高中物理3-4課時(shí)訓(xùn)練4單擺 含解析

學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精課時(shí)訓(xùn)練4單擺題組一單擺1.（多選)單擺是為了研究振動(dòng)而抽象出的理想化模型,其理想化條件是（）A.擺線質(zhì)量不計(jì)B。擺線長度不伸縮C.擺球的直徑比擺線長度小得多D.實(shí)際生活中的“秋千"就是單擺解析:一根不可伸長的且沒有質(zhì)量的細(xì)線懸掛一大小不計(jì)的小球組成的裝置，我們稱作單擺,它是一個(gè)理想化模型，所謂理想化是指細(xì)線不伸縮且無質(zhì)量，小球的大小不計(jì)可視為質(zhì)點(diǎn),故選項(xiàng)A、B、C正確，D錯(cuò)誤。答案:ABC2。下列有關(guān)單擺運(yùn)動(dòng)過程中的受力說法,正確的是 ()A。單擺運(yùn)動(dòng)的回復(fù)力是重力和擺線拉力的合力B.單擺運(yùn)動(dòng)的回復(fù)力是重力沿圓弧切線方向的一個(gè)分力C.單擺經(jīng)過平衡位置時(shí)合力為零D.單擺運(yùn)動(dòng)的回復(fù)力是擺線拉力的一個(gè)分力解析：單擺運(yùn)動(dòng)是在一段圓弧上運(yùn)動(dòng),因此單擺運(yùn)動(dòng)過程不僅有回復(fù)力，而且有向心力,即單擺運(yùn)動(dòng)的合外力不僅要提供回復(fù)力，而且要提供向心力，故選項(xiàng)A錯(cuò)誤；單擺的回復(fù)力是重力沿圓弧切線方向的一個(gè)分力,而不是擺線拉力的分力,故選項(xiàng)B正確，D錯(cuò)誤;單擺經(jīng)過平衡位置時(shí)，回復(fù)力為零,向心力最大,故其合外力不為零，所以選項(xiàng)C錯(cuò)誤。答案：B題組二單擺的周期公式3.(多選）下列說法正確的是(）A。單擺的等時(shí)性是由惠更斯首先發(fā)現(xiàn)的B.單擺的等時(shí)性是由伽利略首先發(fā)現(xiàn)的C?；莞故紫葘螖[的等時(shí)性用于計(jì)時(shí)D。伽利略首先發(fā)現(xiàn)了單擺的等時(shí)性，并把它用于計(jì)時(shí)解析：首先發(fā)現(xiàn)單擺等時(shí)性的是伽利略,首先將單擺的等時(shí)性用于計(jì)時(shí)的是惠更斯。答案:BC4。(多選）下列情況下會(huì)使單擺的周期變大的是（)A。將擺的振幅減為原來的一半B.將擺從高山上移到平地上C.將擺從北極移到赤道D.用一個(gè)裝滿沙子的漏斗（漏斗質(zhì)量很小)和一根較長的細(xì)線做成一個(gè)單擺，擺動(dòng)中沙慢慢從漏斗中漏出解析：將擺從北極移到赤道，g變小,由T=2π知T變大;漏斗漏沙后擺長變長,故T變大.答案:CD5。將秒擺的周期變?yōu)?s，下面哪些措施是正確的 （）A。只將擺球質(zhì)量變?yōu)樵瓉淼腂。只將振幅變?yōu)樵瓉淼?倍C.只將擺長變?yōu)樵瓉淼?倍D.只將擺長變?yōu)樵瓉淼?6倍解析：單擺的周期與擺球的質(zhì)量和振幅均無關(guān),A、B均錯(cuò);對(duì)秒擺,T0=2π=2s,對(duì)周期為4s的單擺，T=2π=4s，故l=4l0，故C對(duì),D錯(cuò)。答案：C6。某同學(xué)用實(shí)驗(yàn)的方法探究影響單擺周期的因素.(1）（多選）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(tái)的鐵夾將橡皮夾緊,如圖所示。這樣做的目的是(）A。保證擺動(dòng)過程中擺長不變B?？墒怪芷跍y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(dòng)(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=0.9990m,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(dòng)圖象真實(shí)地描述了對(duì)擺長約為1m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(dòng)的圖象，已知sin5°=0。087，sin15°=0.26,這四種操作過程合乎實(shí)驗(yàn)要求且誤差最小的是（)解析:（1）橡皮的作用是使擺線擺動(dòng)過程中懸點(diǎn)位置不變,從而保證擺長一定,同時(shí)又便于調(diào)節(jié)擺長，選項(xiàng)A、C說法正確;（2）根據(jù)游標(biāo)卡尺讀數(shù)規(guī)則可得擺球直徑為d=12mm+0.1mm×0=12.0mm,則單擺擺長為l0=l—=0.9930m(注意統(tǒng)一單位);(3）單擺擺角不超過5°，且計(jì)時(shí)位置應(yīng)從最低點(diǎn)（即速度最大位置)開始，故選項(xiàng)A的操作符合要求。答案：（1）AC（2）12.00。9930(3）A題組三用單擺測定重力加速度7。某同學(xué)在做“利用單擺測重力加速度”實(shí)驗(yàn)中,先測得擺線長101.00cm,擺球直徑為2.00cm,然后用秒表記錄了單擺振動(dòng)50次所用的時(shí)間為101。5s。則：(1)他測得的重力加速度g=m/s2。

