2.4单摆-同步练习(word含解析)【新教材】-人教版(2019)高中物理选择性必修第一册(机构 )

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名称 2.4单摆-同步练习(word含解析)【新教材】-人教版(2019)高中物理选择性必修第一册(机构 )
格式 docx
文件大小 116.9KB
资源类型 教案
版本资源 人教版(2019)
科目 物理
更新时间 2021-07-10 06:50:36

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文档简介

2.4单摆-同步练习
一、单选题
1.如图(甲)所示是用沙摆演示振动图象的实验装置,此装置可视为摆长为L的单摆,沙摆的运动可看作简谐运动,实验时在木板上留如图(甲)所示的结果。若用手拉木板做匀速运动,速度大小是0.20m/s。图(乙)所示的一段木板的长度是0.60m,那么这次实验所用沙摆对应的单摆长约为(?? )
A.?0.56m???????????????????????????????????B.?1.0m???????????????????????????????????C.?1.5m???????????????????????????????????D.?2.0m
2.如图甲所示,一单摆悬挂在拉力传感器上。让单摆在竖直面内做小角度摆动,拉力传感器显示绳子拉力F大小随时间 的变化图像如图乙所示,已知当地的重力加速度为 ,则根据图乙中的数据可知(?? )
A.?此单摆的周期
B.?此摆球的质量为
C.?此单摆的摆长
D.?在 时刻摆球的回复力最小
3.在一根张紧的绳上挂着四个单摆,甲丙摆长相等,当甲摆摆动时(?? )
A.?乙摆振幅最大????????????B.?丙摆振幅最大??????????C.?丁摆频率最小??????????????????D.?乙摆周期最小
4.单摆A在地球表面的振动周期与单摆B在月球表面的振动周期相等,已知月球表面的重力加速度是地球表面重力加速度的 ,则它们的摆长之比 等于(?? )
A.?1∶6???????????????????????????????????B.????????????????????????????????????C.?6∶1???????????????????????????????????D.?36∶1
5.如图,细绳一端固定于悬挂点O,另一端系一小球。在悬挂点正下方A点处钉一个钉子。小球从B点由静止释放,摆到最低点C的时间为t1 , 从C点向右摆到最高点的时间为t2 . 摆动过程中,如果摆角始终小于5°,不计空气阻力。下列说法正确的是(?? )
?t1=t2 , 摆线碰钉子的瞬间,小球的速率变小???
?t1>t2 , 摆线碰钉子的瞬间,小球的速率变小
C.?t1>t2 , 摆线碰钉子的瞬间,小球的速率不变???
D.?t1=t2 , 摆线碰钉子的瞬间,小球的速率不变
6.如图所示,两根细线长度均为2m,A细线竖直悬挂且在悬点O处穿有一个金属小球a,B悬挂在悬点 处,细线下端系有一金属小球b,并且有ma>mb , 把金属小球b向某一侧拉开3cm到 处,然后同时让金属小球a、b由静止开始释放(不计阻力和摩擦),则两小球的最终情况是(?? )
A.?a小球先到达最低点,不可能和b小球在最低点相碰撞;
B.?b小球先到达最低点,不可能和a小球在最低点相碰撞;
C.?a、b两小球恰好在最低点处发生碰撞;
D.?因不知道ma、mb的具体数值,所以无法判断最终两小球的最终情况.
7.若单摆的摆长不变,摆球的质量增加为原来的4倍,摆球经过平衡位置时的速度减为原来的1/2,则单摆振动的(??? )
A.?频率不变,振幅不变???????????????????????????????????????????B.?频率改变,振幅变大
C.?频率改变,振幅不变???????????????????????????????????????????D.?频率不变,振幅变小
8.一摆长为L的单摆在悬点正下方0.75L处有一钉子P,单摆从A点静止释放,已知摆角很小,下列说法中正确的是(?? )
?单摆在最高点A时,绳子的拉力提供回复力?????????
?单摆在最低点B时,合外力为零
C.?从碰钉到第一次摆回B点的时间为 ??????????
D.?从碰钉到第一次摆回B点的时间为
二、多选题
9.对单摆振动过程,正确的描述是( ??)
A.?摆球机械能守恒,因它所受合外力为零
B.?摆球过最低点时,动能最大
C.?摆球向最高点摆动时,动能转化为势能,并且因克服重力做功而机械能减少
D.?摆球到最高点时,动能为零,势能最大
10.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、E摆长相同,先使A摆摆动,其余各摆也摆动起来,可以发现(??? )
A.?各摆摆动的周期均与A摆相同??????????????????????????????B.?B摆振动的周期最短
C.?C摆振动的周期最长??????????????????????????????????????????? ?D.?E摆的振幅最大
11.下列说法正确的是(  )
A.?弹簧振子的回复力,由弹簧的弹力提供
B.?单摆振动的周期,一定等于它固有周期
C.?机械波从一种介质进入另一种介质,如果波速变大,那么波长一定变大
D.?在干涉现象中,振动加强点的位移有时可能比振动减弱的点的位移小
E.?发生多普勒效应时,波源发出的波的频率并没有发生变化
12.有关振动与机械波的知识,下列说法正确的是(?? )
A.?已知弹簧振子初始时刻的位置及其振动周期,就可知振子在任意时刻运动速度的方向??????????
