【知识点详解】
1. 布朗运动:布朗运动是指悬浮在液体或气体中的微小颗粒表现出的无规则运动,它是由大量分子的无规则碰撞引起的。布朗运动并不是分子本身的运动,而是反映了周围分子的运动状态。温度越高,分子运动越剧烈,布朗运动也越明显。
2. 气体做功与内能变化:根据热力学第一定律,一个系统的内能改变等于它从外界吸收的热量加上外界对它做的功。题目中,气体膨胀对外做功100J,同时吸热40J,所以内能的增加ΔU = -100J + 40J = -60J,即内能减少了60J。
3. 弹簧振子的运动:弹簧振子在平衡位置O处速度最大,但加速度为零。从C点向O点运动过程中,回复力随着位移减小而减小;从O点向B点运动,弹性势能增大是因为位移增大,势能与位移成正比。
4. 瓶内气体压强变化:暖水瓶内的气体因冷却而收缩,导致瓶内气体压强降低。外部大气压不变,因此软木塞受到的内外压力差变大,使得软木塞更难拔出。
5. 单摆共振:当一个摆振动起来后,会带动其他摆一起振动。如果A摆球质量远大于其他摆,它的振动不会改变其他摆的频率,所以C摆的振动频率与A相同,即最小。E摆振幅最大,因为它受到的驱动力最大。
6. 干涉现象:两列频率相同的波相遇会发生干涉,当波峰相遇时,振动始终加强,形成稳定的最大振幅区域,即干涉加强点。
7. 冲量与动量:小球自由下落再反弹,根据动量定理,合外力的冲量等于动量的变化。在与软垫接触的1.0s内,小球初动量向下,末动量向上,动量变化量为两者的矢量差,所以合外力冲量大小为30N·s。
8. 简谐运动的性质:x-t图象中,tl和t3时刻振子的位移相同,因此动能和动量相同;t3和t5时刻,振子的位移大小相等,但方向相反,故回复力相等。
9. 波的传播:根据两个时刻的波形图,可以判断波的传播方向和传播距离。此处波形向右传播,Δt时间内传播的距离为半个波长,即3m。
10. 动量与冲量的关系:动量的方向与速度方向相同,但动量大不代表速度大,可能是因为质量大。冲量的方向与作用力方向相同,但冲量大并不意味着作用力大,可能是因为作用时间长。物体受到的冲量方向与末动量方向不一定相同,因为中间可能存在其他力的冲量。合外力的冲量为零,表示物体动量不变,但各力的冲量之和为零,并非各力的冲量均为零。
【填空题答案】
11. 当弹簧压缩到最短时,A的速度为0,因为动能完全转化为弹性势能。
12. 船移动的距离等于人相对于船的速度乘以时间,即L * (m/M)。
13. 振幅可以通过路程与频率的关系计算得出,A的振幅为10cm;在t=2.1s时,振子正在远离平衡位置。
14. 凹透镜半径R可以通过振动周期、频率和半径r的关系求得,R=r * (n*t)/(2π)。
15. 木块A所受合外力的冲量等于A和B整体的加速度与mA的乘积乘以时间,即mA * (mA + mB) * g * t。
【实验题答案】
16. 通过分析小球落点,可以得出m1 < m2,因为m1的摆线较短,摆动周期较短,所以m1落下次数更多,到达下方更远的位置。