高二物理機(jī)械振動(dòng)單擺知識(shí)點(diǎn)總結(jié)練習(xí)題含答案解析

1、三、單擺1、單擺：在細(xì)線的一端拴一小球，另一端固定在懸點(diǎn)上，如果懸掛小球的細(xì)線的伸縮和質(zhì)量可以忽略，線長(zhǎng)又比球的直徑大得多，這樣的裝置就叫做單擺2、單擺是實(shí)際擺的理想化模型3擺長(zhǎng):擺球重心到擺動(dòng)圓弧圓心的距離 L=L0+R4偏角:擺球擺到最高點(diǎn)時(shí)，細(xì)線與豎直方向的夾角（偏角一般小于5°）2、單擺的回復(fù)力：平衡位置是最低點(diǎn) ， 回復(fù)力是重力沿切線方向的分力，大小為mg sin，方向沿切線指向平衡位置單擺的周期只與重力加速度g以及擺長(zhǎng)L有關(guān)。所以，同一個(gè)單擺具有等時(shí)性重力加速度g:由單擺所在的空間位置決定。緯度越低，高度越高，g值就越小。不同星球上g值也不同。單擺作簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)時(shí)的動(dòng)能和重力

2、勢(shì)能在發(fā)生相互轉(zhuǎn)化，但機(jī)械能的總量保持不變，即機(jī)械能守恒。小球擺動(dòng)到最高點(diǎn)時(shí)的重力勢(shì)能最大，動(dòng)能最??；平衡位置時(shí)的動(dòng)能最大，重力勢(shì)能最小。若取最低點(diǎn)為零勢(shì)能點(diǎn)，小球擺動(dòng)的機(jī)械能等于最高點(diǎn)時(shí)的重力勢(shì)能，也等于平衡位置時(shí)的動(dòng)能。例一：用下列哪些材料能做成單擺( AF ) 懸線：細(xì)、長(zhǎng)、伸縮可以忽略擺球：小而重（即密度大）A.長(zhǎng)為1米的細(xì)線 B長(zhǎng)為1米的細(xì)鐵絲 C.長(zhǎng)為0.2米的細(xì)絲線D.長(zhǎng)為1米的麻繩 E.直徑為5厘米的泡沫塑料球F.直徑為1厘米的鋼球 G.直徑為1厘米的塑料球H.直徑為5厘米的鋼球 例2.一擺長(zhǎng)為L(zhǎng)的單擺,在懸點(diǎn)正下方5L/9處有一釘子,則這個(gè)單擺的周期是多少？例3、有人利用安裝

3、在氣球載人艙內(nèi)的單擺來確定氣球的高度。已知該單擺在海平面處的周期是T0，當(dāng)氣球停在某一高度時(shí)，測(cè)得該單擺周期為T。求該氣球此時(shí)離海平面的高度h。把地球看作質(zhì)量均勻分布的半徑為R的球體。例7如圖所示為一單擺的共振曲線，求：oA/cmf/Hz0.250.50.75841。 該單擺的擺長(zhǎng)約為多少？（近似認(rèn)為g=m/s2）2共振時(shí)擺球的最大速度大小是多少？ 若擺球的質(zhì)量為50克，則擺線的最大拉力是多少？例11如圖所示，在一根張緊的水平繩上，懸掛有 a、b、c、d、e五個(gè)單擺，讓a擺略偏離平衡位置后無初速釋放，在垂直紙面的平面內(nèi)振動(dòng)；接著其余各擺也開始振動(dòng)。下列說法中正確的有：A各擺的振動(dòng)周期與a擺相同

4、B各擺的振幅大小不同，c擺的振幅最大C各擺的振動(dòng)周期不同，c擺的周期最長(zhǎng)D各擺均做自由振動(dòng)例12如圖所示。曲軸上掛一個(gè)彈簧振子，轉(zhuǎn)動(dòng)搖把，曲軸可帶動(dòng)彈簧振子上下振動(dòng)。開始時(shí)不轉(zhuǎn)動(dòng)搖把，讓振子自由振動(dòng)，測(cè)得其頻率為2Hz.現(xiàn)勻速轉(zhuǎn)動(dòng)搖把，轉(zhuǎn)速為240r/min。（1）當(dāng)振子穩(wěn)定振動(dòng)時(shí)，它的振動(dòng)周期是多大？（2）轉(zhuǎn)速多大時(shí)，彈簧振子的振幅最大？解：（1）f彈簧振子=2Hz f搖把=240r/60s=4Hz 由于系統(tǒng)做受迫震動(dòng) 所以f彈簧振子=4Hz 所以T=1/4=0.25s （2） 由題意 發(fā)生共振時(shí) 彈簧振子的振幅最大 即 f搖把=2Hz 時(shí) 此時(shí) 轉(zhuǎn)速為120r/min CBBA解：B按向心