B.?单摆在做受迫振动时,它的周期等于单摆的固有周期
C.?机械波从一种介质进入另一种介质后,它的频率保持不变??????????
D.?产生干涉时,振动加强点的位移可能比振动减弱点的位移小
E.?发生多普勒效应时,波源发出的波的频率并没有发生变化
三、实验探究题
13.在“探究单摆周期与摆长的关系”的实验中:
(1)以下关于本实验的做法中正确的是____ ;
A.摆角应尽量大些
B.摆线应适当长些
C.摆球应选择密度较大的实心金属小球
D.用秒表测量周期时,应取摆球摆至最高点时开始计时
(2)用秒表记录了单摆振动 40 次所用的时间如图所示,秒表读数为________ s;
(3)根据实验记录的数据,得到周期 T和摆长 L,通过估算猜测两者关系,并用图象方法判断猜想是否正确。以T2为纵轴,L为横轴,作出 图像,发现图线是一条过原点的倾斜直线,从而确定了单摆做简谐运动的周期和摆长的关系。有同学还利用这图线求当地的重力加速度g,如果甲同学的L是摆线长加小球的直径,其他做法无误,那他通过图线得到的g值________ (填“偏大”、“ 偏小”或“不变”);乙同学因计数问题每次将实际39次全振动记成40次,算得周期,其他做法无误,那他通过图线得到的g值________(“偏大”、“ 偏小”或“不变”)。
答案
一、单选题
1.【答案】 A
【解答】砂摆的周期
根据 得
故答案为:A。
【分析】利用单摆出周期公式结合位移公式可以求出摆长的大小。
2.【答案】 C
【解答】A.摆球运动到最低点时,由重力和绳子拉力的合力提供向心力,所以摆球运动到最低点时,绳子拉力最大,则此单摆的周期为
A不符合题意;
B.摆球运动到最低点时,由重力和绳子拉力的合力提供向心力,则有
此摆球的质量为
B不符合题意;
C.根据单摆周期公式
可得此单摆的摆长
C符合题意;
D.单摆的回复力是重力沿摆球运动轨迹切向的分力提供,摆球运动到最低点时,摆球的回复力最小,所以在 时刻摆球的回复力最小,在 时刻摆球的回复力最大,D不符合题意。
故答案为:C。
【分析】通过图像读出单摆的周期,结合单摆的周期公式结合选项分析求解即可,
3.【答案】 B
【解答】CD.因为受迫振动的频率与驱动力的频率相等,与本身固有频率无关,由题可知,乙、丙、丁是受迫运动,所以乙、丙、丁的振动频率等于甲的振动频率,所以它们的周期相等,每个单摆按照甲的固有频率振动。CD不符合题意;
AB.甲丙摆长相等,丙摆的固有频率与甲摆的振动频率相同,所以甲、丙会发生共振,因此丙的振幅最大,B符合题意,A不符合题意。
故答案为:B。
【分析】单摆的周期与当地的重力加速度和摆线的长度有关,摆线越长,周期越大,频率越低。
4.【答案】 C
【解答】利用单摆测量重力加速度计算公式
故摆长之比 等于6∶1。
故答案为:C。

【分析】结合重力加速度单摆的周期公式列方程求解摆线的长度即可。
5.【答案】 C
【解答】解:因摆角始终小于5°,则小球在钉子两边摆动时均可看做单摆,因为在左侧摆动时摆长较长,根据 可知周期较大,因摆球在钉子两边摆动的时间均为所在摆周期的 ,可知 ;
摆线碰钉子的瞬间,由于水平方向受力为零,可知小球的速率不变;C符合题意ABD不符合题意。
故答案为:C
【分析】当绳子变短后,小球自身的机械能不变,故小球的速度不变,但是绳子变短,故角速度增加,再结合单摆的周期公式和选项分析求解即可。
6.【答案】 A
【解答】小球A到达最低点的时间为 ;
B球到达最低点的时间为 ;
所以a小球先到达最低点,不可能和b小球在最低点相碰撞.A符合题意.
