2019-2020年物理粤教版选修3-4课后集训：第一章第五节用单摆测定重力加速度 Word版含解析.doc

2019-2020年物理粤教版选修3-4课后集训：第一章第五节用单摆测定重力加速度 Word版含解析基础过关1.某学生利用单摆测定重力加速度，在以下各实验步骤中有错误的是( )A.在未悬挂之前先测定好摆长B.测量摆长为10 cmC.将摆长拉离平衡位置，摆角约15后释放，让其在竖直平面内振动D.当摆球第一次通过平衡位置时，启动秒表开始计时，当摆球第三次通过平衡位置时，止动秒表，记下时间解析：摆长是悬点到小球球心的距离，应为先拴好单摆再测摆长，且摆线以约1 m为宜，故A、B错误，单摆只有在最大摆角小于10时，才近似认为是简谐运动，其周期才满足公式T=，故C错误；测周期时，应先测3050次全振动的时间，再计算出平均周期，且应以小球某次经过平衡位置时开始计时，故D也错误.答案：ABCD2.用单摆测定重力加速度时，某同学测得的数值大于当地重力加速度的真实值，引起这一误差的可能原因是( )A.摆球在水平面内做圆周运动B.测量摆长时，漏测摆球直径C.测量周期时，当摆球通过平衡位置时启动秒表并数下“1”，直到第30次通过平衡位置时止动秒表，读出经历时间t，得周期T=t/30，来进行计算D.单摆的最大摆角大于10解析：摆球在水平面内做圆锥摆动时，周期T=，说明摆球做圆锥摆动时，它的周期小于同样摆长的单摆的周期，代入公式g=，因为T减小，g增大，故A正确.漏测摆球直径和摆角偏大时，都会使得g的测量值偏小，故B、D不对，而C的周期算错了，按C中方法T=，所以测量的周期偏小，也使g值偏大，C也正确.答案：AC3.用单摆测定重力加速度，计时开始时，摆球位置因为( )A.速度最小处，可给计时带来方便 B.速度最大时，可给计时带来方便C.位移最大处，可尽量减小实验误差 D.平衡位置处，可尽量减小实验误差解析：因为在平衡位置处摆球的速度最大，通过平衡位置的时间非常短，在此刻计时，就非常准确，可减小时间的测量误差.答案：BD4.在发生下列情况时，单摆周期将增大的是( )A.适当缩短摆长 B.适当增加摆球质量C.把单摆从高山下移到平地 D.把单摆从北极移到赤道附近解析：单摆的周期公式：T=摆球的质量不会影响周期，故B错.缩短摆长会使周期减小，A错.平地比高山的重力加速度大，故周期变小，C错，赤道比北极重力加速度小，周期增加，D对.答案：D综合运用5.有五个同学做实验，各组实验数据列于下表，若每位同学用刻度尺测长度，用秒表测时间的技术水平都一样，那么_组测量结果更准确，由此计算出的重力加速度的大小约为_.实验条件、数据记录表格组别摆球材料最大摆角摆长(m)全振动次数所测时间(s)A木50.411023.6B铅40.505087.2C铁40.805090.0D铜150.603070.8E铅100.803071.8解析：A组不能满足实验中如下条件：(1)应用质量较大球作摆球，使实际摆更接近理论上的单摆；(2)摆线长应在1 m左右；(3)全振动次数应在3050 次之间.B组同上D组不能满足利用单摆周期公式T=来测g=，要求摆角要小于10，摆线长也略短，不满足实验要求，测量摆线长的相对误差也要大一些.E组同上.C组正确，将数据代入公式g=可得g=9.74 m/s2答案：C；9.74 m/s26.在做“用单摆测定重力加速度”的实验时，用摆长l和周期T 计算重力加速度的公式是g=_.如果已知摆球直径为2.00 cm，让刻度尺的零点对准摆线的悬点，摆线竖直下垂，如图1-5-4(a)所示，那么单摆摆长是_.