2025屆高三物理一輪復(fù)習(xí)第十四章第1講機(jī)械振動(dòng)實(shí)驗(yàn)：探究單擺的運(yùn)動(dòng)用單擺測定重力加速度課時(shí)作業(yè)含解析

PAGEPAGE1機(jī)械振動(dòng)（試驗(yàn)：探究單擺的運(yùn)動(dòng)、用單擺測定重力加速度）一、選擇題1．下列說法正確的是()A．?dāng)[鐘走時(shí)快了必需調(diào)短擺長，才可能使其走時(shí)精確B．挑水時(shí)為了防止水從桶中蕩出，可以加快或減慢走路的步頻C．在連續(xù)勻稱的海浪沖擊下，停在海面的小船上下振動(dòng)，是共振現(xiàn)象D．部隊(duì)要便步通過橋梁，是為了防止橋梁發(fā)生共振而坍塌E．較弱聲音可震碎玻璃杯，是因?yàn)椴ＡПl(fā)生了共振解析：擺鐘走時(shí)快了，說明擺鐘的周期變小了，依據(jù)T＝2πeq\r(\f(L,g))可知增大擺長L可以增大擺鐘的周期，A錯(cuò)誤；挑水時(shí)為了防止水從桶中蕩出，可以變更走路的步頻，B正確；在連續(xù)勻稱的海浪沖擊下，停在海面的小船上下振動(dòng)，是受迫振動(dòng)，C錯(cuò)誤；部隊(duì)便步通過橋梁，不能產(chǎn)生較強(qiáng)的驅(qū)動(dòng)力，就避開橋梁發(fā)生共振現(xiàn)象，故D正確；當(dāng)聲音頻率等于玻璃杯頻率時(shí)，杯子發(fā)生共振而破裂，E正確．答案：BDE2．下列說法正確的是()A．在同一地點(diǎn)，單擺做簡諧振動(dòng)的周期的平方與其擺長成正比B．彈簧振子做簡諧振動(dòng)時(shí)，振動(dòng)系統(tǒng)的勢(shì)能與動(dòng)能之和保持不變C．在同一地點(diǎn)，當(dāng)擺長不變時(shí)，擺球質(zhì)量越大，單擺做簡諧振動(dòng)的周期越小D．系統(tǒng)做穩(wěn)定的受迫振動(dòng)時(shí)，系統(tǒng)振動(dòng)的頻率等于周期性驅(qū)動(dòng)力的頻率E．已知彈簧振子初始時(shí)刻的位置及其振動(dòng)周期，就可知振子在隨意時(shí)刻運(yùn)動(dòng)速度的方向解析：在同一地點(diǎn)，重力加速度g為定值，依據(jù)單擺周期公式T＝2πeq\r(\f(l,g))可知，周期的平方與擺長成正比，故選項(xiàng)A正確；彈簧振子做簡諧振動(dòng)時(shí)，只有動(dòng)能和勢(shì)能參加轉(zhuǎn)化，依據(jù)機(jī)械能守恒條件可知，振動(dòng)系統(tǒng)的勢(shì)能與動(dòng)能之和保持不變，故選項(xiàng)B正確；依據(jù)單擺周期公式T＝2πeq\r(\f(l,g))可知，單擺的周期與質(zhì)量無關(guān)，故選項(xiàng)C錯(cuò)誤；當(dāng)系統(tǒng)做穩(wěn)定的受迫振動(dòng)時(shí)，系統(tǒng)振動(dòng)的頻率等于周期性驅(qū)動(dòng)力的頻率，故選項(xiàng)D正確；若彈簧振子初始時(shí)刻在波峰或波谷位置，知道周期后，可以確定隨意時(shí)刻運(yùn)動(dòng)速度的方向，若彈簧振子初始時(shí)刻不在波峰或波谷位置，則無法確定隨意時(shí)刻運(yùn)動(dòng)的方向，故選項(xiàng)E錯(cuò)誤．答案：ABD3．(2024·四川攀枝花診斷)甲、乙兩水平彈簧振子的振動(dòng)圖象如圖所示，則可知()A．兩彈簧振子完全相同B．兩彈簧振子所受回復(fù)力最大值之比F甲∶F乙＝2∶1C．振子甲速度為零時(shí)，振子乙速度最大D．兩振子的振動(dòng)頻率之比f甲∶f乙＝1∶2E．振子乙速度為最大時(shí)，振子甲速度不肯定為零解析：從圖象中可以看出，兩彈簧振子周期之比T甲∶T乙＝2∶1，則頻率之比f甲∶f乙＝1∶2，D正確；彈簧振子周期與彈簧振子的組成有關(guān)，說明兩彈簧振子不同，A錯(cuò)誤；由于彈簧的勁度系數(shù)k不肯定相同，所以兩振子所受回復(fù)力(F＝－kx)的最大值之比F甲∶F乙不肯定為2∶1，B錯(cuò)誤；由簡諧運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)可知，在振子到達(dá)平衡位置時(shí)位移為零，速度最大，在振子到達(dá)最大位移處時(shí)，速度為零，從圖象中可以看出，在振子甲到達(dá)最大位移處時(shí)，振子乙恰好到達(dá)平衡位置，C正確；當(dāng)振子乙到達(dá)平衡位置時(shí)，振子甲有兩個(gè)可能的位置，一個(gè)是最大位移處，一個(gè)是平衡位置，E正確．答案：CDE4．如圖所示為同一地點(diǎn)的兩個(gè)單擺甲、乙的振動(dòng)圖象，下列說法正確的是()A．甲、乙兩單擺的擺長相等B．甲擺的振幅比乙擺的大C．甲擺的機(jī)械能比乙擺的大D．