2024-2025學(xué)年高中物理第一章機(jī)械振動2單擺課時評價含解析教科版選修3-4

PAGE6-單擺(40分鐘100分)一、選擇題(本題共6小題,每題6分,共36分)1.(2024·攀枝花高二檢測)在如圖所示的裝置中,可視為單擺的是 ()【解析】選A。單擺的懸線要求無彈性、盡量細(xì)且質(zhì)量可忽視,故A對,B、C錯;懸點必需固定,故D錯。2.一個單擺在豎直平面內(nèi)做小幅振動,周期為2s。假如從擺球向右運(yùn)動通過平衡位置時起先計時,則在t=1.6s至t=1.8s的過程中,擺球的 ()A.速度向左在減小,加速度向右在增大B.速度向左在增大,加速度向左在增大C.速度向右在增大,加速度向右在減小D.速度向右在減小,加速度向左在減小【解析】選C。由題知,單擺的周期是2s,一個周期分成四個周期,從擺球向右運(yùn)動通過平衡位置時起先計時,則在t=1.6s至t=1.8s的過程中,擺球是由最大位移處向右向平衡位置運(yùn)動,所以速度向右在增大,加速度方向向右在減小。故A、B、D錯誤,C正確。3.(多選)(2024·江蘇高考)一單擺做簡諧運(yùn)動,在偏角增大的過程中,擺球的 ()A.位移增大 B.速度增大C.回復(fù)力增大 D.機(jī)械能增大【解析】選A、C。由簡諧運(yùn)動的特點可知,當(dāng)偏角增大,擺球偏離平衡位置的位移增大,故A正確;當(dāng)偏角增大,動能轉(zhuǎn)化為重力勢能,所以速度減小,故B錯誤;由回復(fù)力F=-kx可知,位移增大,回復(fù)力增大,故C正確;單擺做簡諧運(yùn)動過程中只有重力做功,所以機(jī)械能守恒,故D錯誤。4.在一個單擺裝置中,搖擺物體是個裝滿水的空心小球,球的正下方有一個小孔,當(dāng)擺起先以小角度搖擺時,讓水從球中連續(xù)緩慢流出,直到流完為止,則此擺球的搖擺周期將 ()A.漸漸增大B.漸漸減小C.先增大,后減小D.先減小,后增大【解析】選C。單擺在擺角為小角度時的振動是簡諧運(yùn)動,其周期是T=2π。裝滿水的空心小球,重心在球心,當(dāng)水從底部的小孔流出直到流完的過程中,小球(包括水)的重心先下降后上升,則擺長先增大后減小,最終復(fù)原到原來的長度,所以單擺的周期先變大后變小,最終復(fù)原到原來的大小。綜上所述,A、B、D均錯誤,C正確。故選C。5.(多選)(2024·雅安高二檢測)惠更斯利用擺的等時性獨創(chuàng)了帶擺的計時器,叫擺鐘,擺鐘運(yùn)行時克服摩擦所需的能量由鐘擺的勢能供應(yīng),運(yùn)行的速率由鐘擺限制。旋轉(zhuǎn)鐘擺下端的螺母可以使擺上的圓盤沿擺桿上下移動,如圖所示。以下說法正確的是 ()A.當(dāng)擺鐘不精確時須要調(diào)整圓盤的位置B.擺鐘快了應(yīng)使圓盤沿擺桿上移C.由冬季變?yōu)橄募緯r應(yīng)使圓盤沿擺桿上移D.把擺鐘從福建移到北京應(yīng)使圓盤沿擺桿上移【解析】選A、C。依據(jù)周期公式T=2π知,當(dāng)擺鐘不精確時須要調(diào)整擺長,A正確;擺鐘快了,周期小,則需將擺長增大,增大周期,B錯誤;由冬季變?yōu)橄募緯r擺桿受熱伸長,則需上移圓盤,C正確;擺鐘從福建移到北京,重力加速度增大,則需將擺長增大,D錯誤。6.(多選)將一單擺向左拉至水平標(biāo)記線上,從靜止釋放,當(dāng)擺球運(yùn)動到最低點時,擺線遇到障礙物,擺球接著向右搖擺。用頻閃照相機(jī)拍到如圖所示的單擺運(yùn)動過程的頻閃照片,以下說法正確的是 ()A.擺線遇到障礙物前后的擺長之比為9∶4B.擺線遇到障礙物前后的擺長之比為3∶2C.擺線經(jīng)過最低點時,線速度不變,半徑減小,擺線張力變大D.擺線經(jīng)過最低點時,角速度變大,半徑減小,擺線張力不變【解題指南】解答本題時應(yīng)理解以下兩點:(1)擺線遇到障礙物擺長發(fā)生改變,導(dǎo)致單擺周期發(fā)生改變。