如果测定了40次全振动的时间如图1-5-4(b)中秒表所示，那么秒表读数是_s，单摆的摆动周期是_s.解析：由实验原理和单摆的周期公式T=知g=.摆球的直径d=2.00 cm.故摆长l=88.40 cm-cm=87.40 cm，秒表的读数t=75.2 s.故单摆的振动周期T=1.88 s.答案： 87.40 cm 75.2 s 1.88 s图1-5-47.在“用单摆测定重力加速度”的实验中，如果摆球质量分布不均匀，某同学设计了下面一种测量方法：第一次量得悬线长为l1，测得周期T1；第二次改变悬线的长度为l2 ，测得周期为T2,由此可以推算出g=_.解析：题述为一种解决不知球的重心位置(或不便测量小球直径)时测重力加速度的方法，设球的重心位置离摆线下端距离为h，由实验原理知，g=,利用以上二式，消去h即得g=.答案：8.一位同学用单摆做测量重力加速度的实验，他将摆挂起后，进行了如下步骤：A.测摆长L：用米尺量出摆线的长度.B.测周期T：将摆球拉起，然后放开，在摆球某次通过最低点，按下秒表开始计时，同时将这一次通过最低点记作第一次，接着一直数到摆球第60次通过最低点时，按下秒表停止计时，读出这段时间t，算出单摆的周期T=.C.将所测得的L和T代入单摆的周期公式T=2Lg，算出g，将它作为实验中的最后结果写入报告中去.指出上面步骤中遗漏或错误的地方，写出该步骤的字母，并加以改正.答案：A.要用卡尺量出摆球直径d，摆长L等于摆线长与之和.B.T=.C.g应多测几次，然后取平均值作为实验的最后结果.9.有位同学需要测定重力加速度，手边只有一根结实的长细绳、秒表、30 cm长的刻度尺，还有一块质量约为几千克的不规则形状的石块.请你帮他设计一个测定重力加速度的实验，写出实验步骤，并推导出重力加速度值的表达式(用你测定的物理量来表示).解析：实验步骤：(1)用细线扎紧石块做成一个单摆，悬挂起来，让摆角在小于10的条件下振动n次(如30次)，用秒表记下振动时间t1，测出周期T1=.(2)再使摆线增加L(或减少L)，可用刻度尺量出，重复实验(1)，记下t2，测出周期T2，即T2=，设原摆长为L，即有T1=或L=，T2=或L+L=，L= 故有：g=.附送：2019-2020年物理粤教版选修3-4课后集训：第一章第六节受迫振动共振 Word版含解析基础过关1.一物体做阻尼振动，下列说法正确的是( )A.振幅随时间减小 B.周期随时间减小C.机械能随时间减小 D.频率随时间减小解析：阻尼振动的物体除受回复力外还要受到阻力的作用，阻力做负功故机械能随时间而减小，振幅也就减小.而振动的周期和频率与振动的剧烈程度是没有关系的，所以B、D错误.答案：AC2.关于受迫振动的下列说法中正确的是( )A.受迫振动的频率等于物体的固有频率B.受迫振动的频率与物体的固有频率无关C.驱动力越大，物体做受迫振动的频率越大D.驱动力的频率越接近物体的固有频率，受迫振动的振幅增大解析：受迫振动的周期、频率与驱动力周期、频率相等，与固有周期、频率无关.并且驱动力频率与固有频率之差越小振幅越大、二者之差越大，振幅越小，故B、D对，A错.而振动频率与驱动力大小是无关的.答案：BD3.一单摆在空气中振动，振幅逐渐减小，下列说法正确的是( )A.振动能逐渐转化为其他形式的能B.后一时刻的动能一定小于前一时刻的动能C.后一时刻的势能一定小于前一时刻的势能D.后一时刻的机械能一定小于前一时刻的机械能解析：单摆振动过程中，因不断克服空气阻力做功使振动能逐渐转化为内能，A和D对；虽然单摆总的机械能在逐渐减小，但在振动过程中动能和势能仍不断地相互转化，动能转化为势能时，动能逐渐减小，势能逐渐增大，而势能转化为动能时，势能逐渐减小，动能逐渐增大，所以不能断言后一时刻的动能(或势能)一定小于前一时刻的动能(或势能)，故B、C不对.