(2)他測得的g值偏小，可能的原因是。

A。測擺線長時(shí)擺線拉得過緊B。擺線上端未牢固地系于懸點(diǎn),振動(dòng)中出現(xiàn)松動(dòng)，使擺線長度增加了C.開始計(jì)時(shí)時(shí),秒表過遲按下D。實(shí)驗(yàn)中誤將49次全振動(dòng)次數(shù)記為50次解析：（1)由題可知實(shí)驗(yàn)中所用單擺的擺長為l=101.00cm+cm=102。00cm,單擺的振動(dòng)周期T=s=2。03s,由單擺的周期公式T=2π,得g=m/s2≈9.76m/s2。(2）從g=可知,用單擺測重力加速度時(shí)給實(shí)驗(yàn)帶來誤差的兩個(gè)步驟是單擺擺長的測定和單擺周期的測定,測得的g值偏小，分析可能的原因時(shí)應(yīng)該從這兩方面去考慮:測擺線長時(shí)擺線拉得過緊會(huì)使擺長變長，測量結(jié)果偏大,因此選項(xiàng)A錯(cuò)誤；擺線上端未牢固地系于懸點(diǎn),振動(dòng)中出現(xiàn)松動(dòng)，使擺線長度增加了,這就是說實(shí)際實(shí)驗(yàn)中的擺長比實(shí)驗(yàn)開始測量的擺長要長，而在處理數(shù)據(jù)時(shí)采用的是實(shí)驗(yàn)開始測量的擺長，因此測量結(jié)果會(huì)偏小,因此選項(xiàng)B正確;開始計(jì)時(shí)時(shí),秒表過遲按下，這樣使得測量周期偏小,測出的g將偏大,因此選項(xiàng)C錯(cuò)誤;實(shí)驗(yàn)中誤將49次全振動(dòng)次數(shù)記為50次,同樣使得測量周期偏小，測出的g將偏大,因此選項(xiàng)D錯(cuò)誤.答案：(1)9。76(2)B(建議用時(shí):30分鐘)1.兩個(gè)相同的單擺靜止于平衡位置,使擺球分別以水平初速v1、v2(v1>v2）在豎直平面內(nèi)做小角度擺動(dòng),它們的頻率與振幅分別為f1、f2和A1、A2，則（）A.f1>f2和A1=A2B.f1<f2和A1=A2C.f1=f2和A1〉A(chǔ)2 D。f1=f2和A1〈A2解析：依題意小角度的擺動(dòng)可視為單擺運(yùn)動(dòng)，由單擺的周期公式T=2π可知同一地點(diǎn)的重力加速度相同，擺長相同,故頻率f1=f2,與初始速度無關(guān)，而擺動(dòng)的振幅與初始速度有關(guān),根據(jù)能量守恒定律可知初速度越大,振幅越大，A1〉A(chǔ)2，C對(duì).答案：C2。擺長為l的單擺做簡諧運(yùn)動(dòng),若從某時(shí)刻開始計(jì)時(shí)（取作t=0)，當(dāng)振動(dòng)至t=時(shí)，擺球具有負(fù)向最大速度,則單擺的振動(dòng)圖象是圖中的(）解析:從t=0時(shí)經(jīng)過t=T，擺球具有負(fù)向最大速度,說明擺球在平衡位置,在給出的四個(gè)圖象中，經(jīng)過T具有最大速度的有B、C兩圖,而具有負(fù)向最大速度的只有C。答案:C3。要使單擺的振動(dòng)頻率加大,可采用下列哪些做法 （)A.使擺球的質(zhì)量減小B.使單擺的擺線變長C。將單擺從赤道移到北極D.將單擺從平原移到高山上解析：由f=知，要使f加大,則應(yīng)使g加大或l減小,可知只有C正確.答案：C4。在一個(gè)單擺裝置中,擺動(dòng)物體是個(gè)裝滿水的空心小球，球的正下方有一小孔，當(dāng)擺開始以小角度擺動(dòng)時(shí)，讓水從球中連續(xù)流出,直到流完為止，則此單擺的周期將（)A。逐漸增大 B。逐漸減小C.先增大后減小 D.先減小后增大解析:單擺小角度擺動(dòng)，做簡諧運(yùn)動(dòng)的周期為T=2π，式中l(wèi)為擺長，其值為懸點(diǎn)到擺動(dòng)物體重心之間的距離,當(dāng)小球裝滿水時(shí),重心在球心,水流完后，重心也在球心，但水剛流出過程中重心要降低，因此，在水整個(gè)流出過程中，重心位置先下降后上升，即擺長l先增大后減小,所以擺動(dòng)周期將先增大后減小。