2022年高考物理 機(jī)械振動(dòng)——單擺專題知識點(diǎn)梳理 新人教版

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1、2022年高考物理 機(jī)械振動(dòng)——單擺專題知識點(diǎn)梳理 新人教版 ●知識點(diǎn)梳理 1.單擺:細(xì)線的一端固定在懸點(diǎn),另一端拴一個(gè)小球,忽略線的伸縮和質(zhì)量且球的直徑比細(xì)線短得多的裝置叫單擺.在實(shí)際擺中如果懸掛小球的細(xì)線的伸縮量和質(zhì)量很小,可以忽略,細(xì)線的長度又比擺球的直徑大得多時(shí),才能將其理想化為單擺。單擺在擺動(dòng)時(shí)的擺角θ<5°(或偏角θ<10°)時(shí),擺球的運(yùn)動(dòng)才是簡諧振動(dòng)。 2.單擺的周期公式: 注:①單擺的擺長L是指懸點(diǎn)到球心間的距離. ②單擺的振動(dòng)周期跟擺球的質(zhì)量無關(guān),只與擺長和所在處的重力加速度g有關(guān). ③單擺做簡諧運(yùn)動(dòng)的條件是偏角α<10°,且周期與振幅

2、無關(guān). 3.課外補(bǔ)充——秒擺 周期T= s的單擺稱為秒擺,由得,若,則秒擺的擺長L約為 m. ●難點(diǎn)突破 1.等效擺長: 擺球到擺動(dòng)圓弧的圓心之間的距離。如圖所示,等效擺長為 ,而不是擺線L的長度(小球半徑忽略)。 2.等效重力加速度: 如果單擺不在豎直平面內(nèi)擺動(dòng),而是在一個(gè)斜面上擺動(dòng),如圖所示,此擺公式中的“重力加速度”位置的數(shù)值應(yīng)該變?yōu)榱薵′=g sinα,即此擺的周期表達(dá)式為;如果單擺處在海拔較高的位置上,加速度應(yīng)該由或等公式來確定;如果單擺處于起動(dòng)或制動(dòng)中的電梯里,若電梯的加速度豎直向上,則g′=g+a。 若加速度豎直向下,則g′=g-a。 那

3、么計(jì)算等效重力加速度g′的方法是什么呢? 3、利用單擺測重力加速度 公式: ( 、 L= ) ●專題訓(xùn)練 1.把實(shí)際的擺看作單擺的條件是( ) ①細(xì)線的伸縮可以忽略;②小球的質(zhì)量可以忽略;③細(xì)線的質(zhì)量可以忽略;④小球的直徑比細(xì)線的長度小得多;⑤小球的最大偏角足夠小 A.①②③④⑤ B.①②③④ C.①③④ D.②③④⑤ 2.下列有關(guān)單擺運(yùn)動(dòng)過程中受力的說法中,正確的是( ) A.回復(fù)力是重力和擺線拉力的合力 B.回復(fù)力

4、是重力沿圓弧方向的一個(gè)分力 C.單擺過平衡位置時(shí)合力為零 D.回復(fù)力是擺線拉力的一個(gè)分力 3.單擺運(yùn)動(dòng)到達(dá)其平衡位置時(shí),擺球所受回復(fù)力的方向或數(shù)值正確的是( ) A.指向地面 B.指向懸點(diǎn) C.?dāng)?shù)值為零 D.垂直于擺線 4.甲、乙兩個(gè)單擺擺長相等,將兩個(gè)單擺的擺球由平衡位置拉開,使擺角α甲>α乙,(α甲、α乙都小于10°)由靜止開始釋放,則( ) A.甲先到達(dá)平衡位置 B.乙先到達(dá)平衡位置 C.甲、乙同時(shí)到達(dá)平衡位置 D.無法判斷 5.將秒擺(周期為2 s)的周期變?yōu)? s,下列措施可行的是

5、( ) A.將擺球的質(zhì)量減半 B.振幅減半 C.?dāng)[長減半 D.?dāng)[長減為原來的 6.一個(gè)單擺從甲地移至乙地,,其振動(dòng)變慢了,其原因和調(diào)整的方法應(yīng)為( ) A.g甲>g乙,將擺長縮短 B.g甲>g乙,將擺長加長 C.g甲<g乙,將擺長加長 D.g甲<g乙,將擺長縮短 7.長為L的單擺,周期為T,若將它的擺長增加2 m,周期變?yōu)?T,則L長為( ) A、 B、 C、 D、 8.?dāng)[長為的單擺做簡諧運(yùn)動(dòng),若從某時(shí)

