2018_2019學(xué)年高中物理第十一章機(jī)械振動第4節(jié)單擺練習(xí)含解析新人教版.docx

單擺A組(25分鐘)1.關(guān)于單擺,下列認(rèn)識正確的是()A.一根線系著一個(gè)球懸掛起來,這樣的裝置就是單擺B.可以看成單擺的裝置中,細(xì)線的伸縮和質(zhì)量忽略不計(jì),線長比小球直徑大得多C.單擺的振動總是簡諧運(yùn)動D.兩個(gè)單擺只要結(jié)構(gòu)相同,它們的振動步調(diào)便相同解析：單擺是實(shí)際擺的理想化模型,實(shí)際擺只有在不計(jì)繩的伸縮、質(zhì)量和阻力以及小球可以看作質(zhì)點(diǎn)時(shí)才能看作單擺,A錯(cuò)誤,B正確。單擺的運(yùn)動只有在擺角很小時(shí)才能看作簡諧運(yùn)動,C錯(cuò)誤。兩單擺結(jié)構(gòu)相同時(shí),振動步調(diào)不一定相同,D錯(cuò)誤。答案：B2.下列關(guān)于單擺周期的說法正確的是()A.用一個(gè)裝滿沙的漏斗和長細(xì)線做成一個(gè)單擺,在擺動時(shí)沙從漏斗中緩慢漏出,周期不變B.當(dāng)升降機(jī)向上勻加速運(yùn)動時(shí)(ag)單擺的周期小于電梯勻速運(yùn)動時(shí)單擺的周期C.將擺由赤道移到北極,單擺振動周期減小D.將單擺的擺角由5增加到10(不計(jì)空氣阻力),單擺的周期減小解析：沙從漏斗中緩慢漏出時(shí),等效擺長變化,周期變化,選項(xiàng)A錯(cuò)誤;升降機(jī)以加速度a向上勻加速運(yùn)動時(shí)T1=2lg+a,勻速運(yùn)動時(shí)T2=2lg,T1T2,選項(xiàng)B正確;擺由赤道移到北極,重力加速度增大,則周期減小,選項(xiàng)C正確;單擺的周期與擺角大小無關(guān),選項(xiàng)D錯(cuò)誤。答案：BC3.對于做簡諧運(yùn)動的單擺,下列說法正確的是()A.在位移為正的區(qū)間,速度和加速度都一定為負(fù)B.當(dāng)位移逐漸增大時(shí),回復(fù)力逐漸增大,振動的能量也逐漸增大C.擺球經(jīng)過平衡位置時(shí),速度最大,勢能最小,擺線所受拉力最大D.擺球在最大位移處時(shí),速度為零,處于平衡狀態(tài)解析：在位移為正的區(qū)間,回復(fù)力F=-kx為負(fù),加速度為負(fù),但速度可正可負(fù),選項(xiàng)A錯(cuò)誤;當(dāng)位移增大時(shí),回復(fù)力增大,振動的能量不變,選項(xiàng)B錯(cuò)誤;平衡位置為擺球最低位置,擺球經(jīng)過平衡位置時(shí),速度最大,勢能最小,由FT-mg=mv2l知,在平衡位置擺線所受拉力最大,選項(xiàng)C正確;擺球在最大位移處,速度為零,但加速度不為零,并不處于平衡狀態(tài),選項(xiàng)D錯(cuò)誤。答案：C4.已知單擺a完成10次全振動的時(shí)間內(nèi),單擺b完成6次全振動,兩擺長之差為1.6 m,則兩單擺長la與lb分別為()A.la=2.5 m,lb=0.9 mB.la=0.9 m,lb=2.5 mC.la=2.4 m,lb=4.0 mD.la=4.0 m,lb=2.4 m解析：設(shè)兩個(gè)單擺的周期分別為Ta和Tb。由題意,10Ta=6Tb得TaTb=35。根據(jù)單擺周期公式T=2lg,可知l=g42T2,由此得lalb=Ta2Tb2=925,則la=925-91.6 m=0.9 mlb=2525-91.6 m=2.5 m。答案：B5.如圖所示,在同一地點(diǎn)的A,B兩個(gè)單擺做簡諧運(yùn)動的圖象,其中實(shí)線表示A的運(yùn)動圖象,虛線表示B的運(yùn)動圖象。關(guān)于這兩個(gè)單擺的以下判斷正確的是()A.這兩個(gè)單擺的擺球質(zhì)量一定相等B.這兩個(gè)單擺的擺長一定不同C.這兩個(gè)單擺的最大擺角一定相同D.這兩個(gè)單擺的振幅一定相同解析：從題圖可知,兩單擺的振幅相等,周期不等,所以兩單擺的擺長一定不同,故B、D對;由振幅相等而擺長不等知C錯(cuò);單擺的周期與質(zhì)量無關(guān),故A錯(cuò)。