2.3单摆基础巩固-2021-2022学年高二上学期物理鲁科版（2019）选择性必修第一册(word含答案)

2.3单摆基础巩固2021—2022学年高中物理鲁科版（2019）选择性必修第一册
一、选择题（共15题）
1．下列说法正确的是（ ）
A．一弹簧振子沿水平方向做简谐运动，则该振子所做的运动是匀变速直线运动．
B．在某地的单摆，若摆长不变，当摆球的质量增加、摆球经过平衡位置时的速度减小时，单摆做简谐运动的频率将不变，振幅将变小．
C．做简谐运动的物体，每次经过同一位置时，速度一定相同．
D．单摆在周期性外力作用下振动时，若外力的频率增大，则单摆的振幅就越大．
2．甲、乙两单摆在同一地点做简谐运动的图象如图，由图可知（ ）
A．甲和乙的摆长不一定相等
B．甲的摆球质量较小
C．甲的摆角大于乙的摆角
D．摆到平衡位置时，甲和乙摆线所受的拉力不可能相等
3．如图所示演示装置，一根张紧的水平绳上挂着5个单摆，其中A、D摆长相同．先使A摆摆动，其余各摆也摆动起来，可以发现
A．C摆振动的周期最长 B．B摆振动的周期最短
C．各摆摆动的周期均与A摆相同 D．D摆的振幅最小
4．一单摆做小角度摆动，其振动图像如图所示，以下说法正确的是（ ）.
A．t1时刻摆球速度最大，悬线对它的拉力最小
B．时刻摆球速度为零，悬线对它的拉力最小
C．时刻摆球速度为零，悬线对它的拉力最大
D．时刻摆球速度最大，悬线对它的拉力最大
5．在盛沙的漏斗下面放一木板，让漏斗左右摆动起来，同时其中细沙匀速流出，经历一段时间后，观察木板上沙子的堆积情况，则沙堆的剖面应是下图中的（　　）
A． B．
C． D．
6．、将秒摆（周期为2 s）的周期变为1 s，下列措施可行的是（ ）
A．将摆球的质量减半 B．振幅减半 C．摆长减为原来的1/4 D．摆长减半
7．将一单摆向左拉至水平标志线上，从静止释放，当摆球运动到最低点时，摆线碰到障碍物，摆球继续向右摆动，用频闪照相机拍到如图所示的单摆运动过程的频闪照片，以下说法正确的是（　　）
A．摆线碰到障碍物前后的摆长之比为
B．摆线碰到障碍物前后的摆长之比为
C．摆线经过最低点时，线速度不变，半径减小，摆线张力变大
D．摆线经过最低点时，角速度变大，半径减小，摆线张力不变大
8．在同一地区有甲、乙两个单摆，二者均做简谐运动，甲、乙的振动图像分别如图1、图2所示，下列说法正确的是（　　）
A．甲的摆长一定是乙的摆长的四倍
B．甲、乙两个单摆的摆球质量之比一定为
C．甲、乙两个单摆的摆球的运动方向始终是相反的
D．将两个单摆悬挂在同一根水平长绳上，当甲单摆自由摆动时乙单摆做受迫振动的周期为
9．荡秋千是小孩最喜欢的娱乐项目之一，可简化为如图甲所示。图甲中点为单摆的固定悬点，现将摆球（可视为质点）拉至点，此时细线处于张紧状态。由静止释放摆球，则摆球将在竖直平面内的、之间来回摆动，其中点为最低位置，，小于5°且大小未知，同时由连接到计算机的力传感器得到了摆线对摆球的拉力大小随时间变化的曲线，如图乙所示（图中所标字母，重力加速度均为已知量）。不计空气阻力。根据题中（包括图中）所给的信息，下列说法正确的是（　　）
A．该单摆的周期为
B．无法求出摆球振动的摆长
C．可以求得由A运动到所用的时间（不考虑重复周期）为
D．在小于5°的情况下，越大周期越大
10．一单摆在竖直平面内做小角度摆动。摆球从左侧最高点A运动到最低点C时，摆线被悬点O（未画出）正下方的钉子P挡住，之后球运动到右侧最高点B，该过程中的频闪照片如图所示，已知闪光的时间间隔相等， 。则O、P两点间的距离为（　　）
A． B． C． D．
11．如图，大小相同的摆球a和b的质量分别为m和3m，摆长相同，并排悬挂，平衡时两球刚好接触，现摆球a向左拉开一小角度后释放，若两球的碰撞是弹性的，下列判断正确的是（ ）
A．第一次碰撞后的瞬间，两球的速度大小相等
B．第一次碰撞后的瞬间，两球的动量大小相等
C．第一次碰撞后，两球的最大摆角不相同
D．发生第二次碰撞时，两球在各自的平衡位置的右侧
12．下列叙述中符合物理学史实的是（ ）
A．伽利略发现了单摆的周期公式
B．奥斯特发现了电流的磁效应
C．库仑通过扭秤实验得出了万有引力定律
D．牛顿通过斜面理想实验得出了维持运动不需要力的结论
13．图甲是利用沙摆演示简谐运动图象的装置。当盛沙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沙会在板上显示出沙摆的振动位移随时间变化的关系曲线。已知木板被水平拉动的速度为0.20m/s，图乙所示的一段木板的长度为0.60m，则这次实验沙摆的摆长大约为（取g＝π2m/s2）（　　）
A．0.56m B．0.65m C．1.00m D．2.25m
14．如图所示，把A、B两球由图示位置同时由静止释放（绳开始时拉直、不计空气阻力），则在两球向左下摆动时，下列说法不正确的是（　　）
A．绳OA对A球不做功
B．绳AB对B球做正功
C．绳AB对A球做负功
D．绳AB对B球不做功
15．利用盛沙的漏斗演示简谐振动，如果考虑漏斗里砂子逐渐减少，则沙摆的频率将（ ）
A．逐渐增大 B．逐渐减少
C．先增大后减少 D．先减小后增大
二、填空题（共4题）
16．单摆的摆长为l，摆球的质量为m，在最高点时摆线与竖直方向成角，此时摆球所受的合力为_______，摆球所受向心力大小为________.