6、刻開始計(jì)時(shí)(取作),當(dāng)運(yùn)動(dòng)至?xí)r,擺球具有負(fù)向最大速度,則單擺的振動(dòng)圖象為下圖中的( ) t / s x / cm t / s x / cm t / s x / cm t / s x / cm A B C D 9.如圖所示為一雙線擺,它是在水平天花板上用兩根等長細(xì)繩懸掛一小球構(gòu)成的,繩的質(zhì)量可忽略。設(shè)圖中的L和α為已知量,當(dāng)小球垂直于紙面作小幅振動(dòng)時(shí),它的周期為 。 題10圖 1.0 2.0 x / cm t / s -3

7、 3 0.5 L α α 題9圖 10.如圖所示為一單擺及其振動(dòng)圖象,由圖回答: (1)單擺的振幅為 ,頻率為 ,擺長約為 ()。 (2)振動(dòng)圖象中,第一個(gè)周期內(nèi)加速度為正,并與速度同方向的時(shí)間范圍是 ,勢能先減小后增大的時(shí)間范圍是 . 11.在做“用單擺測定重力加速度”的實(shí)驗(yàn)中,下列測量儀器中本實(shí)驗(yàn)必須的是( ) A.帶毫米刻度的米尺 B.天平 C.游標(biāo)卡尺 D.秒表 12.在做“用單擺測定重力加速度”的實(shí)驗(yàn)中, (1)需測量的物理量是

8、 。實(shí)驗(yàn)中重力加速度的計(jì)算公式是: 。 (2)提供如下的實(shí)驗(yàn)步驟,把你認(rèn)為正確的做法按合理的操作順序排列 。 A.用天平測出金屬球的質(zhì)量; B.單擺懸掛前,先測出線長再加上小球的半徑就是擺長; C.先把單擺懸掛起來,測出懸掛點(diǎn)到小球中心的距離; D.把小球拉開一個(gè)很小的角度; E.當(dāng)擺球經(jīng)過平衡位置時(shí),開始啟動(dòng)秒表,并計(jì)為第一次,當(dāng)擺球第n次從同一方向通過平衡位置時(shí)按停秒表,若秒表讀數(shù)為t,則單擺周期為 F.當(dāng)擺球經(jīng)過平衡位置時(shí),開始啟動(dòng)秒

9、表,并計(jì)為第一次,當(dāng)擺球第(n+1)次從同一方向通過平衡位置時(shí)按停秒表,若秒表讀數(shù)為t,則單擺周期為 G.代入公式,求出重力加速度g ; H.改變擺線的長度,再重復(fù)實(shí)驗(yàn)兩次,求出重力加速度g的平均值。 13.在做“用單擺測定重力加速度”的實(shí)驗(yàn)中,下列說法中正確的是( ) A.如果有兩個(gè)大小相等且都帶孔的鐵球和木球,應(yīng)選用鐵球 B.?dāng)[角不應(yīng)超過10o C.為便于改變擺長,可將擺線的一頭繞在鐵架臺上的圓桿上以代替鐵夾 D.測量擺長時(shí),應(yīng)用力拉緊擺線 14.在做“用單擺測定重力加速度”的實(shí)驗(yàn)中,需測定單擺的周期,為了減小周期測量的誤差,應(yīng)測定( ) A.單擺完成一次全振

10、動(dòng)的時(shí)間,并在擺球到達(dá)最大位移處開始計(jì)時(shí) B.單擺完成多次全振動(dòng)的時(shí)間,并在擺球到達(dá)最大位移處開始計(jì)時(shí) C.單擺完成一次全振動(dòng)的時(shí)間,并在擺球到達(dá)平衡位置時(shí)開始計(jì)時(shí) D.單擺完成多次全振動(dòng)的時(shí)間,并在擺球到達(dá)平衡位置時(shí)開始計(jì)時(shí) 15.在做“用單擺測定重力加速度”的實(shí)驗(yàn)中,供選用的器材有: A、帶夾子的鐵架臺 B、帶小孔的實(shí)心木球 C、帶小孔的實(shí)心鐵球 D、秒表 E、長約1 m的細(xì)線 F、長約10 cm的細(xì)線 G、毫米刻度的米尺 H、游標(biāo)卡尺 I、螺旋測微器 L、天平 為使實(shí)驗(yàn)誤差減小,應(yīng)選用

