2020屆高三物理一輪復習 第十四章 第1講 機械振動（實驗：探究單擺的運動、用單擺測定重力加速度）課時作業(yè)（含解析）

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1、機械振動（實驗：探究單擺的運動、用單擺測定重力加速度） 一、選擇題 1．下列說法正確的是(　　) A．擺鐘走時快了必須調(diào)短擺長，才可能使其走時準確 B．挑水時為了防止水從桶中蕩出，可以加快或減慢走路的步頻 C．在連續(xù)均勻的海浪沖擊下，停在海面的小船上下振動，是共振現(xiàn)象 D．部隊要便步通過橋梁，是為了防止橋梁發(fā)生共振而坍塌 E．較弱聲音可震碎玻璃杯，是因為玻璃杯發(fā)生了共振 解析：擺鐘走時快了，說明擺鐘的周期變小了，根據(jù)T＝2π可知增大擺長L可以增大擺鐘的周期，A錯誤；挑水時為了防止水從桶中蕩出，可以改變走路的步頻，B正確；在連續(xù)均勻的海浪沖擊下，停在海面的小船上下振動，是受迫振動

2、，C錯誤；部隊便步通過橋梁，不能產(chǎn)生較強的驅(qū)動力，就避免橋梁發(fā)生共振現(xiàn)象，故D正確；當聲音頻率等于玻璃杯頻率時，杯子發(fā)生共振而破碎，E正確． 答案：BDE 2．下列說法正確的是(　　) A．在同一地點，單擺做簡諧振動的周期的平方與其擺長成正比 B．彈簧振子做簡諧振動時，振動系統(tǒng)的勢能與動能之和保持不變 C．在同一地點，當擺長不變時，擺球質(zhì)量越大，單擺做簡諧振動的周期越小 D．系統(tǒng)做穩(wěn)定的受迫振動時，系統(tǒng)振動的頻率等于周期性驅(qū)動力的頻率 E．已知彈簧振子初始時刻的位置及其振動周期，就可知振子在任意時刻運動速度的方向 解析：在同一地點，重力加速度g為定值，根據(jù)單擺周期公式T＝2π可

3、知，周期的平方與擺長成正比，故選項A正確；彈簧振子做簡諧振動時，只有動能和勢能參與轉(zhuǎn)化，根據(jù)機械能守恒條件可知，振動系統(tǒng)的勢能與動能之和保持不變，故選項B正確；根據(jù)單擺周期公式T＝2π可知，單擺的周期與質(zhì)量無關(guān)，故選項C錯誤；當系統(tǒng)做穩(wěn)定的受迫振動時，系統(tǒng)振動的頻率等于周期性驅(qū)動力的頻率，故選項D正確；若彈簧振子初始時刻在波峰或波谷位置，知道周期后，可以確定任意時刻運動速度的方向，若彈簧振子初始時刻不在波峰或波谷位置，則無法確定任意時刻運動的方向，故選項E錯誤． 答案：ABD 3．(2019·四川攀枝花診斷)甲、乙兩水平彈簧振子的振動圖象如圖所示，則可知(　　) A．兩彈簧振子完全相

4、同 B．兩彈簧振子所受回復力最大值之比F甲∶F乙＝2∶1 C．振子甲速度為零時，振子乙速度最大 D．兩振子的振動頻率之比f甲∶f乙＝1∶2 E．振子乙速度為最大時，振子甲速度不一定為零 解析：從圖象中可以看出，兩彈簧振子周期之比T甲∶T乙＝2∶1，則頻率之比f甲∶f乙＝1∶2，D正確；彈簧振子周期與彈簧振子的組成有關(guān)，說明兩彈簧振子不同，A錯誤；由于彈簧的勁度系數(shù)k不一定相同，所以兩振子所受回復力(F＝－kx)的最大值之比F甲∶F乙不一定為2∶1，B錯誤；由簡諧運動的特點可知，在振子到達平衡位置時位移為零，速度最大，在振子到達最大位移處時，速度為零，從圖象中可以看出，在振子甲到達最大

5、位移處時，振子乙恰好到達平衡位置，C正確；當振子乙到達平衡位置時，振子甲有兩個可能的位置，一個是最大位移處，一個是平衡位置，E正確． 答案：CDE 4．如圖所示為同一地點的兩個單擺甲、乙的振動圖象，下列說法正確的是(　　) A．甲、乙兩單擺的擺長相等 B．甲擺的振幅比乙擺的大 C．甲擺的機械能比乙擺的大 D．在t＝0.5 s時有正向最大加速度的是乙擺 E．由圖象可以求出當?shù)氐闹亓铀俣? 解析：由題圖可知，兩單擺的周期相同，同一地點重力加速度g相同，由單擺的周期公式T＝2π可知，甲、乙兩單擺的擺長相等，選項A正確；甲擺的振幅為10 cm，乙擺的振幅為7 cm，則甲擺的振幅比乙