故答案为:A
【分析】利用自由落体运动公式求解下滑的时间,利用单摆的周期公式求解单摆运动的时间,比较两个时间大小即可。
7.【答案】 D
【解答】由单摆的周期公式
可知单摆摆长不变,则周期不变,频率不变;
振幅A是反映单摆运动过程中的能量大小的物理量,由
可知摆球经过平衡位置时的动能不变,因此振幅变小,最大重力势能不变,
故答案为:D。
【分析】单摆的振幅与摆线的长度没有关系,单摆的频率通过周期公式分析求解即可。
8.【答案】 C
【解答】A、在最高点 时,重力沿半径方向的分力与绳子的拉力平衡,重力沿圆弧切线的分力提供回复力,即绳子的拉力和摆球重力的合力提供回复力,A不符合题意;
B、在最低点由绳子的拉力和重力合力提供向心力,合外力不为零,B不符合题意;
CD、单摆运动的周期为 ,碰钉后绳长变短为 ,周期变长为 ,从碰钉到第一次摆回 点的时间为 ,C符合题意,D不符合题意。
故答案为:C
【分析】当绳子碰到钉子后,小球做单摆的摆长变短,结合单摆的周期公式求解新的运动周期,结合选项分析求解即可。
二、多选题
9.【答案】 B,D
【解答】A.摆球机械能守恒,因它除了重力外,绳的拉力不做功,摆球的速度的大小和方向始终在改变,所以所受合外力始终不为零,A不符合题意;
B.摆球机械能守恒,在最低点重力势能最小,动能最大,B符合题意;
C.摆球机械能守恒,摆球向最高点摆动过程中,重力做负功,重力势能增加,动能减小,C不符合题意;
D.摆球机械能守恒,最高点重力势能最大,动能最小为零,D符合题意。
故答案为:BD
【分析】单摆振动过程中机械能守恒,最高点势能最大,动能最小,最低点势能最小,动能最大,合力始终不为零。
10.【答案】 A,D
【解答】A摆摆动,其余各摆也摆动起来,它们均做受迫振动,则它们的振动频率均等于A摆的摆动频率,而由于A、E摆长相同,所以这两个摆的固有频率相同,则E摆出现共振现象,
故答案为:AD。
【分析】当外界的驱动频率与物体的固有频率相同时,物体的振幅越大,结合表格中的数据分析求解即可。
11.【答案】C,D,E
【解答】解:A、弹簧振子的回复力由弹簧的弹力或合力提供;A不符合题意;
B、自由摆动的单摆振动的周期,一定等于它固有周期,若单摆做受迫振动,则它的周期不一定等于其固有周期;B不符合题意;
C、机械波从一种介质进入另一种介质,频率不变;所以机械波从一种介质进入另一种介质,如果波速变大,那么波长一定变大.C符合题意;
D、在干涉现象中,振动加强点的振幅总比振动减弱的点的振幅大,由于位移是随时间做周期性变化的,所以在干涉现象中,振动加强点的位移有时可能比振动减弱的点的位移小.D符合题意;
E、多普勒效应说明观察者与波源有相对运动时,接收到的波频率会发生变化,但波源的频率不变,E符合题意.
故选:CDE
【分析】回复力是指向平衡位置的合力;若做受迫振动时,周期等于受迫振动的周期;波从一种介质进入另一种介质时频率不变,由波速公式可知波速与波长成正比;振动加强的点与振动减弱的点是指振幅大小,但位移是随时间做周期性变化的,所以振动加强点的位移有时可能比振动减弱的点的位移小;多普勒效应指的是观察者与波源有相对运动时,接收的频率生生变化,但波源的频率不变。
12.【答案】C,D,E
【解答】解:A、已知弹簧振子初始时刻的位置及其振动周期,还要知道起振方向,才能知到振子在任意时刻运动速度的方向,A不符合题意;
B、单摆在做受迫振动时,它的周期等于驱动力的周期,B不符合题意;
C、频率由振源决定,机械波从一种介质进入另一种介质后,它的频率保持不变,C符合题意;
D、产生干涉时,相遇的两质点振动方向相同,该点就是振动加强点,其位移可能为0,如两质点都在平衡位置的情况.同理,振动减弱点的位移不一定为0,D符合题意;
E、多普勒效应说明观察者与波源有相对运动时,接收到的波频率会发生变化,但波源的频率不变,E符合题意.
故答案为:CDE.
【分析】本题主要考查机械振动部分的基础知识,基本概念进行判断即可。
三、实验探究题
13.【答案】 (1)B,C
(2)75.2
(3)不变;偏大
【解答】(1)A.摆角过大,就不能再视为简谐运动,故摆角不能太大,A不符合题意;
B.实验中,摆线的长度应远远大于摆球的直径,B符合题意;
C.减小空气阻力的影响,选择密度较大的实心金属小球作为摆球,C符合题意;
D.用停表测量周期时,应从球到达平衡位置开始计时,这样误差小一些,D不符合题意。
故答案为:BC。(2) 由图示秒表可知,秒表读数为 (3)由周期公式 ,可得
结合图像可得
这样处理数据后用到的是前后两次摆长的差值,与重心位置和摆长无关,图像斜率不变,所以g值得测量结果不变。根据单摆周期公式 ,可得
如果振动次数多数了一次,则频率偏大,那么周期T偏小,实际g值偏大。
【分析】(1)摆线比较长,周期比较大,测量时间误差比较小;选择密度较大的实心金属小球可以减小空气阻力对实验的影响;
(2)秒表有两个表盘,小表盘是分钟,大表盘是秒钟,分别读数相加即可;
(3)结合单摆的摆长与单摆的周期,利用单摆的周期公式求解当地的加速度即可。