高二物理单摆试题

高二物理单摆试题
1.下列说法中正确的是( )
A．有阻力的振动叫做受迫振动
B．若物体振动时,受到外力作用,则这个振动叫做受迫振动
C．只要物体振动,其振动频率就等于其固有频率
D．周期性驱动力作用在物体上一段时间,振动达到稳定后,物体的振动频率才等于驱动力的频率
【答案】D
【解析】有阻力的振动为阻尼振动，A错误，当物体受到做周期性变化的外力时，做受迫振动，B错误，物体做受迫振动的频率取决于驱动力频率，C错误，受迫振动是指周期性驱动力作用在物体上一段时间后,物体振动的频率等于驱动力的频率.D正确。

思路分析：本题考查了阻尼振动和受迫振动，阻尼振动的频率决定于其本身结构特点，，当物体受到做周期性变化的外力时，做受迫振动，受迫振动的频率取决于驱动力频率
试题点评：本题考查了受迫振动以及阻尼振动的概念以及频率
2.部队过桥时不适合齐步走,这是为了( )
A．减小对桥的压力B．使桥受力均匀
C．使桥的振动频率减小D．避免桥发生共振
【答案】D
【解析】部队过桥时,如果齐步走,士兵的频率认为是驱动力的频率,若等于桥的固有频率,则桥会发生共振现象,振幅达到最大,这时对桥面和人都很危险.
思路分析：当受迫振动，驱动力频率等于固有频率的现象称为共振；此时振幅达到最大，
试题点评：本题考查共振的害处，
3.如图表示一个弹簧振子做受迫振动时的振幅与驱动力频率之间的关系,由此可知( )
A．振子振动频率为f
2
时,它处于共振状态
B．驱动力的频率为f
3时,振子振动的频率为f
3
C．假如撤去驱动力让振子自由振动,它的频率是f
3
D．振子做自由振动时,频率可以是f
1、f
2
、f
3
【答案】AB
【解析】由共振的有关知识可知,A、B选项是正确的,当物体的固有频率等于驱动力的频率时物体
发生共振,振幅最大.弹簧振子的固有频率为f
2,即自由振动时其频率为f
2
,所以选项CD错误.
思路分析：当物体的固有频率等于驱动力的频率时物体发生共振,振幅最大.
试题点评：本题考查共振，当物体的固有频率等于驱动力的频率时物体发生共振,
4.单摆小球的质量为m,摆长为l,摆角为θ(θ<10°),以平衡位置处重力势能为零,则此单摆的振幅为_________________,振动的总机械能为________________,摆球通过最低点时的速度为
________________.
【答案】l mgl(1-cosθ)
【解析】依据题意可知,单摆的机械能为:E=mgl(1-cosθ)
而单摆的回复力与离开平衡位置的位移的比例系数为:k=.
依据:E=kA2,解得A2===2l2(1-cosθ)
得:A=l
振动的总机械能为:E=mgl(1-cosθ)
,
设摆球通过最低点的速度为v
m
据机械能守恒定律得:E=mv2
即v===.
思路分析：根据题中信息可得单摆的机械能为:E=mgl(1-cosθ)，根据简谐运动的回复力公式可得比例系数为:k=，依据:E=kA2,解得A，根据机械能守恒可得E=mv2解得v
试题点评：本题结合功能关系，考查了单摆运动，注意过程中机械能守恒，以及E=kA2,
5.汽车在一条起伏不平的公路上行驶,路面上凸起处相隔距离大约都是16 cm,汽车车身装在弹簧上,当汽车以8 m/s的速度行驶时,车身起伏振动得最剧烈.则弹簧固有频率是多少?
="50" Hz
【答案】f
固
【解析】汽车前进时做受迫振动,每经过一个凸起受到一次驱动,其时间间隔为t== s=2×10-2 s
即驱动力的周期T=t=2×10-2 s
驱动力的频率f== Hz="50" Hz
="f=50" Hz.
因为此时车身起伏最剧烈,即发生共振,应有弹簧固有频率f
固
思路分析：根据公式t=先算出每经过一个凸起受到一次驱动,其时间间隔，则这个间隔为驱动力周期，所以可得时车身起伏最剧烈,即发生共振,应有弹簧固有频率
试题点评：当物体的固有频率等于驱动力的频率时物体发生共振,振幅最大
6.针对用单摆测重力加速度的实验,下面各种对实验误差的影响的说法中正确的是( )
A．在摆长和时间的测量中,时间的测量对实验误差影响较大
B．在摆长和时间的测量中,长度的测量对实验误差影响较大
C．将振动次数n记为(n+1),测算出的g值比当地的公认值偏大
D．将摆线长当作摆长,未加摆球的半径测算出的g值比当地的公认值偏大
【答案】AC
【解析】对于单摆重力加速度的实验,重力加速度表达式g=,由于与周期是平方关系,它若有误差,在平方后会更大,所以时间的测量影响更大些,选A.另外,如果振动次数多数了一次,会造成周期的测量值变小,重力加速度测量值变大,C也对;若摆长未加小球的半径,将使摆长的测量值变小,g值变小,D项错.
思路分析：根据公式g=去判断