6、擺大，選項B正確；盡管甲擺的振幅比乙擺大，兩擺的擺長相等，但由于兩擺的質(zhì)量未知，故無法比較機械能的大小，選項C錯誤；在t＝0.5 s時，甲擺經(jīng)過平衡位置，擺動的加速度為零，而乙擺的位移為負的最大，則乙擺具有正向最大加速度，選項D正確；由單擺的周期公式T＝2π得g＝，由于不知道單擺的擺長，所以不能求得重力加速度，選項E錯誤． 答案：ABD 5．(2019·湖南長沙模擬)一簡諧振子沿x軸振動，平衡位置在坐標原點，t＝0時刻振子的位移x＝－0.1 m；t＝ s時刻x＝0.1 m；t＝4 s時刻x＝0.1 m．該振子的振幅和周期可能為(　　) A．0.1 m， s　　　 B．0.1 m,8 s

7、 C．0.2 m， s D．0.2 m,8 s E．0.2 m,10 s 解析：若振子的振幅為0.1 m， s＝(n＋)T，(4－)s＝n1T，則周期最大值為 s，A正確，B錯誤．若振子的振幅為0.2 m，由簡諧運動的對稱性可知，當振子由x＝－0.1 m處運動到負向最大位移處再反向運動到x＝0.1 m處，再經(jīng)n個周期時所用時間為 s，則(＋n)T＝ s，所以周期的最大值為 s，且t＝4 s時刻x＝0.1 m，C正確；當振子由x＝－0.1 m經(jīng)平衡位置運動到x＝0.1 m處，再經(jīng)n個周期時所用時間為 s，則(＋n)T＝ s，所以此時周期的最大值為8 s，且t＝4 s時，x＝0.1 m，D正

8、確． 答案：ACD 二、非選擇題 6．利用單擺測當?shù)刂亓铀俣鹊膶嶒炛校? (1)利用游標卡尺測得金屬小球直徑如圖甲所示，小球直徑d＝________cm. (2)某同學測量數(shù)據(jù)如表，請在圖乙中畫出L-T2圖象． L/m 0.400 0.500 0.600 0.800 1.200 T2/s2 1.60 2.10 2.40 3.20 4.80 由圖象可得重力加速度g＝________m/s2(保留三位有效數(shù)字)． (3)某同學在實驗過程中，擺長沒有加小球的半徑，其他操作無誤，那么他得到的實驗圖象可能是下列圖象中的________． 解析：(

9、1)小球的直徑d＝22 mm＋0.1 mm×6＝22.6 mm＝2.26 cm. (2)L -T2圖象如圖所示． 由T＝2π可得L＝T2，k＝ 對應圖象可得k＝＝0.25 可解得g＝4π2k≈9.86 m/s2. (3)在實驗中，若擺長沒有加小球的半徑，其他操作無誤，可得L＝T2－. 故可知B正確，A、C、D均錯誤． 答案：(1)2.26　(2)圖見解析　9.86　(3)B 7．彈簧振子以O(shè)點為平衡位置，在B、C兩點間做簡諧運動，在t＝0時刻，振子從O、B間的P點以速度v向B點運動；在t＝0.2 s時刻，振子速度第一次變?yōu)椋璿；在t＝0.5 s時刻，振子速度第二次變?yōu)椋璿.

10、 (1)求彈簧振子的振動周期T； (2)若B、C之間的距離為25 cm，求振子在4 s內(nèi)通過的路程； (3)若B、C之間的距離為25 cm，從平衡位置開始計時，寫出彈簧振子的位移表達式，并畫出彈簧振子的振動圖象． 解析：(1)畫出彈簧振子簡諧運動示意圖如圖所示． 由對稱性可得T＝0.5×2 s＝1 s (2)若B、C之間距離為25 cm 則振幅A＝×25 cm＝12.5 cm 振子4 s內(nèi)通過的路程 s＝×4×12.5 cm＝200 cm (3)根據(jù)x＝Asin ωt，A＝12.5 cm，ω＝＝2π rad/s 得x＝12.5sin 2πt cm 振動圖象如圖所示． 答案：(1)1 s　(2)200 cm　(3)見解析 5