高考物理总复习 第14单元 机械振动与机械波 作业手册（35）机械振动 用单摆测定重力加速度-人教版高三全册物理试题.doc
课时作业(三十五)第35讲机械振动用单摆测定重力加速度时间 / 40分钟基础巩固1.(多选)如图K35-1所示为某弹簧振子在05 s内的振动图像,则下列说法中正确的是()图K35-1A.振动周期为4 s,振幅为8 cmB.第2 s末振子的速度为零,加速度为负向的最大值C.第3 s末振子的速度为正向的最大值D.从第1 s末到第2 s末振子在做加速运动E.第1 s末和第3 s末两个时刻振子的振动方向相反2.(多选)一弹簧振子的位移y随时间t变化的关系式为y=0.1sin 2.5t,位移y的单位为m,时间t的单位为s,则()A.弹簧振子的振幅为0.1 mB.弹簧振子的周期为0.8 sC.在t=0.2 s时,振子的运动速度最大D.在任意0.2 s时间内,振子的位移均为0.1 mE.在任意0.8 s时间内,振子的路程均为0.4 m3.(多选)一列简谐横波在t=0时的波形如图K35-2甲所示,介质中x=2 m处质点P沿y轴方向做简谐振动的图像如图乙所示,下列说法正确的是()图K35-2A.振源振动的频率是4 HzB.波沿x轴正方向传播C.波的传播速度大小为1 m/sD.t=2 s时,质点P到达x=4 m处E.质点P经4 s振动的路程为0.4 m4.(多选)一水平弹簧振子做简谐运动,周期为T,下列说法正确的是()A.若t和(t+t)时刻振子运动速度的大小相等、方向相同,则t一定是的整数倍B.若t和(t+t)时刻振子运动位移的大小相等、方向相反,则t一定是的整数倍C.若t=T,则t和(t+t)时刻振子运动的加速度一定相等D.若t=,则t和(t+t)时刻弹簧的形变量一定相等E.若t=,则t和(t+t)时刻弹簧的长度一定不相等5.(多选)2017·太原模拟 如图K35-3甲所示,弹簧振子以点O为平衡位置,在A、B两点之间做简谐运动,取向右为正方向,振子的位移x随时间t的变化如图乙所示.下列说法正确的是()图K35-3A.t=0.8 s时,振子的速度方向向左B.t=0.2 s时,振子在O点右侧6 cm处C.t=0.4 s和t=1.2 s时,振子的加速度完全相同D.t=0.4 s到t=0.8 s的时间内,振子的速度逐渐增大E.t=0.8 s到t=1.2 s的时间内,振子的加速度逐渐增大6.(多选)一水平弹簧振子做简谐运动的振动图像如图K35-4所示,已知该弹簧的劲度系数为20 N/cm,则()图K35-4A.图中A点对应的时刻振子所受的回复力大小为5 N,方向指向x轴的负方向B.图中A点对应的时刻振子的速度方向指向x轴的正方向C.在04 s内振子做了1.75次全振动D.在04 s内振子通过的路程为3.5 cmE.在04 s内振子通过的路程为4 cm7.(多选)2017·浙江温州八校联考 如图K35-5所示,把能在绝缘光滑水平面上做简谐运动的弹簧振子放在水平向右的匀强电场中,小球在O点时,弹簧处于原长,A、B为关于O对称的两个位置.现在使小球带上负电,并让小球从B点由静止释放,那么下列说法正确的是()图K35-5A.小球仍然能在A、B间做简谐运动,O点是其平衡位置B.小球从B运动到A的过程中,动能一定先增大后减小C.小球仍然做简谐运动D.小球从B点运动到A点,其动能的增加量一定等于电势能的减少量E.小球在运动过程中机械能不守恒8.(多选)2017·湖北三校联考 如图K35-6所示为同一地点的两单摆甲、乙的振动图像,下列说法中正确的是()图K35-6A.甲、乙两单摆的摆长相等B.甲摆的振幅比乙摆的大C.甲摆球的机械能比乙摆球的大D.在t=0.5 s时有正向最大加速度的是乙摆球E.在t=1.0 s时,乙摆球速度为零,甲摆球速度最大9.