高中物理人教版 (2019)必修 第一册1 牛顿第一定律精练

这是一份高中物理人教版 (2019)必修 第一册1 牛顿第一定律精练，共20页。试卷主要包含了4单摆同步训练1，0m，5s到t = 1，28s，5+9n等内容，欢迎下载使用。
2020-2021学年度人教版（2019）选择性必修第一册2.4单摆同步训练1（含解析）  1．如图甲所示，一单摆做小角度摆动，从某次摆球由左向右通过平衡位置开始计时，相对平衡位置的位移x随时间t变化的图象如图乙所示。不计空气阻力，取重力加速度g = 10m/s2。对于这个单摆的振动过程，下列说法正确的是（  ）A．单摆的摆长约为1.0mB．单摆的位移x随时间t变化的关系式为x = 8cos(πt)cmC．从t = 0.5s到t = 1.0s的过程中，摆球的重力势能逐渐增大D．从t = 1.0s到t = 1.5s的过程中，摆球所受回复力逐渐减小2．图示为同一位置的甲乙两个单摆的振动图像，根据图像可以知道两个单摆的（　　）A．甲的摆长大于乙的摆长B．甲摆球质量大于乙摆球质量C．甲摆球机械能大于乙摆球机械能D．摆球甲的最大偏角大于乙的最大偏角3．夏天的河上，有几名熟悉水性的青年将绳子挂在桥下荡秋千，绳子来回荡几次后跳入河中，现把秋千看成单摆模型，图为小明在荡秋千时的振动图像，已知小王的体重比小明的大，则下列说法正确的是（　　）
 A．小王荡秋千时，其周期大于6.28sB．图中a点对应荡秋千时的最高点，此时回复力为零C．小明荡到图中对应的b点时，动能最小D．该秋千的绳子长度约为10m4．如图所示，三根细线a、b、c于O处打结，每根细线的长度均为L，a、b细线上端固定在同一水平面上相距为的A、B两点上，c细线下端系着一个带正电荷的小球（小球直径可以忽略），小球质量为m，电荷量为，垂直于纸面向外有匀强电场，电场强度，下列说法正确的是（　　）A．小球可以在纸面内做简谐运动，周期为B．小球可以在与纸面垂直的平面内做简谐运动，周期为C．小球可以在纸面内做简谐运动，周期为D．小球可以在与纸面垂直的平面内做简谐运动，周期为5．如图所示是半径很大的光滑凹球面的一部分，有一个小球第一次自A点由静止开始滑下，到达最低点O时的速度为v1，用时为t1；第二次自B点由静止开始滑下，到达最低点O时的速度为v2，用时为t2，下列关系正确的是（　　）A．t1＝t2，v1>v2B．t1>t2，v1<v2C．t1<t2，v1>v2D．t1>t2，v1>v26．在环绕地球运动的空间实验室内，下列几项实验中不能进行的是（　　）①用天平测物体质量②用弹簧秤测作用于秤钩上的拉力③用单摆测该处的重力加速度④验证力的合成得平行四边形法则A．①② B．①③ C．①②③ D．②③④7．如图，两个摆长相同的单摆一前一后悬挂在同一高度，虚线表示竖直方向，分别拉开一定的角度（都小于5°）同时由静止释放，不计空气阻力。沿两单摆平衡位置的连线方向观察，释放后可能看到的是（　　）A． B． C． D．8．某小组利用频闪照相的方法研究单摆的运动过程，即用在同一张底片上多次曝光的方法。从摆球离开左侧最高点A时开始，每隔相同时间曝光一次，得到了一张记录摆球从A位置由静止运动到右侧最高点B的照片，如图所示，其中摆球运动到最低点O时摆线被一把刻度尺挡住。对照片进行分析可知（　　）A．摆球在A点所受的合力等于在B点所受的合力B．左侧摆线与右侧摆线长度之比为9：4C．摆球经过O点前后瞬间摆线上的拉力大小不变D．从A点到O点的过程中，重力对摆球做功的功率不断变大9．如图所示，一轻质漏斗装满砂子，用细线悬挂该漏斗做成一单摆。在漏斗小角度摆动砂子缓慢漏出时，沿O1O2方向匀速拉动木板，漏出的砂子在木板上会形成图示曲线，不计摆动时所受空气阻力，则下列说法正确的是（　　）A．由于漏斗中砂子重心降低，摆动的周期增大B．