2.3摆钟的物理原理基础巩固练习（word 含答案）

2.3摆钟的物理原理基础巩固2021—2022学年高中物理沪教版（2019）选择性必修第一册
一、选择题（共15题）
1．单摆做简谐运动的过程中，以下说法正确的是（ ）.
A．摆球受到的合力处处为零 B．摆球受到的合力处处不为零
C．通过平衡位置时合力为零 D．通过平衡位置时回复力不为零
2．一个正在摆动的秒摆，若取摆球从平衡位置向左运动开始计时，则当时，摆球（ ）.
A．正在做加速运动，加速度绝对值正在增大
B．正在做加速运动，加速度绝对值正在减小
C．正在做减速运动，加速度绝对值正在增大
D．正在做减速运动，加速度绝对值正在减小
3．单摆的振动图像，根据此振动图像不能确定的物理量是（　　）
A．摆长 B．回复力 C．频率 D．摆角
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．物体做简谐振动，以下说法正确的是（　　）
A．每次通过平衡位置，速度都相同
B．每次通过平衡位置，合力都为零
C．每次通过平衡位置，回复力都为零
D．每次通过平衡位置，加速度都为零
6．做简谐振动的单摆，在摆动的过程中(　　)．
A．只有在平衡位置时，回复力才等于重力和细绳拉力的合力
B．只有在最高点时，回复力才等于重力和细绳拉力的合力
C．小球在任意位置处，回复力都等于重力和细绳拉力的合力
D．小球在任意位置处，回复力都不等于重力和细绳拉力的合力
7．下列关单摆的认识说法不正确的是（ ）
A．摆球运动到平衡位置时，合力为零
B．将摆钟由广州移至哈尔滨，为保证摆钟的准确，需要将钟摆调长
C．在利用单摆测量重力加速度的实验中，将绳长当做摆长代入周期公式会导致计算结果偏小
D．将单摆的摆角从5 改为3 ，单摆的周期不变
8．对于单摆的运动，以下说法中正确的是（　　）
A．单摆运动时，摆球受到的向心力大小处处相等
B．单摆运动的回复力就是摆球受到的合力
C．摆球经过平衡位置时所受回复力为零
D．摆球经过平衡位置时加速度为零
9．振动着的单摆摆球，通过平衡位置时，它受到的回复力（　　）
A．指向地面 B．指向悬点
C．数值为零 D．垂直摆线，指向运动方向
10．甲、乙两个单摆的振动图象如图所示．根据振动图象可以断定（ ）
A．甲、乙两单摆振动的频率之比是2:3
B．甲、乙两单摆摆长之比是4:9
C．甲摆的振动能量大于乙摆的振动能量
D．乙摆的振动能量大于甲摆的振动能量
11．如图所示的单摆，摆长为l=40cm，摆球在t=0时刻从右侧最高点释放做简谐振动，则当t=1s时，小球的运动情况是( )
A．向右加速 B．向右减速 C．向左加速 D．向左减速
12．对单摆的振动，以下说法中正确的是 （ ）
A．单摆摆动时，摆球受到的向心力大小处处相等
B．摆球经过平衡位置时所受合外力为零
C．摆球经过平衡位置时所受回复力为零
D．单摆运动的回复力是摆球所受合力
13．物体做简谐运动时，下列叙述正确的是（　　）
A．平衡位置就是回复力为零的位置
B．处于平衡位置的物体，一定处于平衡状态
C．做简谐运动物体受到的合力与位移大小成正比，方向相反
D．单摆摆角超过5°也可以看成简谐振动
14．在单摆振动过程中，当摆球到达最高点时，下列说法正确的是（ ）
A．速度最小，势能最大，绳中拉力最大
B．速度最大，势能最小，绳中拉力最小
C．速度最小，势能最大，绳中拉力最小
D．速度最大，势能最小，绳中拉力最大
15．某小组利用频闪照相的方法研究单摆的运动过程，即用在同一张底片上多次曝光的方法，在远处从与单摆摆动平面垂直的视角拍摄单摆在摆动过程中的多个位置的照片。从摆球离开左侧最高点A时开始，每隔相同时间曝光一次，得到了一张记录摆球从A位置由静止运动到右侧最高点B的照片，如图所示，其中摆球运动到最低点O时摆线被一把刻度尺挡住。对照片进行分析可知（　　）
A．摆球在A点所受的合力等于在B点所受的合力