答案:C5。(多選)圖中兩單擺擺長相同,平衡時(shí)兩擺球剛好接觸,現(xiàn)將擺球A在兩擺球所在平面內(nèi)向左拉開一小角度后釋放，碰撞后,兩擺球分開,各自做簡諧運(yùn)動(dòng).以mA、mB分別表示擺球A、B的質(zhì)量,則(）A.如果mA>mB,下一次碰撞將發(fā)生在平衡位置右側(cè)B。如果mA<mB，下一次碰撞將發(fā)生在平衡位置左側(cè)C。無論兩擺球的質(zhì)量之比是多少,下一次碰撞都不可能在平衡位置右側(cè)D。無論兩擺球的質(zhì)量之比是多少,下一次碰撞都不可能在平衡位置左側(cè)解析:A、B兩球碰撞后，B球一定向右擺動(dòng),A球可能向右擺,也可能向左擺,還可能停下來。由于兩單擺擺長相同，因此擺動(dòng)的周期相同，它們?cè)诘谝淮闻龊蠼?jīng)半個(gè)周期回到平衡位置而發(fā)生第二次碰撞。答案:CD6。有一擺長為l的單擺,懸點(diǎn)正下方某處有一小釘,當(dāng)擺球經(jīng)過平衡位置向左擺動(dòng)時(shí)，擺線的上部將被小釘擋住，使擺長發(fā)生變化?，F(xiàn)使擺球做小幅度擺動(dòng),擺球從右邊最高點(diǎn)M至左邊最高點(diǎn)N運(yùn)動(dòng)過程的閃光照片如圖所示(懸點(diǎn)和小釘未被攝入）,P為擺動(dòng)中的最低點(diǎn)。已知每相鄰兩次閃光的時(shí)間間隔相等，由此可知，小釘與懸點(diǎn)的距離為（)A.B.C.D.無法確定解析:從題圖中看出被釘子擋住后的周期變?yōu)樵瓉淼囊话耄芍芷诠絋=2π可知，擺長變?yōu)樵瓉淼模瘁斪优c懸點(diǎn)的距離為l,本題選擇C。答案:C7。如圖所示,升降機(jī)中有一單擺，當(dāng)升降機(jī)靜止時(shí)，單擺的周期為T1，當(dāng)升降機(jī)以加速度a向上勻加速運(yùn)動(dòng)時(shí),單擺的周期為T2,則(）A.T1=T2 B。T2=T1C。T1=2π D。T2=2π解析:處于加速上升的升降機(jī)中的單擺的周期T2=2π，升降機(jī)靜止時(shí)的周期T1=2π,T2=T1，故B選項(xiàng)正確。答案:B8.一登山運(yùn)動(dòng)員用一單擺來測量某山的海拔高度,當(dāng)他在海平面時(shí)，在一定時(shí)間t0內(nèi)測得一單擺全振動(dòng)N次，當(dāng)他到達(dá)山頂后，在相同時(shí)間t0內(nèi)測得同一單擺全振動(dòng)的次數(shù)為(N—1)次。若把地球視為半徑為R的均勻球體,則此山的海拔高度為()A. B.C. D。解析:設(shè)海平面處重力加速度為g,山頂處為g’，由g=,g'=可得=（）2,又T==2π，T’==2π，可得=（)2=(）2，解得h=,故C項(xiàng)正確。答案：C9.在“用單擺測定重力加速度”的實(shí)驗(yàn)中,由單擺做簡諧運(yùn)動(dòng)的周期公式得到g=4π2,只要測出多組單擺的擺長l和運(yùn)動(dòng)周期T。作出T2-l圖象，就可以求出當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣取＠碚撋蟃2—l圖象是一條過坐標(biāo)原點(diǎn)的直線，某同學(xué)根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)作出的圖象如圖所示.(1）造成圖象不過原點(diǎn)的原因是；

(2）由圖象求出的重力加速度g=m/s2。

解析:(1)據(jù)T2=l=k’l和題圖所示圖線的特點(diǎn)可知,擺長中少計(jì)了1cm,即測擺長時(shí)漏測球的半徑r。(2)g=4π2=4π2=4π2m/s2=9。87m/s2。答案:（1)測擺長時(shí)漏測球的半徑r(2）9。8710.下圖為演示沙擺振動(dòng)圖象的實(shí)驗(yàn)裝置和實(shí)驗(yàn)結(jié)