由于漏斗中砂子重心降低，摆动的周期减小C．由于漏斗中砂子质量减少，摆动的周期增大D．由于漏斗中砂子质量减少，摆动的周期减小 10．如图所示为同一地点的两单摆甲、乙的振动图象，且甲、乙两摆球质量相等，忽略空气阻力。则下列说法中正确的是（　　）A．甲的摆长与乙的摆长相等B．甲的摆长比乙的摆长长C．甲的机械能比乙的大D．在时有负向最大加速度的是乙摆  11．如图甲是一个单摆在小角度振动的情形，O是它的平衡位置，B、C是摆球所能到达的最远位置。设摆球向右方向运动为正方向。图乙是这个单摆的振动图像，根据图像：单摆开始振动时刻摆球在_____位置（选填“B”、“O”、或“C”），若此地的重力加速度g取10m/s2，那么这个摆的摆长为______m。12．两个摆长不同的单摆1、2同轴水平悬挂，两单摆摆动平面相互平行，振动图像如图（a），两单摆摆长之比l1：l2=___________。t=0时把单摆1的摆球向左、单摆2的摆球向右拉至相同的摆角处，如图（b）。同时释放两摆球，两摆球同时摆到最右侧所经历的时间为___________s。 13．一条细线下面挂着一个小球，让它自由摆动，画出它的振动图像如图所示。（1）请根据图中的数据计算出它的摆长。（2）请根据图中的数据估算出它摆动的最大偏角。14．如图是两个单摆的振动图像。（1）甲、乙两个摆的摆长之比是多少？（2）以向右的方向作为摆球偏离平衡位置的位移的正方向，从起，乙第一次到达右方最大位移时，甲摆动到了什么位置？向什么方向运动？15．周期是的单摆叫秒摆，秒摆的摆长是多少？把一个地球上的秒摆拿到月球上去，已知月球上的自由落体加速度为，它在月球上做50次全振动要用多少时间？16．一个理想单摆，已知其周期为。如果由于某种原因（如转移到其他星球）自由落体加速度变为原来的，振幅变为原来的，摆长变为原来的，摆球的质量变为原来的，它的周期变为多少？17．如图甲，点为单摆的固定悬点，将力传感器接在摆球与点之间。现将摆球拉到点，释放摆球，摆球将在竖直面内的、之间来回摆动，其中点为运动中的最低位置。图乙表示细线对摆球的拉力大小随时间变化的曲线，图中为摆球从点开始运动的时刻，取。(1)求单摆的振动周期和摆长。(2)求摆球的质量。(3)求摆球运动过程中的最大速度。18．一个单摆在质量为、半径为的星球上做周期为的简谐运动，在质量为、半径为的星球上做周期为的简谐运动。求与之比。19．使悬挂在长绳上的小球偏离平衡位置一个很小的角度，然后放开它，同时使另一个小球从静止开始由悬点自由下落。哪一个小球先到达第一个小球的平衡位置？20．如图，小球在半径为的光滑球面上的、之间来回运动。若，试证明小球的运动是简谐运动，并求出其振动的频率。21．如图所示，光滑圆弧轨道的半径为R，圆弧底部中点为O，两个大小可忽略、质量分别为m1和m2的小球A和B，A在离O很近的轨道上某点，B在O点正上方h处。现同时释放两球，使两球在A小球第三次通过O点时恰好相碰，问：h应为多高。22．如图所示，当单摆摆球经过平衡位置O向右做简谐运动的瞬间，一个以速度v做匀速运动的小球，同时经过O正下方A点在水平面上向右运动，与竖直墙壁B碰撞后以原速率返回，求B、A间距满足什么条件，才能使小球恰好返回A点时摆球也经过平衡位置O。（设球与墙壁碰撞时间不计，摆长为L）23．甲、乙两只相同的摆钟同时计时，当甲钟指示45 min时，乙钟已指示1 h，求甲、乙两钟的摆长之比。
