高中人教物理選擇性必修一2.4 單擺課時(shí)同步練(解析版) - 副本

1、第二單元 機(jī)械振動(dòng) 第4課 單擺一、基礎(chǔ)鞏固1某單擺做簡(jiǎn)諧振動(dòng)，周期為 T，若僅增大擺長(zhǎng)，則振動(dòng)周期會(huì)（ ）A變小B不變C變大D不確定【答案】C【解析】根據(jù)單擺的周期公式：可知若僅增大擺長(zhǎng)，則振動(dòng)周期會(huì)變大，故選C。2做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的單擺，僅將質(zhì)量和擺長(zhǎng)均減小為原來(lái)的，則單擺振動(dòng)周期變?yōu)樵瓉?lái)的A倍B倍C4倍D2倍【答案】B【解析】根據(jù)可知，僅將質(zhì)量和擺長(zhǎng)均減小為原來(lái)的，則單擺振動(dòng)周期變?yōu)樵瓉?lái)的倍。故選B。3.單擺的振動(dòng)圖像如圖所示，單擺的擺長(zhǎng)為（ ）.A0.4mB0.8mC1.0mD9.8m【答案】D【解析】周期為完成一次全振動(dòng)的時(shí)間，從圖象看出，完成一次全振動(dòng)時(shí)間為s，所以周期T= s。根據(jù)，可

2、得：，。故選D。4.下列關(guān)于單擺的說(shuō)法，正確的是( )A單擺擺球經(jīng)過(guò)平衡位置時(shí)加速度為零B單擺擺球的回復(fù)力是擺球重力沿圓弧切線(xiàn)方向的分力C單擺擺球的回復(fù)力等于擺球所受的合力D單擺擺球從平衡位置運(yùn)動(dòng)到正向最大位移處的位移為A(A為振幅)，從正向最大位移處運(yùn)動(dòng)到平衡位置時(shí)的位移為A【答案】B【解析】擺球經(jīng)最低點(diǎn)（振動(dòng)的平衡位置）時(shí)回復(fù)力為零，但向心力不為零，所以加速度不為零，故A錯(cuò)誤；擺球的回復(fù)力由合力沿圓弧切線(xiàn)方向的分力（等于重力沿圓弧切線(xiàn)方向的分力）提供，故B正確，C錯(cuò)誤；簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)中的位移是以平衡位置作為起點(diǎn)，擺球在最大位移處時(shí)位移為A，在平衡位置時(shí)位移應(yīng)為零，故D錯(cuò)誤故選B5.下列物理學(xué)史實(shí)

3、中，正確的是（ ）A惠更斯研究了單擺的振動(dòng)規(guī)律，確定了單擺振動(dòng)的周期公式B庫(kù)侖通過(guò)扭秤實(shí)驗(yàn)總結(jié)出電荷間相互作用的規(guī)律，并測(cè)定了最小電荷量C伽利略通過(guò)在比薩斜塔上的落體實(shí)驗(yàn)得出了自由落體運(yùn)動(dòng)是勻變速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)這一規(guī)律D赫茲預(yù)言了電磁波的存在并通過(guò)實(shí)驗(yàn)首次獲得了電磁波【答案】A【解析】惠更斯研究了單擺的振動(dòng)規(guī)律，確定了單擺振動(dòng)的周期公式，故A正確；庫(kù)侖通過(guò)扭秤實(shí)驗(yàn)總結(jié)出電荷間相互作用的規(guī)律，密立根測(cè)定最小電荷量，故B錯(cuò)誤；伽利略通過(guò)邏輯推理和數(shù)學(xué)知識(shí)研究了銅球在斜面滾動(dòng)的實(shí)驗(yàn)，得出了自由落體運(yùn)動(dòng)是勻變速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)這一規(guī)律，故C錯(cuò)誤；麥克斯韋預(yù)言了電磁波的存在，赫茲通過(guò)實(shí)驗(yàn)首次獲得了電磁波，故D錯(cuò)誤。故

4、選A。6.對(duì)單擺在豎直面內(nèi)做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)，下面說(shuō)法中正確的是A擺球所受向心力處處相同B擺球的回復(fù)力是它所受的合力C擺球經(jīng)過(guò)平衡位置時(shí)所受回復(fù)力為零D擺球經(jīng)過(guò)平衡位置時(shí)所受合外力為零【答案】C【解析】單擺在豎直面內(nèi)做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)，拉力和重力的分量提供向心力，所以向心力不是處處相等；重力的另外一個(gè)沿水平方向分量提供回復(fù)力，所以在經(jīng)過(guò)最低點(diǎn)時(shí)只有向心力，沒(méi)有回復(fù)力，因此選項(xiàng)C正確，ABD錯(cuò)誤。故選C。7.一個(gè)單擺做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的周期為 T。如果將其擺長(zhǎng)增加為原來(lái)的 2 倍，振幅變?yōu)樵瓉?lái)的二分之一，則其周期變?yōu)椋ǎ〢BCD2T【答案】C【解析】根據(jù)可知，單擺的周期與振幅無(wú)關(guān)，將其擺長(zhǎng)增加為原來(lái)的 2 倍，則，故選

