2020-2021学年高二物理教科版选修3-4题组训练：1.2-单摆-Word版含解析.docx

1.2 单摆题组一单摆的简谐运动1做一个单摆有下列器材可供选用，可以用来做成一个单摆的有()A带小孔的实心木球 B带小孔的实心钢球C长约1 m的细线 D长约10 cm的细线解析制作单摆时应选用体积小、质量大的球和细、长、轻、弹性小的线答案BC2关于单摆，下列说法中正确的是()A摆球运动的回复力是它受到的合力B摆球在运动过程中经过轨迹上的同一点，加速度是不变的C摆球在运动过程中加速度的方向始终指向平衡位置D摆球经过平衡位置时，加速度为零解析摆球的回复力为重力沿轨迹切线方向的分力，A错；摆球经过最低点时，回复力为0，但合力供应向心力，C、D错；由简谐运动特点知B正确答案B3当单摆的摆球摆到最大位移处时，摆球所受的()A合外力为零 B回复力为零C向心力为零 D摆线中张力为零解析当摆球摆到最大位移处时，回复力最大，不为零，所以选项A、B均错；摆球在最大位移处，速度为零，由向心力公式F可知，向心力也为零，此时摆线中的张力等于重力沿摆线方向上的分力，所以选项C对，D错答案C4做简谐振动的单摆，在摇摆的过程中()A只有在平衡位置时，回复力才等于重力和细绳拉力的合力B只有在最高点时，回复力才等于重力和细绳拉力的合力C小球在任意位置处，回复力都等于重力和细绳拉力的合力D小球在任意位置处，回复力都不等于重力和细绳拉力的合力解析单摆在一个圆弧上来回运动，摆球做圆周运动的向心力由重力沿悬线方向的分力和悬线拉力的合力提拱，而回复力是指重力沿圆弧切线方向的分力摆球在平衡位置速度不为零，向心力不为零，而回复力为零，所以合力不是回复力；摆球在最高点时，速度为零，向心力为零，合力等于回复力故选项B正确答案B5如图125所示是单摆振动示意图，下列说法正确的是()图125A在平衡位置摆球的动能和势能均达到最大值B在最大位移处势能最大，而动能最小C在平衡位置绳子的拉力最大，摆球速度最大D摆球由AC运动时，动能变大，势能变小解析单摆的振动是简谐运动，机械能守恒，远离平衡位置运动，位移变大，势能变大，而动能减小；反之，向平衡位置运动时，动能变大而势能变小，故B、D正确，A错；小球在平衡位置只受重力和绳子拉力，在平衡位置C，拉力Fmgmv2/l，由上述分析知，平衡位置时动能最大，即v最大，故F也最大，所以C正确答案BCD题组二单摆做简谐运动的周期6发生下列哪一种状况时，单摆周期会增大()A增大摆球质量 B缩短摆长C减小单摆振幅 D将单摆由山下移至山顶解析由单摆周期公式T2知，T与单摆的摆球质量、振幅无关，缩短摆长，l变小，T变小；单摆由山下移到山顶，g变小，T变大答案D7甲、乙两个单摆的摆长相等，将两单摆的摆球由平衡位置拉起，使摆角甲乙5，由静止开头释放，则()A甲先摆到平衡位置B乙先摆到平衡位置C甲、乙两摆同时到达平衡位置D无法推断解析两个单摆的摆长相等，则两个单摆的周期相等，单摆从最大位移摆到平衡位置所用的时间相等，选项C正确答案C8一只钟从甲地拿到乙地，它的钟摆摇摆加快了，则下列对此现象的分析及调准方法的叙述中正确的是()Ag甲g乙，将摆长适当增长Bg甲g乙，将摆长适当缩短Cg甲g乙，将摆长适当增长Dg甲g乙，将摆长适当缩短解析从甲地到乙地，钟摆的周期减小了，由T2，知g甲g乙，若要使周期回到原值，应适当增加摆长答案C9如图126所示为演示简谐运动的砂摆，已知摆长为l，漏斗的质量为m，细砂的质量为M，Mm，细砂渐渐下漏的过程中，单摆的周期()图126A不变B先变大后变小C先变小后变大D渐渐变大解析在砂摆摇摆细砂渐渐下漏的过程中，摆的重心渐渐下移，即摆长l渐渐变大，当细砂流到肯定程度后，摆的重心又重新上移，即摆长l变小，由周期公式T2 可知，砂摆的周期先变大后变小，故正确选项为B.