……)

所以：       (n＝1、2、3……)

當(dāng)n＝1時(shí)，C正確；當(dāng)n＝4時(shí)，B正確；當(dāng)n＝6時(shí)，A正確.。因此該題正確答案是ABC。

5．解析：由波動圖像可知波長λ＝4m。

(1)若波沿x軸正方向傳播：Δx＝（n +1/4）λ＝(4n+1)m      n=1、2、3……

波速＝（4n+1）m/s       波速可能值為1 m/s，5 m/s，9 m/s，13 m/s……

(2)若波沿x軸負(fù)方向傳播

Δx＝（n +3/4）λ＝(4n+3)m    n=1、2、3……    波速＝（4n+3）m/s   

波速可能值為3 m/s，7 m/s，11m/s，15 m/s……

由此可知波速不可能為10m/s，該題應(yīng)選D 。

6．解析：碰撞后由可知，擺長不變周期不變，碰撞過程動量守恒結(jié)合可得，選項(xiàng)D對。

7．解析：由圖像可知T=4s,A=2cm,若波沿x軸正向傳播，則二者間距為,若波沿x軸負(fù)向傳播，則二者間距為，所以波長為4cm只是波沿x軸正向傳播的一種可能，所以BC對。

8．解析：由圖像可知 而波的頻率由波源決定與介質(zhì)無關(guān) 故，由故v₁=2v₂，所以選項(xiàng)C正確。

9．解析：兩個(gè)相干波源形成的干涉圖樣是穩(wěn)定的，加強(qiáng)區(qū)永遠(yuǎn)是加強(qiáng)區(qū)減弱區(qū)永遠(yuǎn)是減弱區(qū)（a、b處永遠(yuǎn)是加強(qiáng)區(qū)，c永遠(yuǎn)是減弱區(qū)），加強(qiáng)區(qū)部分（如圖中的a、b兩點(diǎn)）的質(zhì)點(diǎn)是振動的幅度加大而不會永遠(yuǎn)是波峰與波峰相遇。減弱區(qū)部分（圖中c點(diǎn)）振動的振動的幅度減小有兩列波的振幅相同時(shí)，減弱區(qū)才會出現(xiàn)疊加后合振幅為零，選項(xiàng)CD對。

10．解析：由題意 則 跟據(jù)波形平移法，波峰“移”至Q點(diǎn)時(shí)，經(jīng)過的路程是0.9m。v=10m./s所需時(shí)間為0.9s。從-1處質(zhì)點(diǎn)的起振方向可知波源的起振方向?yàn)橄蛳拢?.9s之后P點(diǎn)處于波谷，故選ABD。

二、填空和實(shí)驗(yàn)題

11.解析： 測擺長時(shí)是從懸點(diǎn)到球心的距離，若用粗繩，粗繩質(zhì)量不能忽略，則擺長無法測定，故選B ，鉛球密度大，擺動中阻力的影響相對小些，擺長的測定也相對準(zhǔn)確，故選D. 計(jì)時(shí)使用秒表方便，故選F．測長度應(yīng)準(zhǔn)確到mm ，故選C ，本實(shí)驗(yàn)中不需測質(zhì)量，但必須將小球懸掛，故選I 。答案  B、D、F、C、I    

12．解析： A. 要用卡尺測擺球直徑d ，擺長l等于擺線長加上d／2 ． B. 周期T = t /29.5,  C．g應(yīng)多測量幾次，然后取g的平均值作為實(shí)驗(yàn)的最后結(jié)果．

13．解析：在t₁＝0.5 s時(shí)，質(zhì)點(diǎn)P恰好此后第二次處于波峰位置，P質(zhì)點(diǎn),Q點(diǎn)t=0時(shí)刻振動方向向下，所以t₂=0.6s時(shí)，質(zhì)點(diǎn)Q第二次通過平衡位置向上振動。t₁＝0.9 s時(shí)質(zhì)點(diǎn)P位處波峰故位移為2cm。答案 0.6   2

14．答案： 8   0.2     0    10    －8

三、計(jì)算題

15．解析：⑴A＝0.1 m                

⑵

16．解析： (1) A=15cm, =40cm, T=20s, f=0.05Hz  

(2) 向右。=2cm/s.    

(3)

17．解析：（1）有題意可知,t₁=0時(shí)波形應(yīng)為下圖中的實(shí)線所示，而t₂=0.1s時(shí)圖線為下圖中的虛線所示。若波由B向C傳播，由平移法（將實(shí)線波形向右平移即為虛線波形）可知,結(jié)合可得， 其中 同理，若波C向B傳播，由平移法[實(shí)線波形向左平移即為虛線波形]知,結(jié)合可得，其中

（2）只要預(yù)知波的傳播方向就能確定質(zhì)點(diǎn)的振動方向，因此帶入的表達(dá)式在的表達(dá)式中得到，n有整數(shù)解，故波是從B向C傳播的此時(shí),,C質(zhì)點(diǎn)經(jīng)平衡位置向下振動。