2.3单摆同步练习（word版含答案）

2.3单摆同步练习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．在淄博走时准确的摆钟，被考察队员带到珠穆朗玛峰的顶端，则这个摆钟（　　）
A．变慢了，重新校准应减小摆长 B．变慢了，重新校准应增大摆长
C．变快了，重新校准应减小摆长 D．变快了，重新校准应增大摆长
2．如图所示为同一地点的两单摆甲、乙的振动图像，下列说法不正确的是（　　）
A．甲摆的振幅比乙摆大，甲的摆长大于乙的摆长
B．甲摆的周期等于乙摆的周期
C．在时甲摆正经过平衡位置向x轴负方向运动
D．在时乙的速率大于甲的速率
3．如图所示为同一实验室中两个单摆的振动图象，从图中可知，两摆的 (　　)
A．摆长相等
B．振幅相等
C．摆球质量相等
D．摆球同时改变速度方向
4．单摆在振动过程中，摆动幅度越来越小这是因为（ ）
A．能量正在逐渐消灭 B．动能正在转化为势能
C．机械能守恒 D．总能量守恒，减少的机械能转化为内能
5．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
6．如图甲所示，细线下端悬挂一个除去了柱塞的注射器，注射器内装上墨汁。将摆线拉开一较小幅度，当注射器摆动时，沿着垂直于摆动的方向以速度v匀速拖动木板，得到喷在木板上的墨汁图样如图乙所示，若测得木板长度为L，墨汁图样与木板边缘交点P、Q恰好是振动最大位置处，已知重力加速度为g，则该单摆的等效摆长为（　　）
A． B． C． D．
7．如图所示，一小球在光滑槽内做简谐运动，下述方法中哪些可使小球的振动加快（　　）
A．减小小球的振幅 B．增大光滑圆槽的半径
C．增大小球的振幅 D．减小光滑圆槽的半径
8．如图甲所示，光滑圆弧面的半径为，圆弧，且、等高，球从点由静止释放沿圆弧下滑做周期运动，周期为；如图乙所示，、、三个小球在同一水平面内做匀速圆周运动，圆锥摆的悬点与圆心的高度差为，运动周期为、、，关于四个周期，下列说法正确的是（　　）
A． B．
C． D．无法确定大小关系
9．惠更斯利用摆的等时性发明了带摆的计时器，叫摆钟．如图所示，旋转钟摆下端的螺母可以使摆上的圆盘沿摆杆上下移动．为使摆钟走时准确，下列做法中正确的是（）
A．摆钟快了，应使圆盘沿摆杆上移
B．摆钟慢了，应使圆盘沿摆杆下移
C．由冬季变为夏季时，应使圆盘沿摆杆上移
D．把摆钟从黑龙江移到福建，应使圆盘沿摆杆下移
10．如图所示，圆弧是半径为的光滑圆弧面的一部分，圆弧与水平面相切于点，弧长为，现将一小球先后从圆弧的A处和B处无初速度地释放，到达底端的速度分别为和，所经历的时间分别为和，那么（　　）
A．， B．，
C．， D．，
11．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的单摆模型。图甲中O点为单摆的固定悬点，现将摆球（可视为质点）拉至A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A、C之间来回摆动，其中B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（图中所标字母以及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，下列说法中不正确的是（　　）
A．该单摆的周期为+t2
B．可以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，增大但周期不变
12．设想某登月飞船贴近月球表面绕月球做匀速圆周运动，测得其运动周期为T.飞船在月球上着陆后，航天员利用一摆长为L的单摆做简谐运动，测得单摆振动周期为T0，已知引力常量为G.根据上述已知条件，可以估算的物理量有
A．月球的质量 B．飞船的质量
C．月球到地球的距离 D．月球的自转周期
13．为了改变单摆做简谐运动的频率，可以（ ）
A．增大摆球质量 B．增大摆线长度
C．减小振幅 D．减小摆线的最大偏角
14．一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．
15．做简谐运动的单摆，其摆长不变，若摆球的质量增加为原来的倍，摆球经过平衡位置的速度减为原来的，则单摆振动的（　　）
A．周期不变，振幅不变 B．周期不变，振幅变小
C．周期改变，振幅不变 D．周期改变，振幅变大
二、填空题（共4题）
