沪科版选修34 1.3+4 探究摆钟的物理原理 探究单摆振动的周期 作业.doc

学业分层测评第1章 1.3 探究摆钟的物理原理1.4 探究单摆振动的周期(建议用时：45分钟)学业达标1.关于单摆，下列说法正确的是()a.摆球受到的回复力方向总是指向平衡位置b.摆球受到的回复力是它所受的合力c.摆球经过平衡位置时，所受的合力不为零d.摆角很小时，摆球所受合力的大小跟摆球相对于平衡位置的位移大小成正比e.摆角很小时，摆球的回复力的大小跟摆球相对平衡位置的位移大小成正比【解析】回复力是使摆球回到平衡位置的力，其方向总是指向平衡位置，a选项正确；摆球所受的回复力是重力沿圆弧切线方向的分力，不是摆球所受的合力，b选项错误；摆球经过平衡位置时，回复力为零，但由于摆球做圆周运动，有向心力，合力不为零，方向指向悬点，c选项正确；摆角很小时，回复力与摆球相对于平衡位置的位移大小成正比，但合力没有此关系，d选项错误，e选项正确.【答案】ace2.发生下述哪一种情况时，单摆周期会增大()a.增大摆球质量b.增加摆长c.减小单摆振幅d.将单摆由山下移到山顶e.把单摆放在减速上升的升降机中【解析】由单摆的周期公式t2可知，g减小或l增大时周期会变大.【答案】bde3.一个单摆做小角度摆动，其振动图像如图136所示，以下说法正确的是()图136a.t1时刻摆球速度为零，悬线对它的拉力最小b.t2时刻摆球速度最大，但加速度不为零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e.t4时刻摆球所受合力为零【解析】由振动图像可知：t1和t3时刻摆球偏离平衡位置的位移最大，此时摆球速度为零，悬线对摆球的拉力最小；t2和t4时刻摆球位移为零，正在通过平衡位置，速度最大，悬线对摆球的拉力最大.故正确答案为a、b、d.【答案】abd4.两个单摆在相同的时间内，甲摆动45次，乙摆动60次，则()a.甲、乙两摆的周期之比为43b.甲、乙两摆的频率之比为34c.甲、乙两摆的摆长之比为43d.甲、乙两摆的摆长之比为169e.甲、乙两摆的振幅之比为169【解析】设摆动时间为t，则t甲，t乙可得，.又由t2可得，而振幅之比无法确定，故a、b、d正确.【答案】abd5.同一地点的甲、乙两单摆(摆球质量相等)的振动图像如图137所示，下列说法中正确的是() 【导学号：38910008】图137a.甲、乙两单摆的摆长相等b.甲摆的机械能比乙摆小c.甲摆的最大速率比乙摆小d.在周期时振子具有正向加速度的是乙摆e.在周期时甲摆重力势能最大，乙摆动能最大【解析】由图像可知，甲、乙周期相同，又t2，同一地点所以g相同，故摆长l相等，a项正确；由图像可知，甲、乙振幅相同，摆球质量相等，所以两摆的机械能相等，最大速率相等，b、c项错误；由图像可知，周期时甲摆处于平衡位置，乙摆处于负向最大位移处，故乙摆具有正向加速度，d项正确；在t时甲摆在最大位移处，重力势能最大，乙摆在平衡位置处，动能最大，e正确.【答案】ade6.在“探究单摆周期与摆长关系”的实验中，下列做法正确的是()a.应选择伸缩性小、尽可能长的细线做摆线b.用刻度尺测出细线的长度并记为摆长lc.在小偏角下让单摆摆动d.当单摆经过平衡位置时开始计时，测量一次全振动的时间作为单摆的周期te.通过简单的数据分析，若认为周期与摆长的关系为t2l，则可作t2l图像，如果图像是一条直线，则关系t2l成立【解析】摆长等于摆线的长度加上摆球半径，为减小误差应保证摆线的长短不变，所以应选择伸缩性小、尽可能长的细线做摆线，a正确；刻度尺测出细线的长度再加上小球的半径才是摆长，b错误；单摆在摆角很小的情况下才做简谐运动，单摆的摆角不能太大，一般不超过5，否则单摆将不做简谐运动，c正确；当单摆经过平衡位置时速度最大，此时开始计时误差较小，但是要测量n次全振动的时间记为t，再由t求周期误差较小，d错误；数据处理的时候，通常由线性关系比较容易得出结论，故需作t2l图像，e正确.【答案】ace7.摆长为l的单摆做简谐运动，若从某时刻开始计时(即取作t0)，当振动至t时，摆球恰具有负向最大速度，画出单摆的振动图像.【解析】tt，最大速度时，单摆应在平衡位置，y0，v方向为y，沿y轴负方向.【答案】8.某同学在做“用单摆测定重力加速度”的实验时，测量5种不同摆长情况下单摆的振动周期，记录数据如下：摆长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)以摆长l为横坐标，周期的平方t2为纵坐标，根据以上数据在图138中画出 t2l图线.图138(2)此图线的斜率表示什么意义？(3)由此图线求出重力加速度的值. 【导学号：38910009】【解析】(1)t2l图线如图所示.(2)因为单摆的振动周期t2得t2l，所以图像的斜率k.(3)由图线求得斜率k4故g m/s29.86 m/s2.【答案】(1)见解析(2)斜率k(3)9.86 m/s2能力提升9.如图139所示，用绝缘细丝线悬挂着的带正电的小球在匀强磁场中做简谐运动，则()图139a.当小球每次通过平衡位置时，动能相同b.当小球每次通过平衡位置时，速度相同c.当小球每次通过平衡位置时，丝线拉力不相同d.磁场对摆的周期无影响e.撤去磁场后，小球摆动周期变大【解析】小球在磁场中运动时，由于洛伦兹力不做功，所以机械能守恒.运动到最低点，球的速度大小相同，但方向可能不同，a项正确，b项错误.小球从左、右两方向通过最低点时，向心力相同，洛伦兹力方向相反，所以拉力不同，c项正确.由于洛伦兹力不提供回复力，因此有无磁场，不影响振动周期，d项正确，e项错误.【答案】acd10.一个摆长为l1的单摆，在地面上做简谐运动，周期为t1，已知地球的质量为m1，半径为r1；另一摆长为l2的单摆，在质量为m2，半径为r2的星球表面做简谐运动，周期为t2.若t12t2，l14l2，m14m2，则地球半径与星球半径之比r1r2为_.【解析】在地球表面单摆的周期t12，在星球表面单摆的周期t22，g，gg.联立得.【答案】2111.将一水平木板从一沙摆(可视为简谐运动的单摆)下面以a0.2 m/s2的加速度匀加速地水平抽出，板上留下的沙迹如图1310所示，量得4 cm，9 cm，14 cm，试求沙摆的振动周期和摆长.(g10 m/s2) 【导学号：38910010】图1310【解析】根据单摆振动的等时性得到、三段位移所用的时间相同，由匀变速直线运动规律xat计算可得.由xat得t1 s0.5 s振动周期t2t11 s由单摆公式t2得l0.25 m【答案】1 s0.25 m12.图1311甲是一个单摆振动的情形，o是它的平衡位置，b、c是摆球所能到达的最远位置.设摆球向右运动方向为正方向.图乙是这个单摆的振动图像.根据图像回答：图1311(1)单摆振动的频率是多大？(2)开始时刻摆球在何位置？(3)若当地的重力加速度为10 m/