5、C。8.如圖（甲）所示，小球在內(nèi)壁光滑的固定半圓形軌道最低點(diǎn)附近做小角度振動(dòng)，其振動(dòng)圖象如圖（乙）所示，以下說(shuō)法正確的是（ ）At1時(shí)刻小球速度為零，軌道對(duì)它的支持力最小Bt2時(shí)刻小球速度最大，軌道對(duì)它的支持力最小Ct3時(shí)刻小球速度為零，軌道對(duì)它的支持力最大Dt4時(shí)刻小球速度 為零，軌道對(duì)它的支持力最大【答案】A【解析】t1時(shí)刻小球速度為零，小球到達(dá)最高點(diǎn)，故軌道對(duì)它的支持力最小，選項(xiàng)A正確；t2時(shí)刻小球速度最大，根據(jù)可知，軌道對(duì)它的支持力最大，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；.t3時(shí)刻小球速度為零，軌道對(duì)它的支持力最小，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；t4時(shí)刻小球速度最大，軌道對(duì)它的支持力最大，選項(xiàng)D錯(cuò)誤；故選A.9.圖甲是一個(gè)單

6、擺振動(dòng)的情形，O是它的平衡位置，B、C是擺球所能到達(dá)的最遠(yuǎn)位置，設(shè)擺球向右運(yùn)動(dòng)為正方向，圖乙是這個(gè)單擺的振動(dòng)圖象，同此可知（）A單擺振動(dòng)的頻率1.25HzBt=0時(shí)擺球位于B點(diǎn)Ct=0.2s時(shí)擺球位于平衡位置O，加速度為零D若當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣萭=2，則這個(gè)單擺的擺長(zhǎng)是0.16m【答案】ABD【解析】由振動(dòng)圖像可判斷：該單擺的周期為0.8s，故頻率為，故A正確；由于規(guī)定擺球向右運(yùn)動(dòng)為正方向，且B點(diǎn)為擺球所能到達(dá)的左邊最遠(yuǎn)位置，故由振動(dòng)圖像可判斷：t=0時(shí)擺球位于B點(diǎn)，故B正確；由振動(dòng)圖像可判斷： t=0.2s時(shí)擺球位于平衡位置O，但擺球受到的合力不為零，所以加速度不為零，故C錯(cuò)誤；根據(jù)單擺的周期

7、公式可得，把T=0.8s，g=2，代入計(jì)算得L=0.16m，故D正確；故選ABD。10.如圖甲是一個(gè)單擺振動(dòng)的情形，O是它的平衡位置，B、C是擺球所能到達(dá)的最遠(yuǎn)位置。設(shè)向右為正方向，圖乙是這個(gè)單擺的振動(dòng)圖象。根據(jù)圖象可得，單擺振動(dòng)的頻率是_Hz；開(kāi)始時(shí)擺球在_位置；若當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣葹?0 m/s2，試求這個(gè)擺的擺長(zhǎng)是_m?！敬鸢浮?.25 B點(diǎn) 0.16 【解析】1由圖乙所示圖象可知，單擺周期T = 0.8 s，單擺的頻率2由圖乙所示圖象可知，在t = 0時(shí)，擺球處于負(fù)的最大位移，擺球向右運(yùn)動(dòng)方向?yàn)檎较?，因此開(kāi)始時(shí)，擺球在B處。3由單擺周期公式得，這個(gè)擺的擺長(zhǎng)為12.秒擺的周期為_(kāi)，要使單

8、擺的頻率變?yōu)樵瓉?lái)的2倍，其擺長(zhǎng)應(yīng)變?yōu)樵瓉?lái)的_【答案】2s 【解析】12根據(jù)秒擺的定義可知秒擺的周期是2s，根據(jù)單擺周期公式：所以單擺的頻率：，要使單擺的頻率變?yōu)樵瓉?lái)的2倍，則擺長(zhǎng)應(yīng)變?yōu)樵瓉?lái)的.13.用一個(gè)擺長(zhǎng)為80.0 cm的單擺做實(shí)驗(yàn)，要求擺動(dòng)的最大角度小于5，則開(kāi)始時(shí)將擺球拉離平衡位置的距離應(yīng)不超過(guò)_cm（保留1位小數(shù)）。（提示：?jiǎn)螖[被拉開(kāi)小角度的情況下，所求的距離約等于擺球沿圓弧移動(dòng)的路程。）某同學(xué)想設(shè)計(jì)一個(gè)新單擺，要求新單擺擺動(dòng)10個(gè)周期的時(shí)間與原單擺擺動(dòng)11個(gè)周期的時(shí)間相等。新單擺的擺長(zhǎng)應(yīng)該取為_(kāi)cm?！敬鸢浮?.9 96.8 【解析】拉離平衡位置的距離題中要求擺動(dòng)的最大角度小于，且

