2.4单摆基础巩固练习（word版含答案）
文档属性
| 名称 | 2.4单摆基础巩固练习（word版含答案） |  | |
| 格式 | docx | ||
| 文件大小 | 604.6KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2022-01-22 06:58:29 | ||
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文档简介
2.4单摆基础巩固2021—2022学年高中物理人教版（2019）选择性必修第一册
一、选择题（共15题）
1．如图所示，为演示简谐振动的沙摆，已知摆长为l，沙筒的质量为m，沙子的质量为M，M>m，在沙子逐渐漏完的过程中，摆的周期（ ）
A．不变 B．先变大后变小
C．先变小后变大 D．逐渐变大
2．一个打磨得很光滑的凹镜，其曲面半径远大于曲面长度，将镜面水平放置，如图所示。现让一个小球（小球可视为质点）从镜边缘静止释放，小球在镜面上将作往复运动，以下说法中正确的是（ ）
A．小球质量越大，往复运动的周期越长
B．释放点离最低点距离越大，周期越短
C．凹镜曲面半径越大，周期越长
D．周期应由小球质量、释放点离平衡位置的距离，以及曲面半径共同决定
3．图甲是利用砂摆演示简谐运动图象的装置，当盛砂的漏斗下面的薄木板被水平匀速拉出时，做简谐运动的漏斗漏出的砂在板上形成的曲线显示出砂摆的振动位移随时间变化的关系。第一次以速度匀速拉动木板，图乙给出了砂摆振动的图线；第二次使该砂摆的振幅减半，再以速度匀速拉动木板，图丙给出了砂摆振动的图线。由此可知，砂摆两次振动的周期和以及拉动木板的速度和的关系是（ ）
A． B． C． D．
4．某研究性学习小组以秋千的摆动规律为研究课题。如图甲所示为研究所用的“模拟秋千”，秋千上固定了一只玩具兔。实验中测量了拴秋千的四根绳子长度的平均值l，并利用手机传感器记录了秋千摆动频率f。改变绳长，测出“多组f随l变化的数据，并描点绘图得如图乙所示的f-l图像。该研究小组通过分析图乙中的信息（ ）
A．可得出f与秋千摆角无关
B．可得出f与摆和玩具兔的总质量无关
C．可得出摆动过程中最大速度与秋千摆角有关
D．可尝试进一步绘制f与图像以探究f与l的定量关系
5．如图甲所示是演示简谐运动图像的装置，它由一根较长的细线和较小的沙漏组成。当沙漏摆动时，漏斗中的细沙均匀流出，同时匀速拉出沙漏正下方的木板，漏出的细沙在板上会形成一条曲线，这条曲线可以理解为沙漏摆动的振动图像。图乙是同一个沙漏分别在两块木板上形成的曲线（图中的虚线），已知P、Q分别是木板1上的两点，木板1、2的移动速度分别为v1、v2，则（ ）
A．P处堆积的细沙与Q处一样多
B．P处堆积的细沙比Q处少
C．v1∶v2=3∶4
D．v1∶v2=4∶3
6．单摆运动具有周期性，关于单摆周期，下列说法中正确的是( )
A．单摆的质量越大，回复力越大，周期越短
B．单摆周期与单摆所处的地理位置有关，与摆长无关
C．不同单摆放在同一地方，摆长越长的单摆的周期越长
D．若用单摆制成的座钟在张家口走时准确，则搬到深圳后不作任何调整走时仍准确
7．有一摆长为的单摆，悬点正下方某处有一小钉，当摆球经过平衡位置向左摆动时，摆线的上部将被小钉挡住，使摆长发生变化。现使摆球做微小幅度摆动，摆球从右边最高点至左边最高点运动过程的闪光照片如图所示（悬点和小钉未被摄入），为摆动中的最低点，已知每相邻两次闪光的时间间隔相等。由此可知，小钉与点的距离为（ ）
A． B． C． D．无法确定
8．关于单摆的说法，正确的是（ ）.