答案：AD4.某振动系统的固有频率为f1，它在频率为f2的驱动力作用下做受迫振动，稳定后系统的振动频率为( )A.f1 B.f2 C.f1+f2 D.解析：振动系统的振动频率一定与驱动力的频率相同，与固有频率无任何关系.答案：B5.下列叙述中属于共振现象的有( )A.大队人马迈着整齐的步伐过桥可能会导致桥梁断裂B.海上风暴引起空气强烈的震动所产生次声波(其频率f20 Hz)可使海员丧命C.把弹簧振子拉离到距离平衡位置最远处时放手，则此时振动幅最大D.敲响一个音叉，另一个完全相同的音叉也响了起来解析：A选项是大队人马的步伐频率与桥梁的固有频率接近而使桥梁的振幅较大，导致断裂，故正确.B选项是次声波的频率与人体的固有频率接近，而发生共振致死，故B也正确.C选项是因为把弹簧拉伸得最长，而储存了最多的机械能，振幅最大，故C选项不是.D选项是两个音叉固有频率相同，一个音叉振动提供的驱动力必与另一个音叉的固有频率相同而共振.答案：ABD6.如图1-6-4所示，五个摆悬挂于同一根绷紧的水平绳上，A是摆球质量较大的摆，让它摆动后带动其他摆运动，下列结论正确的是( )图1-6-4A.其他各摆的振动周期与A摆的相同 B.其他各摆的振幅都相等C.其他各摆的振幅不同，E摆的振幅最大 D.其他各摆的振动周期不同，D摆周期最大解析：A球振动给其他球的振动提供驱动力，故其他球发生的是受迫振动，振动频率都与A球的相同.其中E球的摆长与A相同，故其固有频率与A球提供的驱动力频率相同，而发生共振，振幅最大.答案：AC7.洗衣机在把衣服脱水完毕关掉电源后，电动机还要转动一会儿才能停下来，在关掉电源后，发现洗衣机先振动得比较小，然后有一阵子振动得很剧烈，再慢慢振动又减小直至停下来，其间振动剧烈的原因是( )A.洗衣机没有放平衡 B.电动机有一阵子转快了C.电动机转动的频率和洗衣机的固有频率相近或相等 D.这只是一种偶然现象解析：脱水桶的转动频率逐渐减小不断接近机身的固有频率，使振幅越来越大，某时刻振幅最大说明此刻机身已发生共振，故此刻的转动频率与机身的固有频率相同，以后转动的频率又渐渐变小，与固有频率之差变大，振幅减小.答案：C综合运用8.如图1-6-5所示，在光滑的水平面上，有一个绝缘的弹簧振子，小球带负电，在振动过程中当弹簧压缩到最短时，突然加上一个沿水平向左的恒定的匀强电场，此后( )图1-6-5A.振子的振幅将增大 B.振子的振幅将减小C.振子的振幅将不变 D.因不知电场强度的大小，所以不能确定振幅的变化解析：弹簧振子在加电场前平衡位置在弹簧原长处，设振幅为A.当弹簧压缩到最短时，突然加上一个沿水平向左的恒定的匀强电场，此位置仍为振动振幅处，而且振子的振动是简谐运动，只是振动的平衡位置改在弹簧原长右边，且弹簧伸长量x，满足kx=qE.即振子振动的振幅A=A+x，所以振子的振幅增大.正确答案为选项A.答案：A9.汽车的重量一般支撑在固定于轴承上的若干弹簧上，弹簧的等效劲度系数k=1.5105 N/m,汽车开动时，在振幅较小的情况下，其上下自由振动的频率满足f=(l为弹簧的压缩的长度).若人体可以看成一个弹性体，其固有频率约为2 Hz，已知汽车的质量为600 kg，每个人的质量为70 kg，则这辆车乘坐几个人时，人感觉到最难受？解析：人体的固有频率f固=2 Hz，当汽车的振动频率与其相等时，人体与之发生共振，人感觉最难受.即f=f固，得：l=g/42f固2.以f固=2 Hz g=9.8 m/s2代入求得：l=