9、保留1位小數(shù)，所以拉離平衡位置的不超過(guò)；根據(jù)單擺周期公式結(jié)合題意可知代入數(shù)據(jù)為解得新單擺的擺長(zhǎng)為二、拓展提升1.一質(zhì)量均勻的空心球殼用一根長(zhǎng)線(xiàn)把它懸掛起來(lái)，先在空腔中注滿(mǎn)水，然后讓水從球底部的小孔慢慢地流出來(lái).如果同時(shí)讓球擺動(dòng)，那么水在流出來(lái)的過(guò)程中，球擺動(dòng)周期的變化情況是（ ）.A變大B變小C先變大后變小D先變小后變大【答案】C【解析】單擺在擺角小于5時(shí)的振動(dòng)是簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)，其周期是，裝滿(mǎn)水的空心金屬球，重心在球心，當(dāng)水從底部的小孔流出，直到流完的過(guò)程，金屬球（包括水）的重心先下降，水流完后，重心升高，回到球心，則擺長(zhǎng)先增大，后減小，最后恢復(fù)到原來(lái)的長(zhǎng)度，所以單擺的周期先變大后變小，最終恢復(fù)到原

10、來(lái)的大小。故選C。2.A、B兩個(gè)小球放在一段光滑圓弧曲面上，它們與圓弧最低點(diǎn)O之間的弧長(zhǎng)，OA、OB均遠(yuǎn)小于圓弧半徑。C球位于圓弧的圓心處，三個(gè)小球同時(shí)從靜止開(kāi)始運(yùn)動(dòng)，則到達(dá)O點(diǎn)所需時(shí)間的大小關(guān)系為（）AtAtBtCBtCtAtBCtAtBtCDtCtAtB【答案】C【解析】設(shè)圓弧軌道半徑為R，C球做自由落體運(yùn)動(dòng)，則有，可得，A、B球是等效單擺，從靜止運(yùn)動(dòng)到O點(diǎn)的時(shí)間為，則有，故A、B、D錯(cuò)誤，C正確；故選C。3.我國(guó)探月的“嫦娥工程”已啟動(dòng)，在不久的將來(lái)，我國(guó)宇航員將登上月球假如宇航員在月球上測(cè)得擺長(zhǎng)為L(zhǎng)的單擺做小振幅振動(dòng)的周期為T(mén)，將月球視為密度均勻、半徑為r的球體，則月球的密度為( )A

11、BCD【答案】B【解析】根據(jù)單擺周期公式列出等式：T=2，可得：g=；根據(jù)月球表面萬(wàn)有引力等于重力得：，解得：M=，所以密度，故B正確，ACD錯(cuò)誤。4.如圖所示，一單擺懸于O點(diǎn)，擺長(zhǎng)為L(zhǎng)，若在O點(diǎn)正下方的O點(diǎn)釘一個(gè)釘子，使OOL/2，將單擺拉至A處釋放，小球?qū)⒃贏、B、C間來(lái)回振動(dòng)，若振動(dòng)中擺線(xiàn)與豎直方向夾角小于5，則此擺的周期是( ) ABCD【答案】D【解析】原來(lái)單擺的擺線(xiàn)與豎直成5角時(shí)無(wú)初速釋放，右半邊運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為，由機(jī)械能守恒可知，小球單擺左側(cè)和右側(cè)的高度相同，而右側(cè)的擺線(xiàn)長(zhǎng)，故其擺角應(yīng)小于左側(cè)的擺角，即小于5，豎直位置左側(cè)的時(shí)間為，故小球的運(yùn)動(dòng)周期為：T=t1+t2= 故選D5.如圖

12、（甲）所示是用沙擺演示振動(dòng)圖象的實(shí)驗(yàn)裝置，此裝置可視為擺長(zhǎng)為L(zhǎng)的單擺，沙擺的運(yùn)動(dòng)可看作簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)，實(shí)驗(yàn)時(shí)在木板上留如圖（甲）所示的結(jié)果。若用手拉木板做勻速運(yùn)動(dòng)，速度大小是0.20m/s。圖（乙）所示的一段木板的長(zhǎng)度是0.60m，那么這次實(shí)驗(yàn)所用沙擺對(duì)應(yīng)的單擺長(zhǎng)約為（）A0.56mB1.0mC1.5mD2.0m【答案】A【解析】砂擺的周期，根據(jù)得，選項(xiàng)A正確，BCD錯(cuò)誤。故選A。6.用沙擺演示簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的圖象，當(dāng)沙擺下面的木板.被勻速地拉出過(guò)程中，擺動(dòng)著的漏斗中漏出的沙在板上形成的曲線(xiàn)顯示出擺的位移隨時(shí)間變化關(guān)系，板上直線(xiàn)表示時(shí)間軸，使兩個(gè)擺在各自的木板上形成曲線(xiàn).如圖中板N1、N2移動(dòng)的速度vl、v2的關(guān)系為v1=v2。則兩曲線(xiàn)代表的沙擺各自擺長(zhǎng)L1、L2的關(guān)系為（）AL1L2BL12L2CL14L2D4L1L2【答案】C【解析】設(shè)板長(zhǎng)為L(zhǎng)，則L=v1T1=v22T2，因?yàn)関1=v2則T1=2T2，根據(jù)則 ，即L14L2，故選C。7.如圖所示，小球m自A點(diǎn)以初速度向方向運(yùn)動(dòng)，已知弧長(zhǎng)，圓弧半徑，A