答案B10如图127所示的单摆，摆长为l40 cm，摆球在t0时刻从右侧最高点释放做简谐振动，则当t1 s时，小球的运动状况是()图127A向右加速 B向右减速C向左加速 D向左减速解析单摆的周期T22 s0.4 s1.256 s，t1 s时，则TtT，摆球从右侧最高点释放做简谐运动，在t1 s时已经越过平衡位置(最低点)，正向右侧最大位移处运动，由平衡位置向最大位移运动的过程中，摆球做的是减速运动，故A、C、D错误，B正确答案B11如图128所示，两单摆摆长相同，平衡时两摆球刚好接触，现将摆球A在两摆线所在平面内向左拉开一小角度后释放，碰撞后，两摆球分开各自做简谐运动，以mA、mB分别表示摆球A、B的质量，则()图128A假如mAmB，下一次碰撞发生在平衡位置右侧B假如mAmB，下一次碰撞发生在平衡位置左侧C无论两摆球的质量之比是多少，下一次碰撞都不行能在平衡位置右侧D无论两摆球的质量之比是多少，下一次碰撞都不行能在平衡位置左侧解析两单摆摆长相同，由T2知两单摆的周期相同(与摆球质量无关)两球碰撞后分开又返回到平衡位置的时间都是各自的半个周期，故它们应在平衡位置发生下一次碰撞，选项C、D正确答案CD12.有一摆长为L的单摆，悬点正下方某处有一小钉，当摆球经过平衡位置向左摇摆时，摆线的上部将被小钉拦住使摆长发生变化现使摆球做小幅度摇摆，摆球从右边最高点M至左边最高点N运动过程的闪光照片，如图129所示(悬点和小钉未被摄入)P为摇摆中的最低点，已知每相邻两次闪光的时间间隔相等，由此可知，小钉与悬点的距离为()图129A. BC. D条件不足，无法确定解析题图中M到P为四个时间间隔，P到N为两个时间间隔，即左半部分单摆的周期是右半部分单摆周期的，依据周期公式T2，可得左半部分单摆的摆长为，即小钉距悬点的距离为L，故C选项正确答案C13.如图1210所示，有一个小球(视为质点)从光滑圆弧槽的P点由静止释放，沿圆弧槽来回摇摆， (O点为圆弧的最低点)段远小于圆弧槽的半径R，则下列说法正确的是()图1210A小球摇摆过程中的回复力由重力沿其运动方向的分力供应B小球摇摆至最低点O时所受合外力为零C小球摇摆的周期为T2D若小球在P点释放的同时，O点右侧的Q点上也有一个不计大小的小球由静止释放，已知则两球将在O点左侧相遇解析圆弧摆摆球受力与单摆相像，圆弧槽对其弹力FN与单摆摆线的拉力FT所起的作用是一样的，重力沿圆弧切线方向的分力作振动的回复力，故A正确；摆至最低点时，回复力为零，但向心力最大，故B错误；当偏角(半径与竖直方向夹角)5时，近似为简谐运动，因段远小于圆弧槽的半径R，满足条件，故周期T2，C正确；周期与振幅大小无关，两小球必在最低点O相遇，D错误答案AC142022江苏单科，12B(2)在“探究单摆的周期与摆长的关系”试验中，某同学预备好相关试验器材后，把单摆从平衡位置拉开一个很小的角度后释放，同时按下秒表开头计时，当单摆再次回到释放位置时停止计时，将记录的这段时间作为单摆的周期以上操作中有不妥之处，请对其中两处加以改正解析摆球通过平衡位置时具有较大的速度，此时开头计时，误差较小若只测量一次全振动的时间会产生较大的误差，而测量多次全振动的时间求平均值可减小误差答案应在摆球通过平衡位置时开头计时；应测量单摆多次全振动的时间，再计算出周期的测量值(或在单摆振动稳定后开头计时)15如图1211所示，三根细线在O点处打结，A、B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，BAO30，已知OC线长是l，下端C点系着一个直径可忽视的小球图1211(1)让小球在纸面内小角度摇摆，求单摆的周期是多少？(2)让小球垂直纸面小角度摇摆，周期又是多少？解析(1)让小球在纸面内摇摆，在偏角很小时，单摆可看做简谐运动，摆长为OC的长度，所以单摆的周期T2.(2)让小球垂直纸面摇摆，如图所示，由几何关系可得OOl，等效摆长为lOCOOll，所以周期T22.答案见解析