5、加速度g(實(shí)際加速度a小于g)計(jì)算，用向心力公式得：mg=mR(2pi/T)2得到T與C運(yùn)動(dòng)時(shí)間相同，但實(shí)際加速度a小于g，所以B實(shí)際時(shí)間大于CBACD A選項(xiàng)應(yīng)該是小于，因?yàn)樵谄胶馕恢眯∏蛳陆稻嚯x為A勢(shì)能降低mgA,降低的這部分勢(shì)能不但轉(zhuǎn)化成動(dòng)能還有彈性勢(shì)能，所以動(dòng)能小于mgA.作業(yè)4單擺一、選擇題(每小題4分,共36分)1.A關(guān)于單擺,下列說法不正確的是()A.單擺的回復(fù)力是重力的分力 B.單擺的擺角小于5°,可看作簡(jiǎn)諧振動(dòng)C.單擺的振幅不論多大,其周期均為 D.單擺的振動(dòng)是變加速圓周運(yùn)動(dòng)答案:C2.A將秒擺改為頻率1Hz的擺,應(yīng)采取()A.擺球質(zhì)量為原來的B.振幅減小C.擺長(zhǎng)變

6、為原來的4倍D.擺長(zhǎng)為原來的答案:D3.A一個(gè)單擺從甲地到乙地,發(fā)現(xiàn)振動(dòng)變快,為調(diào)整為原來的快慢,則()A.因?yàn)?應(yīng)縮短擺長(zhǎng)B.因?yàn)?應(yīng)加長(zhǎng)擺長(zhǎng)C.因?yàn)?應(yīng)縮短擺長(zhǎng)D.因?yàn)?應(yīng)加長(zhǎng)擺長(zhǎng)答案:D4.A同一單擺放在甲地的振動(dòng)頻率為f1,放在乙地的振動(dòng)頻率為f2,那么甲、乙兩地的重力加速度之比為()A.B.C.D.答案:C5.A對(duì)于單擺振動(dòng)過程,正確的是()A.擺球機(jī)械能守恒.因?yàn)楹贤饬榱鉈.擺球經(jīng)過最低點(diǎn),動(dòng)能最大,動(dòng)量值最大C.擺球向最高點(diǎn)擺動(dòng)時(shí),動(dòng)能轉(zhuǎn)化為勢(shì)能,且因?yàn)榭朔亓ψ龉Χ鴻C(jī)械能減小D.擺球到最高點(diǎn)時(shí),動(dòng)能為零,勢(shì)能最大 答案:BD6.B一物體在某行星表面受到的萬有引力是它在地球表面

7、受到的萬有引力的,在地球上走得很準(zhǔn)的擺鐘搬到此行星上后,此鐘的分針走一整圈所經(jīng)歷的時(shí)間實(shí)際是()A.B.C.2hD.4h答案:C7.B以平衡位置為坐標(biāo)原點(diǎn),單擺擺到平衡位置時(shí),下列說法正確的是()A.擺球所受的合力為零B.擺球的速度為零C.擺球的回復(fù)力為零D.擺球的位移為零答案:CD8.B用空心鐵球內(nèi)部裝水作擺球,若球的正下方有一小孔,水不斷流出,從球內(nèi)裝滿水到全部流出為止的過程中,其振動(dòng)周期的大小是()A.不變B.變大C.先變大后變小D.先變小后變大答案:C9.BA、B兩個(gè)單擺,在同一地點(diǎn)A全振動(dòng)N1次的時(shí)間內(nèi)B恰好全振動(dòng)了N2次,那么A、B擺長(zhǎng)之比為()A.B.C.D.答案:D二、填空題(