答案：BD6.做簡諧運(yùn)動的單擺擺長不變,把擺球質(zhì)量增加為原來的4倍,使擺球經(jīng)過平衡位置時(shí)的速度減小為原來的12,則單擺振動的()A.頻率不變,振幅不變B.頻率不變,振幅改變C.頻率改變,振幅改變D.頻率改變,振幅不變解析：由T=2lg可知,擺長不變時(shí),單擺的周期不變,頻率不變。擺球的質(zhì)量增加為原來的4倍,而經(jīng)過平衡位置時(shí)的速度減小為原來的12,則擺球經(jīng)過平衡位置的動能不變,單擺運(yùn)動過程中機(jī)械能守恒,故最大勢能不變,又因擺球質(zhì)量發(fā)生改變,則振幅發(fā)生變化,選項(xiàng)B正確。答案：B7.一單擺做小角度擺動,其振動圖象如圖所示,以下說法正確的是()A.t1時(shí)刻擺球速度最大,懸線對它的拉力最小B.t2時(shí)刻擺球速度為零,懸線對它的拉力最小C.t3時(shí)刻擺球速度為零,懸線對它的拉力最大D.t4時(shí)刻擺球速度最大,懸線對它的拉力最大解析：由振動圖象可知t1和t3時(shí)刻擺球偏離平衡位置位移最大,此時(shí)擺球速度為零,懸線對擺球拉力最小;t2和t4時(shí)刻擺球位移為零,正在通過平衡位置,速度最大,懸線對擺球拉力最大,故選項(xiàng)D正確。答案：D8.導(dǎo)學(xué)號73884024某同學(xué)用實(shí)驗(yàn)的方法探究影響單擺周期的因素。(1)他組裝單擺時(shí),在擺線上端的懸點(diǎn)處,用一塊開有狹縫的橡皮夾牢擺線,再用鐵架臺的鐵夾將橡皮夾緊,如圖所示。這樣做的目的是(填字母代號)。A.保證擺動過程中擺長不變B.可使周期測量得更加準(zhǔn)確C.需要改變擺長時(shí)便于調(diào)節(jié)D.保證擺球在同一豎直平面內(nèi)擺動(2)他組裝好單擺后在擺球自然懸垂的情況下,用毫米刻度尺從懸點(diǎn)量到擺球的最低端的長度l=0.999 0 m,再用游標(biāo)卡尺測量擺球直徑,結(jié)果如圖所示,則該擺球的直徑為 mm,單擺擺長為 m。(3)下列振動圖象真實(shí)地描述了對擺長約為1 m的單擺進(jìn)行周期測量的四種操作過程。圖中橫坐標(biāo)原點(diǎn)表示計(jì)時(shí)開始,A、B、C均為30次全振動的圖象,已知sin 5=0.087,sin 15=0.26,這四種操作過程合乎實(shí)驗(yàn)要求且誤差最小的是(填字母代號)。解析：(1)用一塊開有狹縫的橡皮夾牢擺線的目的是保證擺動過程中擺長不變,需要改變擺長時(shí)便于調(diào)節(jié),選項(xiàng)A、C正確。(2)根據(jù)游標(biāo)卡尺讀數(shù)規(guī)則,擺球直徑為12.0 mm,單擺擺長為L-d2=0.999 0 m-0.006 0 m=0.993 0 m。(3)單擺測量周期,必須從平衡位置開始計(jì)時(shí),且擺角小于5,所以合乎實(shí)驗(yàn)要求且誤差最小的是A。答案：(1)AC(2)12.00.993 0(3)A9.導(dǎo)學(xué)號73884025如圖所示,ACB為光滑弧形槽,弧形槽半徑為R,且Rl弧AB。甲球從弧形槽的圓心處自由下落,乙球由A點(diǎn)由靜止釋放,問兩球第一次到達(dá)C點(diǎn)的時(shí)間之比是多少?解析：甲球做自由落體運(yùn)動,R=12gt12,所以t1=2Rg。對乙球,由于l弧ACR,所以5,所以可以證明乙球沿圓弧槽做簡諧運(yùn)動,此振動與一個(gè)擺長為R的單擺振動模型相同,故此等效擺長為R,所以周期為T=2Rg,因此乙第一次到達(dá)C處的時(shí)間為t2=14T=2Rg4= 2Rg,所以t1t2=22 。答案：22B組(25分鐘)1.圖甲是演示簡諧運(yùn)動圖象的裝置,當(dāng)盛沙漏斗下面的薄木板N被勻速拉出時(shí),擺動著的漏斗中漏出的沙在板上形成曲線,顯示出擺的位移隨時(shí)間變化的關(guān)系,板上直線OO1代表時(shí)間軸。