(多选)2018·河北唐山一中月考 某同学想在家里做“用单摆测当地重力加速度”的实验,但没有合适的摆球,他找到了一块大小约为3 cm、外形不规则的大理石代替小球,他设计的实验步骤是:图K35-7A.如图K35-7所示,将石块和细尼龙线系好,结点为M,将尼龙线的上端固定于O点;B.用刻度尺测量O、M间尼龙线的长度L作为摆长;C.将石块拉开大约=5°的角度,然后由静止释放;D.从摆球摆到最高点时开始计时,测出全振动30次的总时间t,由T=求周期;E.改变O、M间尼龙线的长度再做几次实验,记下每次相应的L和T;F.求出多次实验中测得的L和T的平均值,代入公式g=L,求得重力加速度.(1)该同学设计的以上实验步骤中有重大错误的是. (2)该同学用OM的长度作为摆长,这样做将使g的测量值比真实值偏大还是偏小?你有什么方法可解决摆长无法准确测量的困难?10.2017·合肥模拟 (1)在“用单摆测定当地的重力加速度”的实验中,除带横杆的铁架台、铁夹、秒表、游标卡尺、刻度尺之外,还必须选用的器材有. A.约1 m的不可伸长的细线,半径约1 cm的小铁球B.约0.1 m的不可伸长的细线,半径约1 cm的小铁球C.约0.1 m的不可伸长的细线,半径约1 cm的小塑料球D.约1 m的不可伸长的细线,半径约1 cm的小塑料球(2)如图K35-8所示,测量小球直径时游标卡尺的示数为cm. 图K35-8图K35-9 (3)某同学在处理数据时,以(L为摆长)为纵坐标,以周期T为横坐标,作出如图K35-9所示的图像,已知该图线的斜率为k=0.500,则重力加速度为m/s2.(结果保留三位有效数字,=3.14) 11.一列简谐横波在介质中沿x轴正向传播,波长不小于10 cm,O和A是介质中平衡位置分别位于x=0和x=5 cm处的两个质点.t=0时开始观测,此时质点O的位移为y=4 cm,质点A处于波峰位置;t= s时,质点O第一次回到平衡位置;t=1 s时,质点A第一次回到平衡位置.求:(1)简谐波的周期、波速和波长;(2)质点O的位移随时间变化的关系式.课时作业(三十五)1.ACE解析 由图像知,周期T=4 s,振幅A=8 cm,A正确;第2 s末振子到达波谷位置,速度为零,加速度为正向的最大值,B错误;第3 s末振子经过平衡位置,速度达到最大值,且向正方向运动,C正确;从第1 s末到第2 s末振子经过平衡位置向下运动到达波谷位置,速度逐渐减小,做减速运动,D错误;第1 s末振子向下运动, 第3 s末振子向上运动,E正确.2.ABE解析 由y=0.1sin 2.5t可知,弹簧振子的振幅为0.1 m,选项A正确;弹簧振子的周期为T= s=0.8 s,选项B正确;在t=0.2 s时,y=0.1 m,即振子到达最高点,此时振子的运动速度为零,选项C错误;只有从振子处于平衡位置或者最高点(或最低点)开始计时,经过=0.2 s,振子的位移才为A=0.1 m,选项D错误;在一个周期内,振子的路程等于振幅的4倍,即0.4 m,选项E正确.3.BCE解析 由图像可知,该波的波长=4 m,周期T=4 s,振幅A=10 cm,则振源的振动频率f=0.25 Hz,波速v=1 m/s,选项A错误,选项C正确;由质点P在t=0时向y轴正方向振动,可以判断出波沿x轴正方向传播,选项B正确;在波的传播过程中,各质点在各自的平衡位置附近振动,不能沿波的传播方向迁移,选项D错误;质点P在一个周期内通过的路程为4A=40 cm,选项E正确.4.CDE解析 设弹簧振子的振动图像如图所示.A、B两点的速度大小相等、方向相同,但A、B两点的时间间隔tT(n=1,2,3,),A错误;A、B两点的位移大小相等、方向相反,但tT(n=1,2,3,),B错误;根据简谐运动的周期性可知,时间间隔t=T的两时刻,振子的位移相同、加速度相同,时间间隔t=的两时刻,振子的位移大小相等,弹簧的形变量相等,C、D正确;A、C两点的时间间隔t=,A点与C点位移大小相等、方向相反,在A点弹簧是伸长的,在C点弹簧是压缩的,所以在A、C两点弹簧的形变量大小相同,而弹簧的长度不相等,E正确.5.ADE解析 