高中物理 第1章 機(jī)械運(yùn)動(dòng) 第3節(jié) 振動(dòng)的描述學(xué)業(yè)分層測(cè)評(píng) 魯科版選修3-4.doc

1、a第3節(jié) 振動(dòng)的描述 (建議用時(shí)：45分鐘)學(xué)業(yè)達(dá)標(biāo)1關(guān)于單擺，下列說法正確的是()A擺球運(yùn)動(dòng)的回復(fù)力是重力的分力B擺球經(jīng)過軌跡上的同一點(diǎn)速度是相同的C擺球經(jīng)過軌跡上的同一點(diǎn)加速度是相同的D擺球經(jīng)過平衡位置時(shí)受力是平衡的E擺球經(jīng)過平衡位置時(shí)回復(fù)力為零，合外力不為零【解析】擺球運(yùn)動(dòng)的回復(fù)力由重力沿圓弧切線方向的分力提供，A正確根據(jù)簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的對(duì)稱性可知擺球經(jīng)過軌跡上的同一點(diǎn)時(shí)速度大小相等，方向可能相同，也可能不同；加速度的大小、方向都相同，故B錯(cuò)，C對(duì)擺球經(jīng)過平衡位置時(shí)，回復(fù)力為零，合外力不為零，并不平衡，所以D錯(cuò)誤，E正確【答案】ACE2某一單擺在地球表面某處的振動(dòng)圖象如圖1311所示，則下列說

2、法中正確的是() 【導(dǎo)學(xué)號(hào)：78510008】圖1311A單擺振動(dòng)的周期為2 sB單擺的擺長(zhǎng)大約是1 mC在0.5 s和1.5 s時(shí)擺球動(dòng)能最大D單擺振動(dòng)的振幅是5 mEt0.5 s和t1.5 s時(shí)擺球的加速度為零【解析】由題中圖象可知，單擺振動(dòng)的周期為2 s，選項(xiàng)A正確；由T2得：l1 m，選項(xiàng)B正確；在0.5 s和1.5 s時(shí)，擺球振動(dòng)到平衡位置，此時(shí)動(dòng)能最大，選項(xiàng)C正確，而此時(shí)擺球有向心加速度，故E錯(cuò)誤；由題中圖象知，振幅是5 cm，即0.05 m，選項(xiàng)D錯(cuò)aa【答案】ABC3兩個(gè)單擺在相同的時(shí)間內(nèi)，甲擺動(dòng)45次，乙擺動(dòng)60次，則()A甲、乙兩擺的周期之比為43B甲、乙兩擺的頻率之比為3

3、4C甲、乙兩擺的擺長(zhǎng)之比為43D甲、乙兩擺的擺長(zhǎng)之比為169E甲、乙兩擺的振幅之比為169【解析】設(shè)擺動(dòng)時(shí)間為t，則T甲，T乙可得，.又由T2可得，而振幅之比無法確定，故A、B、D正確【答案】ABD4同一地點(diǎn)的甲、乙兩單擺(擺球質(zhì)量相等)的振動(dòng)圖象如圖1312所示，下列說法中正確的是()圖1312A甲、乙兩單擺的擺長(zhǎng)相等B甲擺的機(jī)械能比乙擺小C甲擺的最大速率比乙擺小D在周期時(shí)振子具有正向加速度的是乙擺E在周期時(shí)甲擺重力勢(shì)能最大，乙擺動(dòng)能最大【解析】由圖象可知，甲、乙周期相同，又T2，同一地點(diǎn)所以g相同，故擺長(zhǎng)l相等，A項(xiàng)正確；由圖象可知，甲、乙振幅相同，擺球質(zhì)量相等，所以兩擺的機(jī)械能相等，最大

4、速率相等，B、C項(xiàng)錯(cuò)誤；由圖象可知，周期時(shí)甲擺處于平衡位置，乙擺處于負(fù)向最大位移處，故乙擺具有正向加速度，D項(xiàng)正確；在t時(shí)甲擺在最大位移處，重力勢(shì)能最大，乙擺在平衡位置處，動(dòng)能最大，E正確【答案】ADE5在“探究單擺周期與擺長(zhǎng)關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)中，下列做法正確的是()aaA應(yīng)選擇伸縮性小、盡可能長(zhǎng)的細(xì)線做擺線B用刻度尺測(cè)出細(xì)線的長(zhǎng)度并記為擺長(zhǎng)lC在小偏角下讓單擺擺動(dòng)D當(dāng)單擺經(jīng)過平衡位置時(shí)開始計(jì)時(shí)，測(cè)量一次全振動(dòng)的時(shí)間作為單擺的周期TE通過簡(jiǎn)單的數(shù)據(jù)分析，若認(rèn)為周期與擺長(zhǎng)的關(guān)系為T2l，則可作T2l圖象，如果圖象是一條直線，則關(guān)系T2l成立【解析】擺長(zhǎng)等于擺線的長(zhǎng)度加上擺球半徑，為減小誤差應(yīng)保證擺線的

5、長(zhǎng)短不變，所以應(yīng)選擇伸縮性小、盡可能長(zhǎng)的細(xì)線做擺線，A正確；刻度尺測(cè)出細(xì)線的長(zhǎng)度再加上小球的半徑才是擺長(zhǎng)，B錯(cuò)誤；單擺在擺角很小的情況下才做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)，單擺的擺角不能太大，一般不超過5，否則單擺將不做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)，C正確；當(dāng)單擺經(jīng)過平衡位置時(shí)速度最大，此時(shí)開始計(jì)時(shí)誤差較小，但是要測(cè)量n次全振動(dòng)的時(shí)間記為t，再由T求周期誤差較小，D錯(cuò)誤；數(shù)據(jù)處理的時(shí)候，通常由線性關(guān)系比較容易得出結(jié)論，故需作T2l圖象，E正確【答案】ACE6某同學(xué)在做“用單擺測(cè)定重力加速度”的實(shí)驗(yàn)時(shí)，測(cè)量5種不同擺長(zhǎng)情況下單擺的振動(dòng)周期，記錄數(shù)據(jù)如下：擺長(zhǎng)l/m0.500 00.800 00.900 01.000 01.200 0周期

