2.4 单摆 综合检测（word版含答案）

2.4单摆同步练习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．在环绕地球运动的空间实验室内，下列几项实验中不能进行的是（　　）
①用天平测物体质量
②用弹簧秤测作用于秤钩上的拉力
③用单摆测该处的重力加速度
④验证力的合成得平行四边形法则
A．①② B．①③ C．①②③ D．②③④
2．关于做简谐运动的单摆，下列说法正确的是（　　）
A．摆球经过平衡位置时所受合力为零
B．摆球所受合力的大小跟摆球相对平衡位置的位移大小成正比
C．只有在最高点时，回复力才等于重力和摆线拉力的合力
D．摆球在任意位置处，回复力都不等于重力和摆线拉力的合力
3．关于单摆，下列认识中正确的是（　　）
A．一根线系着一个球悬挂起来，这样的装置就是单摆
B．可以看成单摆的装置中，细线的伸缩和质量忽略不计，线长比小球直径大得多
C．单摆的振动总是简谐运动
D．两个单摆只要结构相同，它们的振动步调便相同
4．在一些古典家居装饰中，会看到大摆钟。某大摆钟如图甲所示，可看成单摆，摆的振动图像如图乙所示，则大摆钟的摆长约为（　　）
A．0.64m B．1.28m C．1.5m D．2.25m
5．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和的小球A和B，A在离O很近的轨道上某点，B在点O正上方处，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，则应为
A． B． C． D．
6．两个摆长都是的单摆A和B，摆球质量分别是和，在振动过程中A单摆的摆角为2°，B单摆的摆角为4°，那么这两个单摆的周期之比为（ ）.
A． B． C． D．
7．一个单摆在海平面上的振动周期是T0，把它拿到海拔高度很高的山顶上，该单摆的振动周期变为T，关于T与T0的大小关系，下列说法中正确的是（　　）
A．TT0 B．TT0
C．TT0 D．无法比较T与T0的大小关系
8．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
9．如图所示，三根细线于O点处打结，A、B两端固定在同一水平面上相距为L的两点 上，使AOB成直角三角形，∠BAO＝ 30°，已知OC线长是L，下端C点系着一个小球(忽 略小球半径)，下面说法正确的是（ ）
A．让小球在纸面内摆动，周期
B．让小球在垂直纸面方向摆动，周期
C．让小球在纸面内摆动，周期
D．让小球在垂直纸面内摆动，周期
10．关于单摆的运动有下列说法，正确的是
①单摆的回复力是摆线的拉力与重力的合力
②单摆的回复力是重力沿摆球运动轨迹切线方向的分力
③单摆的周期与质量无关，也与振幅无关，与摆长和当地的重力加速度有关
④单摆做简谐运动的条件是摆角很小，如小于5°
⑤在山脚下走时准确的摆钟移到高山上走时将变快
A．①③④ B．②③④ C．③④⑤ D．①④⑤
11．图甲中O点为单摆的固定悬点，现将摆球拉至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，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F随时间t变化的曲线，如图乙所示（图中所标字母以及重力加速度g均为已知量）。不计空气阻力。根据题中（包括图中）所给的信息，下列说法中正确的是（　　）
A．该单摆的周期为t0
B．该单摆的摆长为
C．增大摆球质量，周期将变大
D．将此单摆从赤道处移到北极，单摆的周期将变大
12．在上海走时准确的摆钟，随考察队带到北极黄河站，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
13．图中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，释放摆球，摆球将在竖直平面内的A、C之间来回摆动，B点为运动中的最低位置，则在摆动过程（　　）
A．摆球在A点和C点处，速度为零，合力也为零
B．摆球在A点和C点处，速度为零，回复力也为零
C．摆球在B点处，速度最大，回复力也最大
D．摆球在B点处，速度最大，向心力也最大
14．如图所示，倾角为的斜面上的B点固定一光滑圆弧槽（对应的圆心角小于），其圆心在B点正上方的O点，另外，光滑斜面和的下端亦在上，让可视为质点的小球分别无初速出发，从A点到达B的时间为，从O点到达C的时间为，从O点到达D的时间为。比较这三段时间，正确的是（　　）
A． B． C． D．
15．如图所示，细线下悬挂了一个除去柱塞加入墨水的注射器，注射器会向下喷出细细的一束墨水．沿着与摆动方向垂直的方向以速率v水平匀速拉动一张白纸，白纸上的墨迹便画出了如图所示的振动图像．把注射器的摆动看做是简谐运动，x为图中对应两点的平衡位置间距离，则由图可得
A．匀速拉动白纸时注射器的振动周期为
B．向右匀加速拉动白纸时注射器的振动周期大于
C．向左匀减速拉动白纸时注射器的振动周期小于
D．向右匀加速拉动白纸时注射器的振动周期等于
二、综合题
16．如图甲所示是一个摆线长度可调的单摆振动的情景图，O是它的平衡位置，P、Q是小球所能到达的最高位置．小球的质量m＝0.4 kg，图乙是某摆长时小球的振动图象，g取10 m/s2.
(1)为测量单摆的摆动周期，测量时间应从摆球经过________(填“O”“P”或“Q”)时开始计时；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、π表示)．
(2)由图乙写出单摆做简谐运动的表达式________并判断小球在________ （填写位置）时回复力最大，最大回复力为_______N.（π2≈10）
17．如图，小球质量为m，摆长为L，最大摆角为θ，且小于5 ，小球在竖直平面内摆动。则在图示位置时摆线的拉力为_______________。从最高点第一次摆到最低点的时间为_______________。（重力加速度为g）
18．南水北调应急供水工程关键项目PCCP（预应力钢筋混凝土管）管道工程已在部分标段安装成功．两名参加社会活动的中学生想了解一些有关南水北调工程的信息，但到达工地时工程已竣工．在待清理的废弃物中，一块从PCCP管道内壁脱落下来的圆弧形物体（如图所示）引起了他们的注意．二人决定利用随身携带的玻璃球和手表，通过对圆弧形物体的测量来确定PCCP管道的直径．在测量过程中有以下步骤：
（1）反复调整脱落物体各边的高度，将玻璃球放在物体上时，玻璃球能静止在最低点．
（2）让玻璃球从物体的某一位置由静止释放，并用手表从玻璃球经过______（填“最高点”或“最低点”）开始计时．
（3）若当地的重力加速度为g，玻璃球完成n次全振动的时间为t，则PCCP管的直径表达式为______；已知g=π2，玻璃球在1分钟内完成20次全振动，则管径d=____m．
19．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。
20．如图所示，光滑的圆弧槽的半径为（远远大于弧的长度），为弧形槽的最低点，小球放在点正上方离点的高度为，小球放在点，同时释放两球，为了使两球正好在点相碰，则释放球时的高度应为多大？
21．有一单摆，其摆长，已知单摆做简谐运动，单摆振动次用的时间，试求：
(1)当地的重力加速度是多大？
(2)如果将这个单摆改为秒摆，摆长应怎样改变？改变多少？
22．已知在月球上重力加速度约为1.6m/s2。若做一单摆，使其在月球上的振动周期为2.0s，那么摆长应为多少？
试卷第1页，共3页
参考答案：
1．B
2．C
3．B
4．D
5．B
6．A
7．B
8．B
9．A
10．B
11．B
12．D
13．D
14．A
15．D
16． O x＝5sin (πt)(cm) 小球在最大位移处的回复力最大(或Q、P) 0.2N
17．
18． 最低点；
19．π2R
20．
21．(1) (2)缩短,
22．
答案第1页，共2页