B．在O点附近摆球影像相邻位置的间隔较大，说明在O点附近摆球的速率较大
C．摆球经过O点前后瞬间摆线上的拉力大小不变
D．从A点到O点的过程中，重力对摆球做功的功率不断变大
二、填空题（共4题）
16．振动的“回复力”是按力的_________命名的，弹簧振子的回复力是由_______提供的，单摆的回复力是由________提供的．
17．单摆的组成：由细线和____________组成。
理想化模型：
（1）细线的质量与小球相比____________。
（2）小球的直径与线的长度相比____________。
18．单摆的回复力
（1）回复力的来源：摆球的重力沿____________方向的分力。
（2）回复力的特点：在摆角很小时，摆球所受的回复力与它偏离平衡位置的位移成____________，方向总指向____________，即F=-x。从回复力特点可以判断单摆做简谐运动。
19．某实验小组拟用如图1所示装置研究滑块的运动．实验器材有滑块、钩码、纸带、米尺、带滑轮的木板，以及由漏斗和细线组成的单摆等．实验中，滑块在钩码作用下拖动纸带做匀加速直线运动，同时单摆在垂直于纸带运动方向摆动，漏斗漏出的有色液体在纸带上留下的痕迹记录了漏斗在不同时刻的位置．
①在图2中，从_____纸带可看出滑块的加速度和速度方向一致．
②用该方法测量滑块加速度的误差主要来源有：_________、
________________（写出2个即可）．
三、综合题（共4题）
20．（1）单摆的回复力就是摆球所受的合外力吗？
（2）单摆经过平衡位置时，回复力为零，合外力也为零吗？
21．学习了单摆的知识后，小刚尝试自己来通过实验动手绘制一个单摆的位移-时间图样。如图甲所示，他在细线下悬挂一个除去了柱塞的注射器，注射器内装上墨汁。当注射器摆动时，小刚沿着垂直于摆动的方向拖动木板，得到如图乙所示由O至A的一段图样，请完成以下问题：
（1）将得到的图样建立坐标系，横坐标代表什么物理量？纵坐标代表什么物理量？
（2）已知小刚以5cm/s的速率拖动木板，且测得OA间的直线距离为20cm，那么请你在丙图上将各坐标轴缺失信息标注完整；
（3）若小刚将拖动木板的速度加快为10cm/s，OA之间的图样将发生变化，请大致在丁图上画出变化后的图样。
22．细长轻绳拴一质量为m的小球构成单摆，摆长为L。将单摆拉开一个小角度，然后无初速地释放，小球在竖直平面内做简谐运动，其振动图像如图所示，图中A、T为已知量，重力加速度为g。（提示：；当θ趋近于0时，）
(1)写出小球做简谐运动的位移x与运动时间t的函数表达式；
(2)求小球运动过程中的最大速度；
(3)求小球运动过程中轻绳的最大拉力。
23．如图所示，左图为一单摆，摆球质量为m，摆长为L，做小角度摆动，摆角为（），重力加速度为g，不计空气阻力，右图是某次小球从左端由禁止释放，摆球第一次由左向右通过平衡位置开始计时，位移x随时间t变化的图象，求：
（1）释放时小球的回复力；（用题目中所给字母表示）
（2）t=1.5s时小球的位置和0～1.5s内的路程。
参考答案
1．B
2．C
3．B
4．D
5．C
6．B
7．A
8．C
9．C
10．B
11．B
12．C
13．A
14．C
15．B
16．效果 弹簧弹力 重力切向分力
17．小球 可以忽略 可以忽略
18．圆弧切线 正比 平衡位置
19．B 摆长变化 漏斗重心变化、液体痕迹偏粗、阻力变化等
20．（1）回复力不是合外力。单摆的运动可看成变速圆周运动，其重力可分解为沿悬线方向的分力和沿圆弧切线方向的分力，重力沿圆弧切线方向的分力提供使摆球沿圆弧振动的回复力；（2）单摆经过平衡位置时，回复力为零，但合外力不为零
21．（1）横坐标代表时间，纵坐标代表离开平衡位置的位移；
（2）
（3）
22．(1)或；(2)；(3)
23．（1）；（2）最左端或初始位置，24cm