16．（1）单摆定义：如果细线的长度_____改变，细线的质量与小球相比可以____，球的直径与线的长度相比也可以_____，这样的装置叫作单摆。
（2）如图回复力：F=______（填“G1”或者“G2”）=_________。
摆线的拉力和摆球重力沿摆线方向分力的合力充当______，F向=____________。（绳的拉力为FT）
（3）视为简谐运动的条件：θ<____。此时，F回＝mgsin θ＝－ x＝－kx，负号表示回复力F回与位移x的方向______。
（4）单摆简谐运动时的周期公式：T＝2π。
①l为等效摆长，表示从悬点到摆球_____的距离。
②g为当地的重力加速度。
（5）单摆的等时性：单摆的振动周期取决于_______和____________ ，与振幅和振子（小球）质量_________。
17．一个摆长为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________．
18．在向下匀速直线运动的升降机中有一摆长为L的单摆在做简谐振动，当该升降机以加速度a19．根据单摆可以通过实验测量当地的重力加速度．如图甲所示，将细线的上端固定在铁架台上，下端系一小钢球，就做成了单摆．
①以下是实验过程中的一些做法，其中正确的有________．
A．摆球应选用直径较小、密度较大的小球，摆线应选用细而不易伸长的线
B．为了便于记录周期，开始时将摆球拉开，应使摆线与平衡位置有较大角度
C．记录周期时，当摆球通过平衡位置时开始计时，摆球再次回到平衡位置停止计时，此时间间隔为，则单摆周期
D．记录周期时，当摆球通过平衡位置时开始计时，记下摆球做30次全振动所用的时间，则单摆周期
②若已测出悬点到小球球心的距离（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）．
③图乙是摆线长为L时小球的振动图象，取，则小球的回复加速度取最大值为____________．
三、综合题（共4题）
20．将一个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．现将一个质量为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，释放摆球后，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5°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=O时刻为摆球从A点开始运动的时刻．重力加速度g=10 m/s2试根据力学规律和题中所给的信息求：
（1）单摆的振动周期和摆长：
（2）摆球运动过程中的最大速度：
（3）细线对摆球拉力的最小值．
21．几个登山运动员登上一座地图上没有标明高度的山峰，他们只带了一些轻质细绳子、钢卷尺、可当作停表用的手表，山顶上还有形状不规则的石子和矮树，他们知道地球半径为R0，海平面处的重力加速度为g0.请根据以上条件，为他们设计测量山峰海拔高度的方法．
(1)写出操作步骤和需要直接测量的物理量(物理量用字母符号表示)．
(2)推导出用以上直接测出的物理量表示山峰海拔高度的计算式(要求写出推导过程)．
22．如图所示，为甲、乙两个单摆的振动图象，由图可知，
①甲乙两个单摆的摆长之比为 ；
②以向右为单摆偏离平衡位置位移的正方向， 从起，当甲第一次到达右方最大位移时，乙偏离平衡位置的位移为 cm．
23．如图所示，光滑圆弧轨道的半径为R，圆弧底部中点为O，两个大小可忽略、质量分别为m1和m2的小球A和B，A在离O很近的轨道上某点，B在O点正上方h处。现同时释放两球，使两球在A小球第三次通过O点时恰好相碰，问：h应为多高。
试卷第1页，共3页
参考答案：
1．A
2．A
3．A
4．D
5．A
6．B
7．D
8．C
9．C
10．B
11．A
12．A
13．B
14．A
15．B
16． 不可 忽略 忽略 G1 Gsin θ 向心力 FT－Gcos θ 5° 相反 重心 摆长l 重力加速度g 无关
17．
18． 匀速圆周运动； 相对静止.
19． AD 0.5
20．（1）；0.4m（2）0.126m/s（3）0.499N
21．（1）用细绳和石子做一个单摆悬挂在树上，用钢卷尺量出摆绳长L1，用手表测出摆动周期T1，改变摆绳长至L2，测出摆动周期T2（2） （3）
22．①②
23．π2R
答案第1页，共2页