(2)擺球的線速度不變,擺長的改變導(dǎo)致角速度、向心力發(fā)生改變?！窘馕觥窟xA、C。由頻閃照片可知擺線遇到障礙物前后的周期之比為3∶2,依據(jù)T=2π得擺線遇到障礙物前后的擺長之比為9∶4,A正確,B錯誤;擺球經(jīng)過最低點時,線速度不變,半徑減小,角速度變大,依據(jù)牛頓其次定律有F-mg=,得F=mg+m,擺線經(jīng)過最低點時,半徑減小,擺線張力變大,C正確,D錯誤。二、非選擇題(24分,要有必要的文字說明和解題步驟,有數(shù)值計算的要注明單位。)7.(2024·雅安高二檢測)圖甲是一個單擺振動的情形,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)擺球向右方向運(yùn)動為正方向。圖乙是這個單擺的振動圖像。依據(jù)圖像回答:(1)單擺振動的頻率是多大?(2)起先時刻擺球在何位置?(3)若當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣葹棣?m/s2,【解析】(1)由乙圖知周期T=0.8s則頻率f==1.25Hz(2)由乙圖知,0時刻擺球在負(fù)向最大位移處,因向右為正方向,所以起先時刻擺球在B點(3)由T=2π得L==0.16m答案:(1)1.25Hz(2)B點(3)0.168.(7分)(2024·達(dá)州高二檢測)有一擺長為L的單擺懸點正下方某處有一小釘,擺球經(jīng)過平衡位置向左搖擺時,擺線的上部被小釘攔住,使擺長發(fā)生改變?，F(xiàn)使擺球做小幅度搖擺,擺球從右邊最高點M至左邊最高點N運(yùn)動過程中的閃光照片如圖所示(懸點與小釘未被攝入)。P為搖擺中的最低點,已知每相鄰兩次閃光的時間間隔相等,由此可知,小釘與懸點的距離為 ()A.B.C. D.無法確定【解析】選C。設(shè)每相鄰兩次閃光的時間間隔為t,則擺球在右側(cè)搖擺的周期為T1=8t,在左側(cè)搖擺的周期為T2=4t,T1∶T2=2∶1。則T1=2π;T2=2π;兩式兩邊相除得L2=L1,所以,小釘與懸點的距離s=L1-L2=L。故選C。9.(7分)(多選)(2024·資陽高二檢測)如圖所示是一個單擺(θ<10°),其周期為T,則下列正確的說法是 ()A.把擺球的質(zhì)量增加一倍,其周期變小B.把擺角變小時,則周期也變小C.此擺由O→B運(yùn)動的時間為D.擺球由B→O時,勢能向動能轉(zhuǎn)化【解析】選C、D。由T=2π可知,單擺的周期T與擺球質(zhì)量m無關(guān),與擺角無關(guān),當(dāng)擺球質(zhì)量與擺角發(fā)生改變時,單擺做簡諧運(yùn)動的周期不變,故A、B錯誤;由平衡位置O運(yùn)動到右端最大位移處須要的時間是四分之一周期,故C正確;擺球由最大位置B向平衡位置O運(yùn)動的過程中,重力做正功,擺球的重力勢能轉(zhuǎn)化為動能,故D正確。10.(13分)已知在單擺a完成10次全振動的時間內(nèi),單擺b完成6次全振動,兩擺長之差為1.6m。則兩單擺擺長la與lb【解析】設(shè)單擺a完成10次全振動時間為t。依據(jù)單擺振動周期公式,有Ta==2π ①Tb==2π ②由①②式看出>,所以lb>la,則有l(wèi)b-la=1.6由①②式聯(lián)立,解得100la=36l由③④式聯(lián)立,解得la=0.9m,lb答案:0.9m11.(13分)(2024·眉山高二檢測)如圖所示,小球m自A點以指向AD方向的初速度v漸漸接近固定在D點的小球n(圓弧面光滑),已知=0.8米,AB圓弧半徑R=10米,AD=10米,A、B、C、D在同一水平面上,則v為多大時,才能使m恰好遇到小球n?(g取10【解析】依據(jù)題目條件分析小球的受力狀態(tài)及運(yùn)動狀態(tài),結(jié)合勻速直線運(yùn)動的公式和簡諧運(yùn)動的公式來求解本題。小球m的運(yùn)動是由兩個分運(yùn)動合成的。這兩個分運(yùn)