A．单摆摆球从平衡位置运动到正的最大位移处时的位移为A（A为振幅），从正的最大位移处运动到平衡位置时的位移为
B．单摆摆球的回复力等于摆球所受的合外力
C．单摆摆球的回复力是摆球重力沿运动轨迹切线方向的分力
D．单摆摆球经过平衡位置时加速度为零
9．某同学借鉴伽利略研究自由落体运动“冲淡重力”的方法，探究单摆周期与重力加速度的关系。让摆球在光滑斜面上运动，实验中应仅改变（ ）
A．斜面的倾角 B．摆球的质量
C．摆球的振幅 D．摆线的长度
10．如图所示，表面光滑、半径为R的圆弧形轨道AP与水平地面平滑连接，AP弧长为S，。半径为r的小球从A点静止释放，运动到最低点P时速度大小为v，重力加速度为g，则小球从A运动到P的时间是（ ）
A． B． C． D．
11．如图，是一段竖直放置的光滑圆弧轨道，相距的、两点等高、距轨道最低点的竖直高度为。一小滑块自点由静止释放并开始计时，其速率随时间变化的图像可能为（ ）
A． B．
C． D．
12．若单摆的摆长不变，摆球质量变为原来的2倍，摆球经过平衡位置时的速度变为原来的4倍，则该单摆振动的( )
A．频率变大，振幅变小
B．频率变小，振幅变大
C．频率不变，振幅变小
D．频率不变，振幅变大
13．图甲中的装置水平放置，将小球从平衡位置O拉到A后释放，小球在O点附近来回振动；图乙中被细绳拴着的小球由静止释放后可绕固定点来回摆动。若将上述装置安装在太空中的我国空间站内进行同样操作，下列说法正确的是（ ）
A．甲图中的小球将保持静止
B．甲图中的小球仍将来回振动
C．乙图中的小球仍将来回摆动
D．乙图中的小球将做匀速圆周运动
14．摆球质量相等的甲、乙两单摆悬挂点高度相同，其振动图象如图所示，选悬挂点所在水平面为重力势能的参考面，由图可知（ ）
A．甲、乙两单摆的摆长之比是
B．ta时刻甲、乙两单摆的摆角相等
C．tb时刻甲、乙两单摆的势能差最小
D．tc时刻甲、乙两单摆的速率相等
15．单摆在振动过程中，对摆球的分析正确的是 （ ）
A．摆球在最低点加速度为零 B．合外力方向始终与速度方向垂直
C．摆球在最高点合外力为零 D．摆球在任何位置加速度都不等于零
二、填空题（共4题）
16．如图所示，ACB为光滑弧形槽，弧形槽半径为R，C为弧形槽最低点，R远大于AB的弧长．甲球从弧形槽的球心处自由下落，乙球从A点由静止释放，则两球第1次到达C点的时间之比为___________；在圆弧的最低点C的正上方h处由静止释放小球甲，让其自由下落，同时将乙球从圆弧左侧由静止释放，若在乙球第2次通过C点时，甲、乙两球相遇，则甲球下落的高度是____________．（不计空气阻力，不考虑甲球的反弹）
17．升降机中有一单摆,若当它随升降机匀速上升时,它的摆动周期是2s;则当它随升降机以3g/4的加速度减速上升时,周期是_____s;当它随升降机以3g的加速度加速上升时,周期是______s.
18．一个摆长为l的单摆，摆球质量为m，带负电，电荷量为q．如果此单摆在电场强度为E、方向竖直向下的匀强电场中做简谐振动，此时这个单摆的振动周期________．
19．有两个同学利用假期分别去参观北大和南大的物理实验室，各自在那里利用先进的DIS系统较准确地探究了“单摆的周期T与摆长L的关系”，他们通过校园网交换实验数据，并由计算机绘制了T2-L图象，如图甲所示。去北大的同学所测实验结果对应的图线是___（选填“A”或“B”）。另外，在南大做探究的同学还利用计算机绘制了在南大实验室摆动的两种摆长的振动图象（如图乙），由图可知，两单摆摆长之比=____。
三、综合题（共4题）
20．在“探究单摆的周期与摆长的关系”实验中，某同学准备好相关实验器材后，把单摆从平衡位置拉开一个很小的角度后释放，同时按下秒表开始计时，当单摆再次回到释放位置时停止计时，将记录的这段时间作为单摆的周期．以上操作中有不妥之处，请对其中两处加以改正．
21．如图所示，水平向左电场中有一半径较大的光滑绝缘圆弧轨道，轨道上有一带电量为+q，质量为m的小球，小球能静止于A处。已知电场强度，轨道半径为R，试求:
