答案:
C
8.(多选)如图甲所示,弹簧振子以O点为平衡位置,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()
A.t=0.8s时,振子的速度方向向左
B.t=0.2s时,振子在O点右侧6cm处
C.t=0.4s和t=1.2s时,振子的加速度完全相同
D.t=0.4s到t=0.8s的时间内,振子的速度逐渐减小
解析:
从t=0.8s时起,再过一段微小时间,振子的位移为负值,因为取向右为正方向,故t=0.8s时,速度方向向左,A正确;由题中图象得振子的位移表达式为x=12sin
tcm,故t=0.2s时,x=6
cm,故B错误;t=0.4s和t=1.2s时,振子的位移方向相反,由a=
知,加速度方向相反,C错误;t=0.4s到t=0.8s的时间内,振子的位移逐渐变小,故振子逐渐靠近平衡位置,其速度逐渐变大,故D错误.
答案:
A
二、非选择题
9.在“用单摆测重力加速度”的实验中,
(1)为了比较准确地测量出当地的重力加速度值,应选用下列器材中的________。
(选填器材前的字母)
A.长1m左右的细绳;
B.长30cm左右的细绳;
C.直径2cm的实心钢球;
D.直径2cm的空心木球;
E.秒表; F.时钟;
G.厘米刻度尺;
H.毫米刻度尺。
(2)某同学测出不同摆长时对应的周期T,作出T2L图线,如图所示,再利用图线上相距较远的两点A、B的坐标(x1,y1)、(x2,y2),可求得g=________。
解析:
(1)摆线要用不易伸长的细绳,长度约为1m,选A;小球应是密度较大、直径较小的实心金属球,选C;计时仪器宜选用秒表E;测摆长应该用毫米刻度尺H。
(2)由T=2π
可知g=4π2
=4π2
,利用图线上两个相距较远的点的坐标可求得g=4π2
。
答案:
(1)ACEH
(2)4π2
10.如图甲是一个单摆振动的情形,O是它的平衡位置,B、C是摆球所能到达的最远位置.设向右为正方向.图乙是这个单摆的振动图象.根据图象回答:
(1)单摆振动的频率是多大?
(2)开始时摆球在何位置?
(3)若当地的重力加速度为10m/s2,这个摆的摆长是多少?
解析:
(1)由题图乙知周期T=0.8s,则频率f=
=1.25Hz.
(2)由题图乙知,零时刻摆球在负向最大位移处,因向右为正方向,所以开始时摆球在B点.
(3)由T=2π
得l=
=0.16m.
答案:
(1)1.25Hz
(2)B点 (3)0.16m
11.
(1)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=________。
若已知摆球直径为2.00cm,让刻度尺的零刻度线对准摆线的悬点,摆线竖直下垂,如图甲所示,则单摆摆长是________m。
若测定了40次全振动的时间为75.2s,计算可得单摆周期是________s。
(2)为了提高测量精度,需多次改变l值,并测得相应的T值。
现将测得的六组数据标示在以l为横坐标,以T2为纵坐标的坐标系上(如图乙所示),即图中用“·”表示的点,则:
①单摆做简谐运动应满足的条件是_____________。
②根据图中给出的数据点作出T2和l的关系图线,根据图线可求出g=________m/s2(结果保留两位有效数字)。
解析:
(1)由T=2π
,可知g=
。
由题图甲可知:
摆长l=(88.50-1.00)cm=87.50cm=0.8750m。
单摆周期T=
=1.88s。
(2)①单摆做简谐运动应满足的条件是摆线偏离平衡位置的夹角小于5°。
②T2和l的关系图线如图所示,直线斜率k=
≈4.0,由g=
=
,可得g≈9.9m/s2。
答案:
(1)
0.8750 1.88
(2)①摆线偏离平衡位置的夹角小于5° ②见解析图 9.9
12.在“用单摆测定重力加速度”的实验中:
(1)摆动时偏角满足的条件是偏角小于5°,为了减小测量周期的误差,计时开始时,摆球应是经过最________(填“高”或“低”)点的位置,且用停表测量单摆完成多次全振动所用的时间,求出周期。