6、T/s1.421.791.902.002.20T2/s22.023.203.614.004.84(1)以擺長(zhǎng)l為橫坐標(biāo)，周期的平方T2為縱坐標(biāo)，根據(jù)以上數(shù)據(jù)在圖1313中畫出 T2l圖線圖1313(2)此圖線的斜率表示什么意義？(3)由此圖線求出重力加速度的值【解析】(1)T2l圖線如圖所示aa(2)因?yàn)閱螖[的振動(dòng)周期T2得T2l，所以圖象的斜率k.(3)由圖線求得斜率k4，故g m/s29.86 m/s2.【答案】(1)見解析(2)斜率k(3)9.86 m/s27將一水平木板從一沙擺(可視為簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的單擺)下面以a0.2 m/s2的加速度勻加速地水平抽出，板上留下的沙跡如圖1314所示，量得

7、4 cm，9 cm，14 cm，試求沙擺的振動(dòng)周期和擺長(zhǎng)(g10 m/s2)圖1314【解析】根據(jù)單擺振動(dòng)的等時(shí)性得到、三段位移所用的時(shí)間相同，由勻變速直線運(yùn)動(dòng)規(guī)律xaT計(jì)算可得由xaT得T1 s0.5 s振動(dòng)周期T2T11 s由單擺公式T2得L0.25 m【答案】1 s0.25 m8圖1315甲是一個(gè)單擺振動(dòng)的情形，O是它的平衡位置，B、C是擺球所能到達(dá)的最遠(yuǎn)位置設(shè)擺球向右方向運(yùn)動(dòng)為正方向圖1315乙是這個(gè)單擺的振動(dòng)圖象根據(jù)圖象回答：圖1315(1)單擺振動(dòng)的頻率是多大？(2)開始時(shí)刻擺球在何位置？(3)若當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣葹?0 m/s2，試求這個(gè)擺的擺長(zhǎng)是多少【解析】(1)由乙圖知周期T0

8、.8 s，則頻率f1.25 Hz.(2)由乙圖知，0時(shí)刻擺球在負(fù)向最大位移處，因向右為正方向，所以在B點(diǎn)aa(3)由T2得L0.16 m.【答案】(1)1.25 Hz(2)B點(diǎn)(3)0.16 m能力提升9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(zhǎng)細(xì)線做成一個(gè)單擺，在擺動(dòng)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(dòng)時(shí)(ag)單擺的周期小于電梯勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)單擺的周期C將擺由赤道移到北極，單擺振動(dòng)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E將單擺由地球移到月球上，單擺的周期變大【解析】沙從漏斗中緩慢漏出時(shí)，等效擺長(zhǎng)變化，周期變化，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；升降機(jī)以

9、加速度a向上勻加速運(yùn)動(dòng)時(shí)T12，勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)T22，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；月球上重力加速度小于地球上重力加速度，故將單擺移到月球上時(shí)周期變大，E正確【答案】BCE10在做“用單擺測(cè)定重力加速度”的實(shí)驗(yàn)時(shí)，用擺長(zhǎng)l和周期T計(jì)算重力加速度的公式是g_.如果已知擺球直徑為2.00 cm，讓刻度尺的零點(diǎn)對(duì)準(zhǔn)擺線的懸點(diǎn)，擺線豎直下垂，如圖1316(a)所示，那么單擺擺長(zhǎng)是_如果測(cè)定了40次全振動(dòng)的時(shí)間如圖1316(b)中秒表所示，那么秒表讀數(shù)是_s，單擺的擺動(dòng)周期是_s.圖1316【解析】由實(shí)驗(yàn)原理和單擺的周期

10、公式T2知g.擺球的直徑d2.00 cm.故擺長(zhǎng)l88.40 cm cm87.40 cm.秒表的讀數(shù)t75.2 s故單擺的振動(dòng)周期T s1.88 s.aa【答案】87.40 cm75.2 s1.88 s11兩個(gè)等長(zhǎng)的單擺，第一個(gè)放在地面上，另一個(gè)放在高空，當(dāng)?shù)谝粋€(gè)單擺振動(dòng)n次的同時(shí)，第二個(gè)單擺振動(dòng)(n1)次如果地球半徑為R，那么第二個(gè)單擺離地面的高度為多大？ 【導(dǎo)學(xué)號(hào)：78510009】【解析】設(shè)第二個(gè)單擺離地面的高度為h，則距地心距離為(Rh)，設(shè)此處重力加速度為g，地表處重力加速度為g，則：又由T2得：即由解得h.【答案】12幾個(gè)登山運(yùn)動(dòng)員登上一座地圖上沒有標(biāo)明高度的山峰，他們只帶了一些輕質(zhì)細(xì)繩子、鋼卷尺、可當(dāng)作停表用的手表，山頂上還有形狀不規(guī)則的石子和矮樹，他們知道地球半徑為R0，海平面處的重力加速度為g0.請(qǐng)根據(jù)以上條件，為他們?cè)O(shè)計(jì)測(cè)量山峰海拔高度的方法(1)寫出操作步驟和需要直接測(cè)量的物理量(物理量用字母符號(hào)表示)(2)推導(dǎo)出用以上直接測(cè)出的物