圖乙是兩個(gè)擺中的沙在各自板上形成的曲線,若板N1和板N2拉動的速度v1和v2的關(guān)系為v2=2v1,則板N1、N2上曲線所代表的振動的周期T1和T2的關(guān)系為()A.T2=T1B.T2=2T1C.T2=4T1D.T2=14T1解析：從題圖中看出N1和N2所代表的木板被拉出的距離是相等的。答案：D2.如圖所示,長度為l的輕繩上端固定在O點(diǎn),下端系一小球(小球可以看成質(zhì)點(diǎn))。在O點(diǎn)正下方,距O點(diǎn)3l4處的P點(diǎn)固定一顆小釘子。現(xiàn)將小球拉到點(diǎn)A處,輕繩被拉直,然后由靜止釋放小球。點(diǎn)B是小球運(yùn)動的最低位置,點(diǎn)C(圖中未標(biāo)出)是小球能夠到達(dá)的左方最高位置。已知點(diǎn)A與點(diǎn)B之間的高度差為h,hl,A、B、P、O在同一豎直平面內(nèi)。當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣葹間,不計(jì)空氣阻力。下列說法正確的是()A.點(diǎn)C與點(diǎn)B高度差小于hB.點(diǎn)C與點(diǎn)B高度差等于hC.小球擺動的周期等于32lgD.小球擺動的周期等于34lg解析：由機(jī)械能守恒定律可知,點(diǎn)C與點(diǎn)B高度差等于h,選項(xiàng)A錯(cuò)誤,B正確;由單擺周期公式可知,小球擺動的周期等于lg+l4g=32lg,選項(xiàng)D錯(cuò)誤,C正確。答案：BC3.擺長為l的單擺做簡諧運(yùn)動,若從某時(shí)刻開始計(jì)時(shí)(取t=0),當(dāng)振動至t=32lg時(shí),擺球恰具有負(fù)向最大速度,則單擺的振動圖象是()解析：由T=2lg可知t=32lg=34T,即在34T時(shí),擺球應(yīng)在平衡位置向負(fù)方向運(yùn)動,可知C項(xiàng)正確。答案：C4.導(dǎo)學(xué)號73884026如圖所示,一向右運(yùn)動的車廂頂上懸掛兩單擺M與N,它們只能在圖示平面內(nèi)擺動,某一瞬間出現(xiàn)圖示情景,由此可知車廂的運(yùn)動及兩單擺相對車廂運(yùn)動的可能情況是()A.車廂做勻速直線運(yùn)動,M在擺動,N靜止B.車廂做勻速直線運(yùn)動,M在擺動,N也在擺動C.車廂做勻速直線運(yùn)動,M靜止,N在擺動D.車廂做勻加速直線運(yùn)動,M靜止,N也靜止解析：車廂做勻速直線運(yùn)動或靜止時(shí),都是處于平衡狀態(tài),N可能相對車廂是靜止的,也可能在擺動中,M只能在擺動中,因?yàn)镸所受的合外力不為零;車廂做勻加速直線運(yùn)動時(shí),M可能相對車廂靜止,也可能在擺動中,N只可能是在擺動中經(jīng)過最低點(diǎn)的瞬間,因?yàn)榇藭r(shí)N在水平方向所受合力為零,不可能與車廂相對靜止。答案：AB5.下表是用單擺測定重力加速度實(shí)驗(yàn)中獲得的有關(guān)數(shù)據(jù):擺長l/m0.50.60.81.2周期的二次方T2/s22.02.43.24.8(1)利用上述數(shù)據(jù),作出l-T2圖象。(2)利用圖象,取T2=4.2 s2時(shí),l= m,重力加速度g= m/s2。解析：(1)l-T2圖象如圖中直線所示。(2)T2=4.2 s2時(shí),從圖中畫的直線上可讀出其擺長l=1.05 m,將T2與l代入公式g=42lT2,得g9.86 m/s2。答案：(1)見解析圖(2)1.059.866.導(dǎo)學(xué)號73884027有一單擺,其擺長l=1.02 m,擺球的質(zhì)量m=0.10 kg,已知單擺做簡諧運(yùn)動,單擺振動30次用的時(shí)間t=60.8 s,試求:(1)當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣仁嵌啻?(2)如果將這個(gè)擺改為秒擺,擺長應(yīng)怎樣改變?改變多少?解析：(1)當(dāng)單擺做簡諧運(yùn)動時(shí),其周期公式T=2lg,由此可得g=42lT2,只要求出T值代入即可。因?yàn)門=tn=60.830