2019-2020學(xué)年高中物理第一章2單擺練習(xí)含解析教科版選修3-4

1、PAGE PAGE 52.單擺課時(shí)過(guò)關(guān)能力提升1.關(guān)于單擺做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的回復(fù)力,以下說(shuō)法中正確的是()A.等于線的拉力B.等于球的重力C.等于線的拉力與球所受重力的合力D.等于重力沿圓弧切線方向的分力解析:單擺做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的回復(fù)力是重力沿圓弧切線方向的分力,也就是合外力沿圓弧切線方向的分力.答案:D2.關(guān)于單擺擺球在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的受力,下列結(jié)論正確的是 ()A.擺球重力、擺線的張力、回復(fù)力、向心力作用B.擺球的回復(fù)力最大時(shí),向心力為零;回復(fù)力為零時(shí),向心力最大C.擺球的回復(fù)力最大時(shí),擺線中的張力大小比擺球的重力大D.擺球的向心力最大時(shí),擺球的加速度方向沿?cái)[球的運(yùn)動(dòng)方向解析:單擺在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中,擺球受重

2、力和繩的拉力,故選項(xiàng)A錯(cuò)誤.重力垂直于繩的分力提供回復(fù)力.當(dāng)回復(fù)力最大時(shí),擺球在最大位移處,速度為零,向心力為零,則拉力小于重力,在平衡位置處,回復(fù)力為零,速度最大,向心力最大,擺球的加速度方向沿繩指向懸點(diǎn),故選項(xiàng)C、D錯(cuò)誤,選項(xiàng)B正確.答案:B3.如圖所示,曲面AO是一段半徑為2 m的光滑圓弧面,圓弧與水平面相切于O點(diǎn),AO弧長(zhǎng)10 cm.現(xiàn)將一小球先后從曲面的頂端A和AO弧的中點(diǎn)B由靜止釋放,到達(dá)底端O的速度分別為v1和v2,所經(jīng)歷的時(shí)間分別是t1和t2,那么() A.v1v2,t1v2,t1=t2C.v1=v2,t1=t2D.上述三種都有可能解析:因?yàn)锳O弧長(zhǎng)遠(yuǎn)小于半徑,所以小球從A、B

3、處沿圓弧滑下可等效成小角度下的單擺的振動(dòng),即做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng),其等效擺長(zhǎng)為2m,單擺周期與振幅無(wú)關(guān),因此t1=t2,又由于球運(yùn)動(dòng)過(guò)程機(jī)械能守恒,有mgh=12mv2,解得v=2gh知,v1v2.答案:B4.有一個(gè)單擺,原來(lái)的周期是2 s.在下列情況下,對(duì)周期變化的判斷錯(cuò)誤的是()A.擺長(zhǎng)減為原來(lái)的14,周期也減為原來(lái)的14B.擺球的質(zhì)量減為原來(lái)的14,周期不變C.振幅減為原來(lái)的14,周期不變D.重力加速度減為原來(lái)的14,周期變?yōu)樵瓉?lái)的2倍解析:根據(jù)單擺的周期公式T=2lg,擺長(zhǎng)減為原來(lái)的14,周期減為原來(lái)的12,故A錯(cuò)誤;根據(jù)單擺的周期公式,周期與擺球的質(zhì)量和單擺的振幅無(wú)關(guān),故B、C正確;根據(jù)單擺的

4、周期公式T=2lg,重力加速度減為原來(lái)的14,周期變?yōu)樵瓉?lái)的2倍,故D正確.答案:A5.如圖所示,用絕緣細(xì)絲線懸吊著的帶正電小球在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng),則()A.當(dāng)小球每次通過(guò)平衡位置時(shí),速度相同B.當(dāng)小球每次通過(guò)平衡位置時(shí),動(dòng)能相同C.當(dāng)小球每次通過(guò)平衡位置時(shí),絲線拉力相同D.撤去磁場(chǎng)后,小球擺動(dòng)周期變大解析:小球在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí),由于洛倫茲力不做功,所以機(jī)械能守恒.運(yùn)動(dòng)到最低點(diǎn),小球的速度大小相同,但方向可能不同,選項(xiàng)A錯(cuò)誤,選項(xiàng)B正確.小球左、右通過(guò)最低點(diǎn),向心力相同,洛倫茲力方向相反,所以拉力不同,選項(xiàng)C錯(cuò)誤.由于洛倫茲力不提供回復(fù)力,因此有無(wú)磁場(chǎng),不影響振動(dòng)周期,選項(xiàng)D錯(cuò)誤.答案:B6

5、.在同一地點(diǎn),兩個(gè)單擺的擺長(zhǎng)之比為41,擺球的質(zhì)量之比為14,則它們的頻率之比為()A.11B.12C.14D.41解析:根據(jù)單擺的周期公式T=2lg知,擺長(zhǎng)之比為41,則周期之比為21,所以頻率之比為12.答案:B7.如圖所示,半徑是R的圓弧狀光滑軌道置于豎直面內(nèi)并固定在地面上,軌道的最低點(diǎn)為B.在軌道的A點(diǎn)(弧AB所對(duì)圓心角小于5)和弧形軌道的圓心O兩處各有一個(gè)靜止的小球甲和乙,若將它們同時(shí)無(wú)初速釋放,請(qǐng)通過(guò)計(jì)算來(lái)分析哪個(gè)球先到達(dá)B點(diǎn).(不考慮空氣阻力)解析:乙球做自由落體運(yùn)動(dòng),由R=12gt乙2得t乙=2Rg.甲球沿圓弧做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng),此振動(dòng)與一個(gè)擺長(zhǎng)為R的單擺振動(dòng)模型相同,故此等效擺長(zhǎng)為R

6、,第1次到達(dá)B處的時(shí)間為t甲=14T=2Rg4=2Rg,因2Rg2Rg,故乙球先到達(dá)B點(diǎn).答案:乙球8.一根擺長(zhǎng)為2 m的單擺,在地球上某地振動(dòng)時(shí),測(cè)得完成100次全振動(dòng)所用的時(shí)間為284 s.(1)求當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣萭;(2)將該單擺拿到月球上去,已知月球的重力加速度是1.60 m/s2,單擺振動(dòng)的周期是多少?解析:(1)周期T=284100s=2.84sg=42LT2=43.1422(2.84)2m/s2=9.78m/s2.(2)T=2Lg=23.1421.60s=7.02s.答案:(1)9.78 m/s2(2)7.02 s9.一個(gè)單擺的擺長(zhǎng)為l,在其懸點(diǎn)O的正下方0.19l處有一釘子P(如圖所示),現(xiàn)將擺球向左拉開(kāi)到A,使擺線偏角5,放手后使其擺動(dòng),擺動(dòng)到B的過(guò)程中擺角也小于5,求出擺的振動(dòng)周期.解析:釋放后擺球到達(dá)右邊最高點(diǎn)B處,由機(jī)械能守恒可知B和A等高,則擺球始終做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng).單擺做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的擺