2019-2020年高中物理 第1章 第3节单摆 第4节生活中的振动课时训练 鲁科版选修3-4.doc

2019-2020年高中物理 第1章 第3节单摆 第4节生活中的振动课时训练 鲁科版选修3-4【基础达标】1.(基础理论辨析题)下列说法正确的是()A.单摆摆球运动的回复力是摆线张力和重力的合力B.单摆摆球经过轨迹上的同一点速度是相同的C.单摆摆球经过轨迹上的同一点加速度是相同的D.单摆摆球经过平衡位置时受力是平衡的E.一个单摆在空气中做阻尼振动，单摆振动的振幅越来越小，其振动能量也越来越小F.把在北京调准的摆钟由北京移到赤道上时，摆钟变慢了，要使它恢复准确，应增加摆长2.两个单摆在做简谐运动，当第一个单摆完成5次全振动时，第二个单摆完成8次全振动，则第一个单摆与第二个单摆长度之比为()A.58B.85C.2564D.64253.(xx泉州高二检测)振动着的单摆摆球通过平衡位置时，它受到的回复力()A.指向地面B.指向悬点C.为零D.垂直摆线，指向运动方向4.(xx白鹭洲高二检测)将秒摆的周期变为4 s，下面哪些措施是正确的()A.只将摆球质量变为原来的B.只将振幅变为原来的2倍C.只将摆长变为原来的4倍D.只将摆长变为原来的16倍5.一单摆做小角度摆动，其振动图像如图所示，以下说法正确的是()A.t1时刻摆球速度最大，悬线对它的拉力最小B.t2时刻摆球速度为零，悬线对它的拉力最小C.t3时刻摆球速度为零，悬线对它的拉力最大D.t4时刻摆球速度最大，悬线对它的拉力最大6.某同学在做“利用单摆测重力加速度”的实验时，先测得摆线长为101.00 cm，摆球直径为2.00 cm，然后用秒表记录了单摆振动50次所用的时间为101.5 s，则(1)他测得的重力加速度g=m/s2。(2)他测得的g值偏小，可能的原因是。A.测摆线长时摆线拉得过紧B.摆线上端未牢固地系于悬点，振动中出现松动，使摆线长度增加了C.开始计时时，秒表过迟按下D.实验中误将49次全振动数为50次(3)为了提高实验精度，在实验中可改变几次摆线长l并测出相应的周期T，从而得出一组对应的l与T的数据，再以l为横坐标，T2为纵坐标将所得数据连成直线，并求得该直线的斜率k。则重力加速度g=。(用k表示)【能力提升】1.(xx江苏高考)如图所示的装置，弹簧振子的固有频率是4Hz。现匀速转动把手，给弹簧振子以周期性的驱动力，测得弹簧振子振动达到稳定时的频率为1 Hz，则把手转动的频率为()A.1 Hz B.3 HzC.4 Hz D.5 Hz2.(xx天津高考)某同学用实验的方法探究影响单摆周期的因素。(1)他组装单摆时，在摆线上端的悬点处，用一块开有狭缝的橡皮夹牢摆线，再用铁架台的铁夹将橡皮夹紧，如图所示。这样做的目的是。(填字母代号)A.保证摆动过程中摆长不变B.可使周期测量得更加准确C.需要改变摆长时便于调节D.保证摆球在同一竖直平面内摆动(2)他组装好单摆后在摆球自然悬垂的情况下，用毫米刻度尺从悬点量到摆球的最低端的长度L=0.9990m，再用游标卡尺测量摆球直径，结果如图所示，则该摆球的直径为mm，单摆摆长为m。3.某桥梁的固有频率为6.0Hz，有大量军队齐步过桥，军人每跨一步距离为0.75m，当行走速度为时，对桥的安全威胁最大。4.(能力挑战题)(xx福州高二检测)如图所示，两个质量相等的弹性小球A和B分别挂在L1=0.81m，L2=0.36m的细线上，两球重心等高且互相接触，现将A球拉离平衡位置与竖直方向夹角小于5后由静止开始释放，已知当A与B相碰时发生速度交换，即碰撞后A球速度为零，B球速度等于A球碰撞前的速度；当B与A相碰时遵循相同的规律，且碰撞时间极短忽略不计。求从释放小球A开始到两球发生第3次碰撞的时间t。(已知2g)答案解析【基础达标】1.【解析】选C、E。摆球运动的回复力由重力沿圆弧切线方向的分力提供，A错。