（1）当小球静止时对轨道的压力。
（2）若使小球在轨道上偏离A处少许，释放后小球运动的周期。
22．一单摆在山顶时测得其振动周期为T，将该单摆移到山脚下（海平面处）测得其周期减小了ΔT，设地球半径为R0，不考虑温度变化，求山的高度H表达式
23．如图甲所示，摆球在竖直平面内做简谐运动，通过力传感器测量摆线拉力F，F的大小随时间t变化规律如图乙所示，摆球经过最低点时的速度大小v＝m/s，忽略阻力，取g＝10m/s2，π2≈g，求：
（1）单摆的摆长L；
（2）摆球的质量m；
参考答案
1．B
2．C
3．B
4．D
5．C
6．C
7．A
8．C
9．A
10．B
11．A
12．D
13．B
14．A
15．D
16．
17．4 1
18．
19．B
20．计时起点应选择在平衡位置处；应测量小球完成30～50次全振动的时间，再计算周期为宜．
21．（1）；（2）
22．
23．（1）1m；（2）0.2kg
一、选择题（共15题）
1．如图所示，为演示简谐振动的沙摆，已知摆长为l，沙筒的质量为m，沙子的质量为M，M>m，在沙子逐渐漏完的过程中，摆的周期（ ）
A．不变 B．先变大后变小
C．先变小后变大 D．逐渐变大
2．一个打磨得很光滑的凹镜，其曲面半径远大于曲面长度，将镜面水平放置，如图所示。现让一个小球（小球可视为质点）从镜边缘静止释放，小球在镜面上将作往复运动，以下说法中正确的是（ ）
A．小球质量越大，往复运动的周期越长
B．释放点离最低点距离越大，周期越短
C．凹镜曲面半径越大，周期越长
D．周期应由小球质量、释放点离平衡位置的距离，以及曲面半径共同决定
3．图甲是利用砂摆演示简谐运动图象的装置，当盛砂的漏斗下面的薄木板被水平匀速拉出时，做简谐运动的漏斗漏出的砂在板上形成的曲线显示出砂摆的振动位移随时间变化的关系。第一次以速度匀速拉动木板，图乙给出了砂摆振动的图线；第二次使该砂摆的振幅减半，再以速度匀速拉动木板，图丙给出了砂摆振动的图线。由此可知，砂摆两次振动的周期和以及拉动木板的速度和的关系是（ ）
A． B． C． D．
4．某研究性学习小组以秋千的摆动规律为研究课题。如图甲所示为研究所用的“模拟秋千”，秋千上固定了一只玩具兔。实验中测量了拴秋千的四根绳子长度的平均值l，并利用手机传感器记录了秋千摆动频率f。改变绳长，测出“多组f随l变化的数据，并描点绘图得如图乙所示的f-l图像。该研究小组通过分析图乙中的信息（ ）
A．可得出f与秋千摆角无关
B．可得出f与摆和玩具兔的总质量无关
C．可得出摆动过程中最大速度与秋千摆角有关
D．可尝试进一步绘制f与图像以探究f与l的定量关系
5．如图甲所示是演示简谐运动图像的装置，它由一根较长的细线和较小的沙漏组成。当沙漏摆动时，漏斗中的细沙均匀流出，同时匀速拉出沙漏正下方的木板，漏出的细沙在板上会形成一条曲线，这条曲线可以理解为沙漏摆动的振动图像。图乙是同一个沙漏分别在两块木板上形成的曲线（图中的虚线），已知P、Q分别是木板1上的两点，木板1、2的移动速度分别为v1、v2，则（ ）
A．P处堆积的细沙与Q处一样多
B．P处堆积的细沙比Q处少
C．v1∶v2=3∶4
D．v1∶v2=4∶3
6．单摆运动具有周期性，关于单摆周期，下列说法中正确的是( )
A．单摆的质量越大，回复力越大，周期越短
B．单摆周期与单摆所处的地理位置有关，与摆长无关
C．不同单摆放在同一地方，摆长越长的单摆的周期越长
D．若用单摆制成的座钟在张家口走时准确，则搬到深圳后不作任何调整走时仍准确
7．有一摆长为的单摆，悬点正下方某处有一小钉，当摆球经过平衡位置向左摆动时，摆线的上部将被小钉挡住，使摆长发生变化。现使摆球做微小幅度摆动，摆球从右边最高点至左边最高点运动过程的闪光照片如图所示（悬点和小钉未被摄入），为摆动中的最低点，已知每相邻两次闪光的时间间隔相等。由此可知，小钉与点的距离为（ ）
A． B． C． D．无法确定
8．关于单摆的说法，正确的是（ ）.