11、 。 16.如圖所示,用單擺測定重力加速度,其中L0、d、n、t分別表示實(shí)驗(yàn)時(shí)已測得的數(shù)據(jù)。 懸線長度(m) 擺球直徑(m) 全振動(dòng)次數(shù) 完成n次全振動(dòng)的時(shí)間(s) L0 d n t 根據(jù)這些數(shù)據(jù)可以算出: (1)單擺的擺長L= ; (2)單擺的周期T= ; (3)當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣萭= 17.如圖所示是甲、乙兩個(gè)單擺做簡諧運(yùn)動(dòng)的圖象。 (1)甲、乙兩個(gè)單擺的擺長之比是多少? (2)以向右的方向作為擺球偏離平衡位置的

12、位移的正方向,從t=0起,乙第一次到達(dá)右方最大位移處時(shí),甲振動(dòng)到了 位置向 方向運(yùn)動(dòng) ●能力提升 1、如圖9-4-7所示,兩單擺擺長相同,平衡時(shí)兩擺球剛好接觸.現(xiàn)將擺球A在兩擺線所在平面內(nèi)向左拉開一小角度后釋放,碰撞后,兩擺球分開各自做簡諧運(yùn)動(dòng),以分別表示擺球A、B的質(zhì)量,則( ). A.如果沒mA>mB,下一次碰撞將發(fā)生在平衡位置右側(cè) B.如果mA<mB,下一次碰撞將發(fā)生在平衡位置左側(cè) C.無論兩球的質(zhì)量之比是多少,下一次碰撞都不可能在平衡位置右側(cè) D.無論兩球的質(zhì)量之比是多少,下一次碰撞都不可能在平衡位置左側(cè) 2

13、、一個(gè)單擺的長為l,在其懸點(diǎn)O的正下方0.19l處有一釘子P,再將擺球向左拉開到A,使擺線偏角α<10°,放手使其擺動(dòng),求此單擺的振動(dòng)周期. 3、圖9-4-6所示的光滑圓弧槽AB,它的圓心O在槽的正上方,圓弧半徑為R,已知.現(xiàn)同時(shí)在O處和A處自由釋放兩個(gè)很小的小球,前者自由下落,后者沿槽滾動(dòng),則后者到達(dá)槽最低點(diǎn)的時(shí)間是前者所用時(shí)間的多少倍? 4、如圖所示,光滑的圓弧槽的半徑為R(R>>弧MN),A為弧形槽的最低點(diǎn),小球B放在A點(diǎn)正上方離A點(diǎn)的高度為h ,小球C放在M點(diǎn),同時(shí)釋放兩球,使兩球正好在A點(diǎn)相碰,則h應(yīng)為多大? M N A C

14、B h 題12圖 5.下面是用單擺測定重力加速度實(shí)驗(yàn)中獲得的有關(guān)數(shù)據(jù): 擺長 0.5 0.6 0.8 1.1 周期 2.2 2.5 3.2 4.5 ①利用上述數(shù)據(jù)在坐標(biāo)圖(右圖)中描出圖線; ②利用圖線(取)求出重力加速度。 6.在做“用單擺測定重力加速度”的實(shí)驗(yàn)時(shí),用擺長l和周期T計(jì)算重力加速度的公式是:g= 。如果已知擺球直徑為2.0cm,讓刻度尺的零點(diǎn)對準(zhǔn)擺線的懸點(diǎn),擺線豎直下垂,如圖所示,那么單擺擺長是 。如果測定了40次全振動(dòng)的時(shí)間,如圖中秒表所示,那么秒表讀數(shù)是 s,單擺的周期 是 s。 為了提高測量精度,需多次改變L的值并測得相應(yīng)的T值.現(xiàn)測得的六組數(shù)據(jù)標(biāo)示在以L為橫坐標(biāo)、T為縱坐標(biāo)的坐標(biāo)紙上,即圖中用“”表示的點(diǎn)。根據(jù)圖中的數(shù)據(jù)點(diǎn)作出T2與L的關(guān)系圖線.

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