图甲中停表示数为一单摆全振动50次所用的时间,则单摆振动周期为________。
(2)用最小刻度为1mm的刻度尺测摆长,测量情况如图乙所示。
O为悬挂点,从图乙中可知单摆的摆长为________m。
(3)若用L表示摆长,T表示周期,那么重力加速度的表达式为g=________。
(4)考虑到单摆振动时空气浮力的影响后,学生甲说:
“因为空气浮力与摆球重力方向相反,它对球的作用相当于重力加速度变小,因此振动周期变大。
”学生乙说:
“浮力对摆球的影响好像用一个轻一些的摆球做实验,因此振动周期不变”,这两个学生中________。
A.甲的说法正确
B.乙的说法正确
C.两学生的说法都是错误的
解析:
(1)摆球经过最低点时小球速度最大,容易观察和计时;图甲中停表的示数为1.5min+12.5s=102.5s,则周期T=
s=2.05s。
(2)从悬点到球心的距离即为摆长,可得L=0.9980m。
(3)由单摆周期公式T=2π
可得g=
。
(4)由于受到空气浮力的影响,小球的质量没变而相当于小球所受重力减小,即等效重力加速度减小,因而振动周期变大,选项A正确。
答案:
(1)低 2.05s
(2)0.9980
(3)
(4)A
13.用单摆测定重力加速度的实验装置如图所示。
(1)测出悬点O到小球球心的距离(摆长)l及单摆完成n次全振动所用的时间t,则重力加速度g=________(用l、n、t表示)。
(2)下表是某同学记录的3组实验数据,并做了部分计算处理。
组 次
1
2
3
摆长l/cm
80.00
90.00
100.00
50次全振动时间t/s
90.0
95.5
100.5
振动周期T/s
1.80
1.91
重力加速度g/(m·s-2)
9.74
9.73
请计算出第3组实验中的T=______s,g=______m/s2。
(3)用多组实验数据作出T2l图像,也可以求出重力加速度g。
已知三位同学作出的T2l图线的示意图如图中的a、b、c所示,其中a和b平行,b和c都过原点,图线b对应的g值最接近当地重力加速度的值。
则相对于图线b,下列分析正确的是________(选填选项前的字母)。
A.出现图线a的原因可能是误将悬点到小球下端的距离记为摆长l
B.出现图线c的原因可能是误将49次全振动记为50次
C.图线c对应的g值小于图线b对应的g值
解析:
(1)由T=
,T=2π
得g=
。
(2)T=
=
s=2.01s,
g=
=
m/s2≈9.76m/s2。
(3)b图线为正确图线,a图线与b图线相比,测量的周期相同时,摆长短,说明测量摆长偏小,A错误;c图线与b图线相比,测量摆长相同时,周期偏小,可能出现的原因是多记了全振动次数,所以B正确;由T=2π
得T2=
l,图线斜率小,说明g偏大,故C错误。
答案:
(1)
(2)2.01 9.76 (3)B
14、
(1)在“探究单摆周期与摆长的关系”实验中,两位同学用游标卡尺测量小球的直径的操作如图甲、乙所示。
测量方法正确的是________(选填“甲”或“乙”)。
(2)实验时,若摆球在垂直纸面的平面内摆动,为了将人工记录振动次数改为自动记录振动次数,在摆球运动的最低点的左、右两侧分别放置一激光光源与光敏电阻,如图丙所示。
光敏电阻与某一自动记录仪相连,该仪器显示的光敏电阻阻值R随时间t的变化图线如图丁所示,则该单摆的周期为____________。
若保持悬点到小球顶点的绳长不变,改用直径是原小球直径2倍的另一小球进行实验,则该单摆的周期将__________(选填“变大”“不变”或“变小”),图丁中的Δt将__________(选填“变大”“不变”或“变小”)。
解析:
(1)游标卡尺应该用两外测量爪对齐的地方测量物体,正确的是乙。
(2)一个周期内小球两次经过最低点,使光敏电阻的阻值发生变化,由题图丁可得,周期为t1+2t0-t1=2t0;改用直径大的小球后,摆长变长,根据T=2π
可知,周期变大;小球的直径比原小球大,每次经过最低点时小球的挡光时间变长,即Δt变大。
答案:
(1)乙
(2)2t0 变大 变大