8、每空8分,共24分)10.B甲、乙兩個(gè)單擺,甲的擺長(zhǎng)為乙的4倍,甲擺的振幅是乙擺的3倍,甲擺球的質(zhì)量是乙的2倍,那么甲擺動(dòng)5次的時(shí)間里,乙擺動(dòng)_次答案:1011.BA、B兩單擺.當(dāng)A擺動(dòng)20次,B擺動(dòng)30次,已知A擺擺長(zhǎng)比B擺擺長(zhǎng)短40cm,則A、B兩擺的擺長(zhǎng)分別為_cm和_cm答案:72;32三、計(jì)算題(每小題10分,共40分)12.C如圖所示,在O點(diǎn)懸有一細(xì)繩,繩上串有一個(gè)小球B,并能順著繩子滑下來,在O點(diǎn)正下方有一半徑為R的光滑圓弧,圓心位置恰好為O點(diǎn),在圓弧軌道上接近O處有另一小球A,令A(yù)、B兩球同時(shí)開始無初速度釋放,若A球第一次到達(dá)平衡位置時(shí)正好能夠和B碰上,則B球與繩之間的摩擦力與

9、B球重力之比是多少?(計(jì)算時(shí)2=10,g=9.8m/s2)答案:1:513.C在測(cè)量某地的重力加速度時(shí),用了一個(gè)擺長(zhǎng)為2m的單擺測(cè)得100次全振動(dòng)時(shí)間為284s.這個(gè)地方的重力加速度多大?若拿到月球(月球的重力加速度為1.6m/s2)上去,單擺的周期變?yōu)槎啻?答案:9.8m/s214.C如圖所示在一個(gè)半徑為R的光滑圓弧形軌道的圓心處有一個(gè)靜止的小球A在軌道的邊緣處有一個(gè)小球B設(shè)軌道長(zhǎng)度遠(yuǎn)小于半徑R,讓A、B兩球同時(shí)由靜止開始運(yùn)動(dòng),通過計(jì)算說明哪一個(gè)球先到達(dá)軌道的最低點(diǎn)答案:A球15.C(地震儀水平擺的周期)圖所示是一種記錄地震裝置的水平擺,擺球固定在邊長(zhǎng)為l、質(zhì)量可忽略不計(jì)的等邊三角形的頂點(diǎn)A

10、上,它的對(duì)邊BC跟豎直線成不大的夾角,擺球可繞固定軸BC擺動(dòng),求擺球微小擺動(dòng)時(shí)的周期.答案:解法一:如圖所示,過A點(diǎn)做BC的垂線,交BC于O點(diǎn),OA即為等效擺長(zhǎng),為,擺球在平衡位置時(shí),把擺球的重力G分解為與BC平行的分力G1和與BC垂直的分力G2,G2=mgsin其等效重力加速度g=gsin,故該擺做微小擺動(dòng)時(shí)的周期為.(略解法二)作業(yè)5簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的能量共振一、選擇題(每小題6分,共54分)1.A對(duì)做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的物體來說,當(dāng)它通過平衡位置時(shí),具有最大值的是()A.加速度B.勢(shì)能C.動(dòng)能D.回復(fù)力答案:C2.A做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的物體,在運(yùn)動(dòng)到最大位移時(shí),具有最大值的物理量是()A.加速度B.速度C.動(dòng)能D

11、.勢(shì)能E.回復(fù)力答案:DE3.A如果存在摩擦和空氣阻力,那么任何物體的機(jī)械振動(dòng)嚴(yán)格地講都不是簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng),在振動(dòng)過程中振幅、周期和機(jī)械能將()A.振幅減小,周期減小,機(jī)械能減小B.振幅減小,周期不變,機(jī)械能減小C.振幅不變,周期減小,機(jī)械能減小D.振幅不變,周期不變,機(jī)械能減小答案:B4.A擺動(dòng)著的單擺,振幅會(huì)越來越小,對(duì)此所作的下列描繪中,正確的是()A.單擺做阻尼振動(dòng),在振動(dòng)的過程中動(dòng)能始終變小 B.單擺做阻尼振動(dòng),在振動(dòng)過程中機(jī)械能一定變小C.擺球向上擺動(dòng)過程中,動(dòng)能減小,勢(shì)能增加,機(jī)械能可能不變D.擺球向上擺動(dòng)過程中,增加的勢(shì)能一定大于減少的動(dòng)能答案:B5.A一個(gè)水平彈簧振子,振子的質(zhì)量為

