滬科版選修34 1.3+4 探究擺鐘的物理原理 探究單擺振動(dòng)的周期 作業(yè).doc

學(xué)業(yè)分層測(cè)評(píng)第1章 1.3 探究擺鐘的物理原理1.4 探究單擺振動(dòng)的周期(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(shuō)法正確的是()a.擺球受到的回復(fù)力方向總是指向平衡位置b.擺球受到的回復(fù)力是它所受的合力c.擺球經(jīng)過(guò)平衡位置時(shí)，所受的合力不為零d.擺角很小時(shí)，擺球所受合力的大小跟擺球相對(duì)于平衡位置的位移大小成正比e.擺角很小時(shí)，擺球的回復(fù)力的大小跟擺球相對(duì)平衡位置的位移大小成正比【解析】回復(fù)力是使擺球回到平衡位置的力，其方向總是指向平衡位置，a選項(xiàng)正確；擺球所受的回復(fù)力是重力沿圓弧切線方向的分力，不是擺球所受的合力，b選項(xiàng)錯(cuò)誤；擺球經(jīng)過(guò)平衡位置時(shí)，回復(fù)力為零，但由于擺球做圓周運(yùn)動(dòng)，有向心力，合力不為零，方向指向懸點(diǎn)，c選項(xiàng)正確；擺角很小時(shí)，回復(fù)力與擺球相對(duì)于平衡位置的位移大小成正比，但合力沒有此關(guān)系，d選項(xiàng)錯(cuò)誤，e選項(xiàng)正確.【答案】ace2.發(fā)生下述哪一種情況時(shí)，單擺周期會(huì)增大()a.增大擺球質(zhì)量b.增加擺長(zhǎng)c.減小單擺振幅d.將單擺由山下移到山頂e.把單擺放在減速上升的升降機(jī)中【解析】由單擺的周期公式t2可知，g減小或l增大時(shí)周期會(huì)變大.【答案】bde3.一個(gè)單擺做小角度擺動(dòng)，其振動(dòng)圖像如圖136所示，以下說(shuō)法正確的是()圖136a.t1時(shí)刻擺球速度為零，懸線對(duì)它的拉力最小b.t2時(shí)刻擺球速度最大，但加速度不為零c.t3時(shí)刻擺球速度為零，懸線對(duì)它的拉力最大d.t4時(shí)刻擺球速度最大，懸線對(duì)它的拉力最大e.t4時(shí)刻擺球所受合力為零【解析】由振動(dòng)圖像可知：t1和t3時(shí)刻擺球偏離平衡位置的位移最大，此時(shí)擺球速度為零，懸線對(duì)擺球的拉力最??；t2和t4時(shí)刻擺球位移為零，正在通過(guò)平衡位置，速度最大，懸線對(duì)擺球的拉力最大.故正確答案為a、b、d.【答案】abd4.兩個(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34c.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(wú)法確定，故a、b、d正確.【答案】abd5.同一地點(diǎn)的甲、乙兩單擺(擺球質(zhì)量相等)的振動(dòng)圖像如圖137所示，下列說(shuō)法中正確的是() 【導(dǎo)學(xué)號(hào)：38910008】圖137a.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】由圖像可知，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；由圖像可知，甲、乙振幅相同，擺球質(zhì)量相等，所以兩擺的機(jī)械能相等，最大速率相等，b、c項(xiàng)錯(cuò)誤；由圖像可知，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】ade6.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()a.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(guò)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(guò)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圖像，如果圖像是一條直線，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(guò)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(guò)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圖像，e正確.【答案】ace7.擺長(zhǎng)為l的單擺做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)，若從某時(shí)刻開始計(jì)時(shí)(即取作t0)，當(dāng)振動(dòng)至t時(shí)，擺球恰具有負(fù)向最大速度，畫出單擺的振動(dòng)圖像.【解析】tt，最大速度時(shí)，單擺應(yīng)在平衡位置，y0，v方向?yàn)閥，沿y軸負(fù)方向.【答案】8.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138中畫出 t2l圖線.圖138(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. 【導(dǎo)學(xué)號(hào)：38910009】【解析】(1)t2l圖線如圖所示.(2)因?yàn)閱螖[的振動(dòng)周期t2得t2l，所以圖像的斜率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/s2能力提升9.如圖139所示，用絕緣細(xì)絲線懸掛著的帶正電的小球在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)，則()圖139a.當(dāng)小球每次通過(guò)平衡位置時(shí)，動(dòng)能相同b.當(dāng)小球每次通過(guò)平衡位置時(shí)，速度相同c.當(dāng)小球每次通過(guò)平衡位置時(shí)，絲線拉力不相同d.磁場(chǎng)對(duì)擺的周期無(wú)影響e.撤去磁場(chǎng)后，小球擺動(dòng)周期變大【解析】小球在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)，由于洛倫茲力不做功，所以機(jī)械能守恒.運(yùn)動(dòng)到最低點(diǎn)，球的速度大小相同，但方向可能不同，a項(xiàng)正確，b項(xiàng)錯(cuò)誤.小球從左、右兩方向通過(guò)最低點(diǎn)時(shí)，向心力相同，洛倫茲力方向相反，所以拉力不同，c項(xiàng)正確.由于洛倫茲力不提供回復(fù)力，因此有無(wú)磁場(chǎng)，不影響振動(dòng)周期，d項(xiàng)正確，e項(xiàng)錯(cuò)誤.【答案】acd10.一個(gè)擺長(zhǎng)為l1的單擺，在地面上做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)，周期為t1，已知地球的質(zhì)量為m1，半徑為r1；另一擺長(zhǎng)為l2的單擺，在質(zhì)量為m2，半徑為r2的星球表面做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)，周期為t2.若t12t2，l14l2，m14m2，則地球半徑與星球半徑之比r1r2為_.【解析】在地球表面單擺的周期t12，在星球表面單擺的周期t22，g，gg.聯(lián)立得.【答案】2111.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1310所示，量得4 cm，9 cm，14 cm，試求沙擺的振動(dòng)周期和擺長(zhǎng).(g10 m/s2) 【導(dǎo)學(xué)號(hào)：38910010】圖1310【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 m12.圖1311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)擺球向右運(yùn)動(dòng)方向?yàn)檎较?圖乙是這個(gè)單擺的振動(dòng)圖像.根據(jù)圖像回答：圖1311(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/