【知识点详解】
1. **多普勒效应**:题目中火车和声源的例子涉及了多普勒效应。当火车静止而观察者运动时(选项A),或者火车向观察者驶来(选项C),观察者接收到的音调会升高。这是因为观察者相对于声源移动,使得接收到的声波频率增加,对应于音调升高。
2. **波的干涉与振动加强**:在两列水波干涉中,如果波谷相遇,说明该点是振动加强点。根据干涉原理,两列波的振动在这一点是同相的,因此振幅相加,位移并非始终最大,而是会在0到振幅最大之间变化,且振动始终是加强的(选项B正确,C错误)。
3. **简谐振动与加速度变化**:弹簧振子加速度数值减小意味着振子正向平衡位置运动,此时振子的位移越来越小(选项B错误),速度越来越大(选项C错误),且速度方向与加速度方向相反(选项D正确)。加速度减小通常意味着系统势能转化为动能,势能减小(选项A正确)。
4. **单摆振动图像**:题目中描述的情况表示摆球在最低点(负向最大速度)时,时间是周期的$\frac{2}{3}$,因此摆球在正向最大位移处的时间是$\frac{1}{3}$周期,对应于振动图像中的B选项。
5. **受迫振动与共振曲线**:共振曲线可以提供摆长信息。在共振条件下,驱动力频率等于固有频率。由图线II的位置可以推断其摆长较短,因此A选项错误。两个曲线的形状说明固有频率之比为频率的倒数,即$T_1:T_2=2:5$,对应C选项正确。若在相同地点,摆长之比应为$T_1^2:T_2^2$,因此B选项错误。D选项无法确定,因为不清楚振动地点。
6. **简谐横波与质点运动**:对于波形图,质点B在波峰,C在平衡位置。因为质点B正在向下运动,而C向上运动,它们的初始振动方向不同(C选项正确)。在任意2s内,由于质点都在做简谐运动,所以合外力做功为零(A选项正确)。由于它们在不同位置,速度可能会相同(B选项正确)。质点在1s内的路程取决于振动幅度,不是恒定的2cm(D选项错误)。
7. **简谐波的图像识别**:波形图的识别需要考虑波的传播方向和速度。由题意知波向右传播,质点B在波峰,C在平衡位置,说明波从B到C传播了半个周期。由于波速为10m/s,半个周期内传播的距离是5m,所以a质点的振动图像是C选项。
8. **简谐横波的传播特性**:由题意,A点和B点的振动情况可以推断出波速。A点在3m处4s后达到波峰,B点在4m处7s后达到波谷,两者相差1个波长。因此,波长λ=1m,波速v=λ/T,周期T=4s,波长λ=2m。所以B、C选项正确。D选项无法确定,因为不能直接得出5m处质点的初始状态。
9. **光的折射与视觉效果**:枯井中青蛙看到的天空区域受到井口大小限制,而水井中青蛙可以看到井外更大的区域,但由于水面反射,青蛙看到的是井外的倒影,并非实际范围,所以A选项正确。
10. **单摆振动周期的影响因素**:单摆在重力、电磁场中的振动周期与重力加速度有关。甲摆受重力和电场共同作用,乙摆受重力和向下加速的影响,丙摆受重力和磁场作用,丁摆受重力和电场作用。由于$a<g$,乙摆的有效重力加速度小于甲,所以乙的周期较长;丙摆周期不受电场和磁场影响,与甲相同;丁摆的电场力与重力方向相反,相当于增加了重力加速度,故周期最短。因此,周期顺序为T_乙>T_甲=T_丙>T_丁,对应D选项。
11. **光的反射与阴影**:光源S向右移动使得光线能绕过物块并反射到正方体右侧。当光源移动到与物块对称位置时,物块右侧不再被照亮。因此,光源需移动距离为$\frac{a}{2}$加上物块宽度a,即$\frac{3a}{2}$,对应B选项。
12. **光的折射与棱镜**:棱镜的截面是1/4圆柱,折射率$n=\frac{5}{4}$。要使所有光线都不能到达O N边,光线需经过两次折射,每次折射角为90°减去折射角的两倍。设最小入射角为θ,有$\sin(2θ)=\frac{n}{\sqrt{1+n^2}}$,解得θ,然后计算光源移动距离,对应于A选项。
以上是题目中涉及的物理知识点的详细解释,包括多普勒效应、波动理论、简谐振动、光的反射和折射等。