12、m,當(dāng)振子到達(dá)最大位移處時(shí),立即給振子粘上一個(gè)質(zhì)量為的物體,讓它們一起振動(dòng),那么()A.振子的振幅變小B.振子的周期不變 C.振子的機(jī)械能變大D.振子達(dá)到平衡位置的速度變小答案:D6.BA、B兩個(gè)單擺,A擺的固有頻率為f,B擺的固有頻率為4f,若讓它們?cè)陬l率為5f的驅(qū)動(dòng)力作用下做受迫振動(dòng),那么A、B兩個(gè)單擺比較()A.A擺的振幅較大,振動(dòng)頻率為fB.B擺的振幅較大,振動(dòng)頻率為5fC.A擺的振幅較大,振動(dòng)頻率為5fD.B擺的振幅較大,振動(dòng)頻率為4f答案:B7.B一船在海上以某速度朝東北方向行駛,正遇上自北向南的海浪,海浪每分鐘拍打船體15次,船在水中振動(dòng)的固有周期是6s,為避免發(fā)生共振,以下可采

13、用的四種措施中,最有效的是()A.把船改向東航行,并使船速增大B.把船改向東航行,并使船速減小C.把船改向北航行,并使船速增大D.把船改向北航行,并使船速減小答案:C8.B下列關(guān)于共振的說法錯(cuò)誤的是()A.共振現(xiàn)象總是有害的,所以應(yīng)盡量防止共振的發(fā)生B.隊(duì)伍不能用整齊的步伐過橋,是為了避免產(chǎn)生周期性的驅(qū)動(dòng)力,避免發(fā)生共振C.共振篩是通過改變驅(qū)動(dòng)力的頻率使它接近篩的固有頻率,產(chǎn)生共振,提高篩除雜物的效率D.應(yīng)用共振時(shí),設(shè)法使驅(qū)動(dòng)力頻率跟受迫振動(dòng)物體的固有頻率接近或相等；防止共振危害時(shí),設(shè)法使驅(qū)動(dòng)力的頻率跟受迫振動(dòng)物體的固有頻率相差很大答案:A9.B如圖所示,在曲軸上懸掛一個(gè)彈簧振子,若不轉(zhuǎn)動(dòng)把手

14、,讓振子上下振動(dòng),其振動(dòng)周期為T1,現(xiàn)使把手以周期T2勻速轉(zhuǎn)動(dòng)(T2<T1),當(dāng)運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定后那么()A.彈簧振子振動(dòng)周期為T1B.彈簧振子振動(dòng)周期為C.要使彈簧振子振幅增大,可讓把手轉(zhuǎn)速減小D.要使彈簧振子振幅增大,可讓把手轉(zhuǎn)速增大答案:C10.B把一個(gè)篩子用四根彈簧支起來,篩子上一個(gè)電動(dòng)偏心輪,它每轉(zhuǎn)一周,給篩子一個(gè)驅(qū)動(dòng)力,這樣就做成了一個(gè)共振篩,篩子做自由振動(dòng)時(shí),完成10次全振動(dòng)用時(shí)15s,在某電壓下,電動(dòng)偏心輪轉(zhuǎn)速是36r/min已知增大電壓可使偏心輪轉(zhuǎn)速提高；增加篩子質(zhì)量,可以增大篩子的固有周期,那么要使篩子的振幅增大,下列哪些做法是正確的()A.提高輸入電壓 B.降低輸入電壓C.

15、增加篩子質(zhì)量D.減小篩子質(zhì)量答案:AC11.C如圖所示,曲軸上懸掛一彈簧振子,轉(zhuǎn)動(dòng)搖把,曲軸可以帶動(dòng)彈簧振子上下振動(dòng),開始時(shí)不轉(zhuǎn)動(dòng)搖把,讓振子上下自由振動(dòng),測(cè)得振動(dòng)頻率為2Hz,然后勻速轉(zhuǎn)動(dòng)搖把,轉(zhuǎn)速為240r/min當(dāng)振子振動(dòng)穩(wěn)定后,振子的振動(dòng)周期是() s C.2sD.4s答案:B二、填空題(每空6分,共24分)12.C如圖所示,為某物體做受迫振動(dòng)的共振曲線,從圖中可知該物體振動(dòng)的固有頻率是_Hz在驅(qū)動(dòng)力頻率由150Hz增大到250Hz的過程中,物體振動(dòng)的振幅變化趨勢(shì)是_200Hz,是由小到大,再由大到小13.C水平放置的彈簧振子由兩個(gè)粘在一起的質(zhì)量相等的物塊組成,在振動(dòng)過程中當(dāng)彈簧拉得最長(zhǎng)時(shí),若其中一個(gè)物塊脫落,則此彈簧的振幅將為原來的_倍,最大速率為原來的_倍:1,三、計(jì)算題(每小題11分,共22分)14.C汽車沿一條起伏不平的公路行駛,路面上