A．单摆摆球从平衡位置运动到正的最大位移处时的位移为A（A为振幅），从正的最大位移处运动到平衡位置时的位移为
B．单摆摆球的回复力等于摆球所受的合外力
C．单摆摆球的回复力是摆球重力沿运动轨迹切线方向的分力
D．单摆摆球经过平衡位置时加速度为零
9．某同学借鉴伽利略研究自由落体运动“冲淡重力”的方法，探究单摆周期与重力加速度的关系。让摆球在光滑斜面上运动，实验中应仅改变（ ）
A．斜面的倾角 B．摆球的质量
C．摆球的振幅 D．摆线的长度
10．如图所示，表面光滑、半径为R的圆弧形轨道AP与水平地面平滑连接，AP弧长为S，。半径为r的小球从A点静止释放，运动到最低点P时速度大小为v，重力加速度为g，则小球从A运动到P的时间是（ ）
A． B． C． D．
11．如图，是一段竖直放置的光滑圆弧轨道，相距的、两点等高、距轨道最低点的竖直高度为。一小滑块自点由静止释放并开始计时，其速率随时间变化的图像可能为（ ）
A． B．
C． D．
12．若单摆的摆长不变，摆球质量变为原来的2倍，摆球经过平衡位置时的速度变为原来的4倍，则该单摆振动的( )
A．频率变大，振幅变小
B．频率变小，振幅变大
C．频率不变，振幅变小
D．频率不变，振幅变大
13．图甲中的装置水平放置，将小球从平衡位置O拉到A后释放，小球在O点附近来回振动；图乙中被细绳拴着的小球由静止释放后可绕固定点来回摆动。若将上述装置安装在太空中的我国空间站内进行同样操作，下列说法正确的是（ ）
A．甲图中的小球将保持静止
B．甲图中的小球仍将来回振动
C．乙图中的小球仍将来回摆动
D．乙图中的小球将做匀速圆周运动
14．摆球质量相等的甲、乙两单摆悬挂点高度相同，其振动图象如图所示，选悬挂点所在水平面为重力势能的参考面，由图可知（ ）
A．甲、乙两单摆的摆长之比是
B．ta时刻甲、乙两单摆的摆角相等
C．tb时刻甲、乙两单摆的势能差最小
D．tc时刻甲、乙两单摆的速率相等
15．单摆在振动过程中，对摆球的分析正确的是 （ ）
A．摆球在最低点加速度为零 B．合外力方向始终与速度方向垂直
C．摆球在最高点合外力为零 D．摆球在任何位置加速度都不等于零
二、填空题（共4题）
16．如图所示，ACB为光滑弧形槽，弧形槽半径为R，C为弧形槽最低点，R远大于AB的弧长．甲球从弧形槽的球心处自由下落，乙球从A点由静止释放，则两球第1次到达C点的时间之比为___________；在圆弧的最低点C的正上方h处由静止释放小球甲，让其自由下落，同时将乙球从圆弧左侧由静止释放，若在乙球第2次通过C点时，甲、乙两球相遇，则甲球下落的高度是____________．（不计空气阻力，不考虑甲球的反弹）
17．升降机中有一单摆,若当它随升降机匀速上升时,它的摆动周期是2s;则当它随升降机以3g/4的加速度减速上升时,周期是_____s;当它随升降机以3g的加速度加速上升时,周期是______s.
18．一个摆长为l的单摆，摆球质量为m，带负电，电荷量为q．如果此单摆在电场强度为E、方向竖直向下的匀强电场中做简谐振动，此时这个单摆的振动周期________．
19．有两个同学利用假期分别去参观北大和南大的物理实验室，各自在那里利用先进的DIS系统较准确地探究了“单摆的周期T与摆长L的关系”，他们通过校园网交换实验数据，并由计算机绘制了T2-L图象，如图甲所示。去北大的同学所测实验结果对应的图线是___（选填“A”或“B”）。另外，在南大做探究的同学还利用计算机绘制了在南大实验室摆动的两种摆长的振动图象（如图乙），由图可知，两单摆摆长之比=____。
三、综合题（共4题）
20．在“探究单摆的周期与摆长的关系”实验中，某同学准备好相关实验器材后，把单摆从平衡位置拉开一个很小的角度后释放，同时按下秒表开始计时，当单摆再次回到释放位置时停止计时，将记录的这段时间作为单摆的周期．以上操作中有不妥之处，请对其中两处加以改正．
21．如图所示，水平向左电场中有一半径较大的光滑绝缘圆弧轨道，轨道上有一带电量为+q，质量为m的小球，小球能静止于A处。已知电场强度，轨道半径为R，试求:
（1）当小球静止时对轨道的压力。
（2）若使小球在轨道上偏离A处少许，释放后小球运动的周期。
22．一单摆在山顶时测得其振动周期为T，将该单摆移到山脚下（海平面处）测得其周期减小了ΔT，设地球半径为R0，不考虑温度变化，求山的高度H表达式
23．如图甲所示，摆球在竖直平面内做简谐运动，通过力传感器测量摆线拉力F，F的大小随时间t变化规律如图乙所示，摆球经过最低点时的速度大小v＝m/s，忽略阻力，取g＝10m/s2，π2≈g，求：
（1）单摆的摆长L；
（2）摆球的质量m；
参考答案
1．B
2．C
3．B
4．D
5．C
6．C
7．A
8．C
9．A
10．B
11．A
12．D
13．B
14．A
15．D
16．
17．4 1
18．
19．B
20．计时起点应选择在平衡位置处；应测量小球完成30～50次全振动的时间，再计算周期为宜．
21．（1）；（2）
22．
23．（1）1m；（2）0.2kg