17．秒摆的周期为________，要使单摆的频率变为原来的2倍，其摆长应变为原来的_________．
18．将一单摆向左拉高一小角度，当摆球从静止释放运动到最低点时，摆线碰到一根钉子，此时摆线的张力______（填“变大”“变小”或“不变”），摆球继续向右摆动，如图甲，设向右为正方向，其振动图像如图乙，重力加速度g=π2，该单摆摆线的长度为______m；钉子的位置P距离悬点O的距离为_______m（可用分式表示）。
19．小明同学用实验的方法探究影响单摆周期的因素。
（1）摆球应该选择___（选填“小钢球”或“小塑料球”）；摆线应该选择___（选填“100cm长的无弹性细线”或“100cm长的弹性细线”）。
（2）小明组装单摆时，在摆线上端的悬点处，用一块开有狭缝的橡皮夹牢摆线，再用铁架台的铁夹将橡皮夹紧，如图甲所示。这样做的目的是___（填字母代号）。
A．保证摆动过程中摆长不变 B．可使周期测量得更加准确
C．需要改变摆长时便于调节 D．保证摆球在同一竖直平面内摆动
（3）用秒表记录下单摆50次全振动所用时间如图乙所示，则可知该次实验中50次全振动所用的时间为__s，单摆运动的周期T=___。
三、综合题（共4题）
20．如图所示，有两个小球A、B的大小忽略不计，长为L的细线悬挂A球，现将小球A拉离平衡位置一个很小的角度，然后由静止释放，A摆至最低点P时，恰与静止在P处的B球发生正碰，碰后A继续向右摆动，B球以速度v沿光滑水平面向右运动，与右侧的墙壁碰撞后以原速率返回，当B球重新回到位置P时恰与A再次相遇，求位置P与墙壁间的距离d．
21．如图甲所示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。设摆球向右方向运动为正方向。图乙所示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）若当地的重力加速度为10m/s2，试求这个摆的摆长是多少？
（3）如果摆球在B处绳上拉力F1=0.1N，在O处绳上拉力F2=2.8N，则摆球质量是多少？
22．如图所示，小球m自A点以初速度向方向运动，已知弧长，圆弧半径，，A、B、C、D在同一水平面内.欲使小球恰好能够通过D点，其初速度应取何值？
23．将一测力传感器连接到计算机上就可以测量快速变化的力。图甲中O点为单摆的固定悬点，现将质量m＝0.05kg的小摆球(可视为质点)拉至A点，此时细线处于张紧状态，释放摆球，则摆球将在竖直平面内的A、C之间来回摆动，其中B点为运动中的最低位置．∠AOB=∠COB=θ（θ小于10°且是未知量）。由计算机得到的细线对摆球的拉力大小F随时间t变化的曲线如图乙所示，且图中t=0时刻为摆球从A点开始运动的时刻．试根据力学规律和题中所给的信息，(g取10m/s2，=0.89)，求：
（1）单摆的振动周期和摆长；
（2）摆球运动到平衡位置时的速度；
（3）图乙中细线拉力最小值为多少？
参考答案
1．B
2．C
3．C
4．D
5．B
6．C
7．AC
8．A
9．C
10．A
11．A
12．B
13．A
14．D
15．D
16． 0
17．2s
18．变大 1
19．小钢球 100 cm长的无弹性细线 AC 99.8 2.0s
20．
21．（1）1.25Hz；（2）0.16m；（3）0.1kg
22．，其中
23．（1）T=0.4πs ；L=0.4m（2）0.089m/s；（3）0.495N