试题点评：重力加速度公式g=是判断的依据，
7.某同学在做“用单摆测定重力加速度”的实验时，如果测得的g值偏小,可能的原因是( )
A．测摆线长时摆线拉得过紧
B．摆线上端悬点未固定,振动中出现松动使摆线长度增大了
C．开始计时时,迟按秒表
D．实验中误将49次全振动计为50次全振动【答案】B
【解析】因为g=,l
测<l
真
g
测
<g
真
,B正确.对于A:l
测
>l
真
,g
测
>g
真
对于C:T
测
<T
真
,g
测
>g
真
对于D:T
测<T
真
,g
测
>g
真
思路分析：根据公式g=判断误差原因
试题点评：实验结果的测得偏大偏小，公式g=是判断依据
8.一位同学用单摆做测定重力加速度的实验,他将单摆挂起后,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时,按下秒表开始计时,同时将此次通过最低点作为第一次,接着一直数到摆球第60次通过最低点时,按秒表停止计时,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=2π,算出g,将它作为实验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.
【解析】本题偏重实验操作中的注意事项.测摆长应测出摆球的重心到悬点的距离.要用游标卡尺测摆球直径d,摆长l等于“摆的长加d/2”.
测周期是关键,也是本题难点、易错点.题中所述从第1次到第60次通过最低点,经历的时间是(60-1)/2=29.5个周期,所以T=t/29.5.
在数据处理上,应分别对l和T测量多次,求出它们的平均值l和T,然后代入公式=4π2l/T2,求出的g值才可以作为实验最终结果.也可以测多次l和T,用g=4π2l/T2算出多个g值,再用
g=(g
1+g
2
+…+g
n
)/n求平均值.多次测量求平均值的目的是为了克服偶然误差.
思路分析：摆长等于摆线长与球半径之和；摆球每经过一次最低点，所需的时间为半个周期，所以经过60次则摆球振动了29.5个全振动；对于实验结果应多次测量求平均值，减小实验误差
试题点评：本题偏重实验操作中的注意事项.，一定要注意摆长，周期的测量，以及使用多次测量求平均值
9.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,用刻度尺的零刻线对准摆线的悬点,摆线竖直下垂,如图(甲)所示,那么单摆摆长是____________.如果测定了40次全振动的时间如图(乙)中秒表所示,那么秒表读数是___________ s.单摆的摆动周期是___________ s.
【答案】 0.874 0 m或87.40 cm 75.2 1.88
【解析】40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=;将所测得的l和T代入单摆的周期公式T=2π,算出g.单摆的摆长应等于测量值88.40 cm减掉摆球的半
径1 cm,得到87.40 cm.
思路分析：根据公式可得g=，摆长等于摆线长与球半径之和，我们以单摆通过最
低点时开始计时，这样摆球的速度大，误差小，
试题点评：本题考查了做“用单摆测定重力加速度”的实验时摆长、周期的测量，一定要注意摆长等于摆线与球半径之和，计时时从最低点计时，
10.在“用单摆测定重力加速度”的实验中，单摆的摆角应___________.从摆球经过_________开始计时,测出n次全振动的时间为t,用毫米刻度尺测出摆线长为l,用螺旋测微器测出摆球的直径为d.
(1)用上述物理量的符号写出测定重力加速度的一般表达式为g=______________.
(2)实验中某同学发现他测出的重力加速度值总是偏大,其原因可能是______________.
A．实验室处在高山上,离海平面太高
B．单摆所用的摆球太重
C．测出n次全振动的时间为t,误作为(n+1)次全振动的时间进行计算
D．以摆球直径与摆线之和作为摆长来计算
【答案】小于5°平衡位置(1)(2)CD
【解析】(1)因为g=①
T=,l′=(l+)代入①
得:g=.
(2)C正确,由于T
测<T
真
所以g
测>g
真
.
D正确:l
测=(l+d)>l
真
所以g
测>g
真
.
A错:高山上比海平面g小
g
测<g
真
.
B错:g与摆球质量无关.
思路分析：单摆的摆角应小于5°，此时单摆可看出简谐运动，以摆球经过平衡位置时开始计时此时的速度大，误差小。

根据单摆周期公式解出重力加速度表达式；根据公式g=来判断误差的
来源，
试题点评：本题考查了单摆的特点，根据周期公式计算重力加速度，以及根据重力加速度公式判读误差来源。