由题图乙知t=0.8 s时,振子在平衡位置向负方向运动,所以速度方向向左,A正确;t=0.2 s时,振子远离平衡位置运动,速度逐渐减小,应在O点右侧大于6 cm处,B错误;t=0.4 s和t=1.2 s时,振子的加速度大小相等,方向相反,C错误;t=0.4 s到t=0.8 s的时间内,振子向平衡位置运动,速度逐渐增大,D正确;t=0.8 s到t=1.2 s的时间内,振子远离平衡位置运动,加速度增大,E正确.6.ABE解析 由简谐运动的特点和弹簧弹力与伸长量的关系可知,题图中A点对应的时刻振子所受的回复力大小为F=kx=2000 N/m×0.002 5 m=5 N,方向指向x轴的负方向,并且现在正在远离O点向x轴的正方向运动,A、B正确;由题图可读出周期为2 s,04 s内振子做了两次全振动,通过的路程是s=0.5 cm×4×2=4 cm,C、D错误,E正确.7.CDE 解析 小球在匀强电场中受到水平向左的电场力,设该电场力大小为F0,则小球所受合力为零的位置应该在O点左侧,设为O1,设O1、O点的间距为x0,弹簧劲度系数为k,则F0=kx0,取水平向右为正方向,当小球从O1点向右运动的位移为x时,回复力F=-F0+k(x0-x)=-kx,所以小球会以O1点为平衡位置做简谐运动,选项A错误,C正确;因为不知道A点与平衡位置O1点的位置关系,所以不能确定小球从B运动到A的过程中,动能如何变化,选项B错误;小球做简谐运动的过程中,小球的动能和电势能及弹簧的弹性势能之和守恒,小球从B点运动到A点,弹簧的弹性势能不变,所以小球动能的增加量一定等于电势能的减少量,选项D、E正确.8.ABD 解析 从题图上可看出甲摆振幅大,B正确.由图知两摆周期相等,则摆长相等,因两摆球质量关系不明确,无法比较它们的机械能的大小,A正确,C错误.t=0.5 s时乙摆球在负的最大位移处,故有正向最大加速度,D正确.在t=1.0 s时,乙摆球速度最大,而甲摆球速度为零,E错误.9.(1)BDF(2)见解析解析 (1)摆长L应为悬点到石块重心的距离,故B错误;计时起点应为石块摆至平衡位置时,故D错误;用公式g=L计算时应将每次相应的L、T代入求g值,再求g的平均值,故F错误.(2)用OM作为摆长,此摆的实际摆长偏小,故g的测量值偏小.可采用图像法,以T2为纵轴,L为横轴,多次测量作出T2-L图线,由图线的斜率k=,k值与摆长L的测量无关.10.(1)A(2)0.890(3)9.86解析 (1)本实验应选择细、轻又不易伸长的线,长度一般在1 m左右,小球应选用直径较小、密度较大的金属球,故A正确.(2)游标卡尺的读数为8 mm+18×0.05 mm=8.90 mm=0.890 cm.(3)由单摆的周期公式知T=2,所以T,可见k=,将k=0.500代入,故g=9.86 m/s2.11.(1)4 s7.5 cm/s30 cm(2)y=0.08cos m解析 (1)设周期为T.由于质点A在0到1 s内由最大位移处第一次回到平衡位置,经历的是个周期,故T=4 s由于质点O与A的距离为5 cm小于半个波长,且波沿x轴正向传播,O在t= s时回到平衡位置,而A在t=1 s时回到平衡位置,时间相差 s.两质点平衡位置间的距离除以传播时间,可得波的速度v=7.5 cm/s利用波长、波速和周期的关系得,简谐波的波长=30 cm(2)设质点O的位移随时间变化的关系式为y=Acos 将题给条件代入上式得4 cm=Acos 0 解得0=,A=8 cm质点O的位移随时间变化的关系式为y=0.08cos m或y=0.08sin m.