在t＝0.5s時(shí)有正向最大加速度的是乙擺E．由圖象可以求出當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣冉馕觯河深}圖可知，兩單擺的周期相同，同一地點(diǎn)重力加速度g相同，由單擺的周期公式T＝2πeq\r(\f(l,g))可知，甲、乙兩單擺的擺長相等，選項(xiàng)A正確；甲擺的振幅為10cm，乙擺的振幅為7cm，則甲擺的振幅比乙擺大，選項(xiàng)B正確；盡管甲擺的振幅比乙擺大，兩擺的擺長相等，但由于兩擺的質(zhì)量未知，故無法比較機(jī)械能的大小，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；在t＝0.5s時(shí)，甲擺經(jīng)過平衡位置，搖擺的加速度為零，而乙擺的位移為負(fù)的最大，則乙擺具有正向最大加速度，選項(xiàng)D正確；由單擺的周期公式T＝2πeq\r(\f(l,g))得g＝eq\f(4π2l,T2)，由于不知道單擺的擺長，所以不能求得重力加速度，選項(xiàng)E錯(cuò)誤．答案：ABD5．(2024·湖南長沙模擬)一簡諧振子沿x軸振動(dòng)，平衡位置在坐標(biāo)原點(diǎn)，t＝0時(shí)刻振子的位移x＝－0.1m；t＝eq\f(4,3)s時(shí)刻x＝0.1m；t＝4s時(shí)刻x＝0.1m．該振子的振幅和周期可能為()A．0.1m，eq\f(8,3)s B．0.1m,8sC．0.2m，eq\f(8,3)s D．0.2m,8sE．0.2m,10s解析：若振子的振幅為0.1m，eq\f(4,3)s＝(n＋eq\f(1,2))T，(4－eq\f(4,3))s＝n1T，則周期最大值為eq\f(8,3)s，A正確，B錯(cuò)誤．若振子的振幅為0.2m，由簡諧運(yùn)動(dòng)的對(duì)稱性可知，當(dāng)振子由x＝－0.1m處運(yùn)動(dòng)到負(fù)向最大位移處再反向運(yùn)動(dòng)到x＝0.1m處，再經(jīng)n個(gè)周期時(shí)所用時(shí)間為eq\f(4,3)s，則(eq\f(1,2)＋n)T＝eq\f(4,3)s，所以周期的最大值為eq\f(8,3)s，且t＝4s時(shí)刻x＝0.1m，C正確；當(dāng)振子由x＝－0.1m經(jīng)平衡位置運(yùn)動(dòng)到x＝0.1m處，再經(jīng)n個(gè)周期時(shí)所用時(shí)間為eq\f(4,3)s，則(eq\f(1,6)＋n)T＝eq\f(4,3)s，所以此時(shí)周期的最大值為8s，且t＝4s時(shí)，x＝0.1m，D正確．答案：ACD二、非選擇題6．利用單擺測當(dāng)?shù)刂亓铀俣鹊脑囼?yàn)中．(1)利用游標(biāo)卡尺測得金屬小球直徑如圖甲所示，小球直徑d＝________cm.(2)某同學(xué)測量數(shù)據(jù)如表，請(qǐng)?jiān)趫D乙中畫出L-T2圖象．L/m0.4000.5000.6000.8001.200T2/s21.602.102.403.204.80由圖象可得重力加速度g＝________m/s2(保留三位有效數(shù)字)．(3)某同學(xué)在試驗(yàn)過程中，擺長沒有加小球的半徑，其他操作無誤，那么他得到的試驗(yàn)圖象可能是下列圖象中的________．解析：(1)小球的直徑d＝22mm＋0.1mm×6＝22.6mm＝2.26cm.(2)L-T2圖象如圖所示．由T＝2πeq\r(\f(L,g))可得L＝eq\f(g,4π2)T2，k＝eq\f(g,4π2)對(duì)應(yīng)圖象可得k＝eq\f(1.200－0.400,4.80－1.60)＝0.25可解得g＝4π2k≈9.86m/s2.(3)在試驗(yàn)中，若擺長沒有加小球的半徑eq\f(d,2)，其他操作無誤，可得L＝eq\f(g,4π2)T2－eq\f(d,2).故可知B正確，A、C、D均錯(cuò)誤．答案：(1)2.26(2)圖見解析9.86(3)B7．彈簧振子以O(shè)點(diǎn)為平衡位置，在B、C兩點(diǎn)間做簡諧運(yùn)動(dòng)，在t＝0時(shí)刻，振子從O、B間的P點(diǎn)以速度v向B點(diǎn)運(yùn)動(dòng)；在t＝0.2s時(shí)刻，振子速度第一次變?yōu)椋璿；在t＝0.5s時(shí)刻，振子速度其次次變?yōu)椋璿.(1)求彈簧振子的振動(dòng)周期T；(2)若B、C之間的距離為25cm，求振子在4s內(nèi)通過的路程；(3)若B、C之間的距離為25cm，從平衡位置起先計(jì)時(shí)，寫出彈簧振子的位移表達(dá)式，并畫出彈簧振子的振動(dòng)圖象．解析：(1)畫出彈簧振子簡諧運(yùn)動(dòng)示意圖如圖所示．由對(duì)稱性可得T＝0.5×2s＝1s(2)若B、C之間距離為25cm則振幅A＝eq