2021届新高考物理第一轮复习课时强化训练：探究单摆的运动、用单摆测定重力加速度(解析版)

2021届新高考物理第一轮复习课时强化训练

探究单摆的运动、用单摆测定重力加速度

一、选择题

1、在做“用单摆测定重力加速度”的实验中，有人提出以下几点建议，其中对提高测量结果精确度有利的是( )

A．适当加长摆线

B．质量相同、体积不同的摆球，应选用体积较大的

C．单摆偏离平衡位置的角度越大越好

D．当单摆经过平衡位置时开始计时，经过一次全振动后停止计时，用此时间间隔作为单摆振动的周期

解析：当适当加长摆线时，单摆的周期将增大，故可以减小周期测量的相对误差，A正确；质量相同，体积越大的摆球，所受的阻力会影响其做单摆运动，B错；单摆偏离平衡位置的角度不能超过10°，C 错；在D中，会增大周期测量的误差，D错．

答案：A

2、某同学做“用单摆测定重力加速度”的实验时，测得的重力加速度数值明显大于当地的重力加速度的实际值．造成这一情况的可能原因是( )

A．测量摆长时，把悬挂状态的摆线长当成摆长

B．测量周期时，当摆球通过平衡位置时启动秒表，此后摆球第30次

通过平衡位置时制动秒表，读出经历的时间为t，并由计算式T＝t

30

求得周期

C．开始摆动时振幅过小

D．所用摆球的质量过大

解析：由T＝2πl

g

得g＝

4π2

T2

l，g值偏大说明l偏大或T偏小．把

悬挂状态的摆线长当成摆长，会使l偏小，g值偏小，A错；摆球第

30次通过平衡位置时，实际上共完成15次全振动，周期T＝t

15

，误认为30次全振动，T变小引起g值明显偏大，B对；单摆周期与振幅和摆球质量无关，C、D错误．

答案：B

3、某实验小组在利用单摆测定当地重力加速度的实验中：小组成员在实验过程中有如下说法，其中正确的是（）

A．把单摆从平衡位置拉开30°的摆角，并在释放摆球的同时开始计时

B．测量摆球通过最低点100次的时间t，则单摆周期为t

100

C．用悬线的长度加摆球的直径作为摆长，代入单摆周期公式计算得

到的重力加速度值偏大

D ．选择密度较小的摆球，测得的重力加速度值误差较小

解析：单摆符合简谐运动的条件是最大偏角不超过10°，并从平衡

位置计时，故A 错误；若第一次过平衡位置计为“0”则周期T ＝t 50

，若第一次过平衡位置计为“1”则周期T ＝t 49.5

，B 错误；由T ＝2πL/g 得g ＝4π2L T2

，其中L 为摆长，即悬线长加摆球半径，若为悬线长加摆球直径，由公式知g 偏大，故C 正确；为了能将摆球视为质点和减少空气阻力引起的相对误差，应选密度较大体积较小的摆球，故D 错误．

答案：C

4、劲度系数为20 N/cm 的弹簧振子，它的振动图象如图所示，在图中A 点对应的时刻( )

A ．振子所受的弹力大小为0.5 N ，方向指向x 轴的负方向

B ．振子的速度方向指向x 轴的正方向

C ．在0～4 s 内振子做了1.75次全振动

D．在0～4 s内振子通过的路程为0.35 cm，位移为0

解析：由题图可知A在t轴上方，位移x＝0.25 cm，所以弹力F＝－kx＝－5 N，即弹力大小为5 N，方向指向x轴负方向，选项A不正确；过A点作图象的切线，该切线与x轴的正方向的夹角小于90°，切线斜率为正值，即振子的速度方向指向x轴的正方向，故选项B正确；t＝0、t＝4 s时刻振子的位移都是最大，且都在t轴的上方，在0～4 s内完成两次全振动，选项C错误；由于t＝0时刻和t＝4 s 时刻振子都在最大位移处，所以在0～4 s内振子的位移为零，又由于振幅为0.5 cm，在0～4 s内振子完成了2次全振动，所以在这段时间内振子通过的路程为2×4×0.5 cm＝4 cm，故选项D错误．综上，应选B.

答案：B

5．(多选)铺设铁轨时，每两根钢轨接缝处都必须留有一定的间隙，匀速运行的列车经过轨端接缝处时，车轮就会受到一次冲击．由于每一根钢轨长度相等，所以这个冲击力是周期性的，列车由于受到周期性的冲击力做受迫振动．普通钢轨长为12.6 m，列车的固有振动周期为0.315 s．下列说法正确的是( )

A．列车的危险速率为40 m/s

B．列车过桥需要减速，是为了防止列车与桥发生共振现象

C ．列车运行的振动频率和列车的固有频率总是相等的

D ．增加钢轨的长度有利于列车高速运行

解析：对于受迫振动，当驱动力的频率与固有频率相等时将发生共振

现象，所以列车的危险速率v ＝l T

＝40 m/s ，A 正确；为了防止共振现象发生，过桥时需要减速，B 正确；列车运行时的振动频率总等于驱

动力的频率，只有共振时才等于列车的固有频率，C 错误；由v ＝l T

可知，l 增大，T 不变，v 变大，所以D 正确．

答案：ABD

6．（多选）甲、乙两弹簧振子的振动图象如图所示，则可知( )

A ．两弹簧振子完全相同

B ．两弹簧振子所受回复力最大值之比F 甲∶F 乙＝2∶1

C ．振子甲速度为零时，振子乙速度最大

D ．振子的振动频率之比f 甲∶f 乙＝1∶2

解析：从图象中可以看出，两弹簧振子周期之比T 甲∶T 乙＝2∶1，得

频率之比f 甲∶f 乙＝1∶2，D 选项正确；弹簧振子周期与振子质量、

弹簧劲度系数k有关，周期不同，说明两弹簧振子不同，A错误；由于弹簧的劲度系数k不一定相同，所以两振子所受回复力(F＝－kx)的最大值之比F甲∶F乙不一定为2∶1，所以B错误；对简谐运动进行分析可知，在振子达到平衡位置时位移为零，速度最大，在振子到达最大位移处时，速度为零，从图象中可以看出，在振子甲到达最大位移处时，振子乙恰好到达平衡位置，所以C正确．

答案：CD

7．下表记录了某受迫振动的振幅随驱动力频率变化的关系，若该振动系统的固有频率为f固，则( )

A.f固＝60 Hz

B．60 Hz

C．50 Hz

D．以上三个都不对

解析：从如图所示的共振曲线，可判断出f驱与f固相差越大，受迫振