根据简谐运动的对称性可知摆球经过轨迹上的同一点时速度大小相等，方向可能相同，也可能不同。加速度的大小、方向都相同，故B错，C对。摆球经过平衡位置时，回复力为零，合外力不为零，并不平衡，所以D错。单摆振动因不断克服空气阻力做功使机械能减小，故振幅减小，E正确。将摆钟从北京移到赤道上，重力加速度减小，周期增大，即摆钟变慢，要使其恢复原周期，应缩短摆长，F错。2.【解析】选D。由题意可知：T1T2=85，由周期公式T，则l1l2=6425，故D对。3.【解析】选C。振动着的单摆摆球通过平衡位置时，位移为零，由简谐运动的公式可知，回复力为零，C对。4.【解析】选C。单摆的周期与摆球的质量和振幅均无关，A、B均错；对秒摆，T0=2=2 s，对周期为4 s的单摆，T=2=4 s，故l=4l0。故C对，D错。5.【解析】选D。由题图知，t1、t3时刻是最大位移处，t2、t4时刻是平衡位置。单摆做小角度摆动，平衡位置时速度最大，悬线对它的拉力最大，故B错，D对。最大位移处速度为零，拉力最小，故A、C错。6.【解析】(1)本次实验中的摆长l=L+r=(101.00+1.00)cm=1.020 0 m，周期T=s=2.03 s，由公式g=可以解得g=9.76 m/s2；(2)根据公式g=知g偏小的原因可能是l的测量值偏小或T的测量值偏大。A中l的测量值偏大，B中则是振动摆长大于测量值，所以测量值偏小，而C、D中均使测得的周期偏小，所以C、D均会使g值偏大。故只有B正确。(3)由公式g=得：T2=l，这是一条T2关于l的一元一次函数(如y=kx)图线，所以它的斜率是k=，所以g=。答案：(1)9.76(2)B(3)【能力提升】1.【解析】选A。转动把手后，弹簧振子开始做受迫振动，受迫振动是按照外界驱动力的频率振动的，既然振子稳定后的振动频率为1 Hz，则把手转动的频率即为1 Hz。2.【解析】(1)实验中要注意减小实验误差和便于实验操作，题目中的措施可以保证摆动过程中摆长不变，并且便于改变摆长，故选项A、C正确。(2)游标卡尺主尺上的读数为12mm，游标尺上第0条刻度线与主尺刻度线对齐，所以游标卡尺的读数为12mm+00.1 mm=12.0 mm单摆的摆长为：l=L-=0.9990m-m=0.993 0 m答案：(1)A、C(2)12.00.99303.【解题指南】解答本题应注意以下两点：(1)搞清楚产生共振的条件。(2)利用速度与位移及周期之间的关系求解。【解析】军人每跨一步所用时间与桥梁振动的固有周期相等时，军人齐步走对桥梁的动力使桥梁产生共振，从而使桥梁有倒塌的危险。v=sf=0.756.0m/s=4.5m/s。答案：4.5m/s【总结提升】求解自由振动、受迫振动和共振问题的技巧理解“固有频率”“共振”概念是解决这类问题的基础。任何物体产生振动后，由于其本身的构成、大小、形状等物理特性，振动会固定在某一频率上，这个频率叫做该物体的“固有频率”。当人们从外界再给这个物体加上一个周期性驱动力时，如果驱动力的频率与该物体的固有频率正好相同，物体振动的振幅达到最大，这种现象叫做“共振”。掌握规律是解题的关键。掌握共振的产生条件，共振的现象及共振曲线是熟练解决共振类问题的关键。根据规律特点，用大家熟悉的成语去比拟，会收到意想不到的效果。(1)自由振动：江山易改，本性难移。(2)受迫振动：寄人篱下，身不由己。(3)共振：情投意合，心随你动。4.【解析】两质量相等的弹性小球做弹性碰撞时，两球速度交换。由单摆周期公式有TA=2=1.8sTB=2=1.2s从释放小球A到第1次相碰经历时间t1=0.45s从小球B摆起到第2次相碰经历时间t2=0.6s从小球A摆起到第3次相碰经历时间t3=0.9s所以从释放小球A到A、B第3次碰撞，共需时间t=t1+t2+t3=1.95s答案：1.95s