参考答案1．A【详解】A．由题图乙可知单摆的周期T = 2s，振幅A = 8cm，由单摆的周期公式T = 2π代入数据可得l = 1m，A正确；B．由ω = 可得ω = πrad/s，则单摆的位移x随时间t变化的关系式为x = Asinωt = 8sin(πt)cmB错误；C．从t = 0.5s到t = 1.0s的过程中，摆球从最高点运动到最低点，重力势能减小，C错误；D．从t = 1.0s到t = 1.5s的过程中，摆球的位移增大，回复力增大，D错误。故选A。2．A【详解】A．由图可知，甲的周期大于乙的周期，根据周期公式可知，甲的的摆长大于乙的摆长，A正确；BC．单摆跟摆球质量无关，所以无法确定摆球质量关系及机械能关系，BC错误；D．由图可知，甲球摆动的振幅小于乙球摆动的振幅，故甲球的最大偏角小于乙球的最大偏角，D错误。故选A。3．D【详解】A．小王荡秋千时，根据可知做单摆运动的物体的周期与质量无关，其周期等于6.28s，故A错误；B．图中a点对应荡秋千时的最高点，此时回复力最大，故B错误；C．小明荡到图中对应的b点时，b点为平衡位置，速度最大，动能最大，故C错误；D．根据计算得l≈10m，故D正确。4．D【详解】AC．小球不可以在纸面内做简谐运动，因为小球会受到垂直纸面向外的电场力，垂直纸面方向无法平衡，故AC错误；BD．小球可以在与纸面垂直的平面内做简谐运动，等效重力周期故B错误，D正确。故选D。5．A【详解】从A、B点均做单摆模型运动，由单摆周期公式可得，R为球面半径，故t1＝t2；A点离平衡位置远些，高度差大，故从A点滚下到达平衡位置O时速度大，即v1＞v2。故A正确，BCD错误。故选A。6．B【详解】在环绕地球运动的空间实验室内，一切跟重力相关的都不能进行。所以天平不能测物体的质量，因为物体和砝码对托盘无压力；弹簧秤是利用形变产生拉力的，所以可以测拉力；单摆在完全失重的情况下将不再摆动，验证力的合成时是利用弹簧的拉力测量力的，所以可以得到平行四边形法则。故选B。7．C【详解】因两个单摆的摆长相同，根据单摆周期公式，可知两个单摆的周期相同，两摆同时由静止释放，应同时到达平衡位置，同时到达右边最大位移处。故选C。8．B【详解】A.摆球在A点受到的合力是重力沿切线方向的分力，等于，摆球在A点和B点时，摆线与竖直方向夹角不同，所以合力大小不等，故A错误；B.根据图可知，摆球从A到O运动时间(t0是曝光一次的时间)，从O到B运动时间，而，所以，由单摆周期公式可得，左侧和右侧摆长之比为，故B正确； C.摆球经过O点时速度不变，但摆线长变短，由向心力公式可知，摆线上的拉力变大，故C错误；D.摆球在A点速度为零，所以在A点重力的功率为零，摆球在C的速度与重力垂直，重力的功率也为零，所以从A点到O点的过程中，重力对摆球做功的功率先变大后变小，故D错误。故选B。9．A【详解】AB．细线悬点到砂子重心的距离是单摆摆长，由于漏斗中砂子重心降低，单摆的摆长L变大，由单摆周期公式可知，单摆周期T变大，故A正确，B错误；
CD．由单摆周期公式可知，漏斗中砂子的质量对单摆周期没有影响，漏斗中砂子质量减少不会对单摆周期造成影响，故CD错误。
故选A。10．AC【详解】AB．从图中可得两者的周期相同，都为2.0s，又知道两者在同一个地点测量的，g相同，所以根据单摆周期公式可知两单摆的摆长相等，故A正确，B错误；C．甲摆的振幅为10cm，乙摆的振幅为7cm，则甲摆的振幅比乙摆大，由于甲、乙两摆球质量相等，因此甲球的机械能比乙球的机械能大。故C正确；D．在t=0.5s时，甲摆经过平衡位置，振动的加速度为零，而乙摆的位移为负的最大，则乙摆具有正向最大加速度。故D错误。故选AC。11．B    0.162    【详解】[1]由图乙所示图象可知，在t=0s时，摆球处于负的最大位移，摆球向右方向运动为正方向，因此开始时，摆球在B处；[2]由单摆周期公式可得12．100：81    4.5+9n（n=0，1，2……）    【详解】[1]根据单摆周期公式可得由图可知则有[2]由图可知，单摆1到达最右端所经历的时间为   单摆2到达最右端所经历的时间为  可得同时释放两摆球，两摆球同时摆到最右侧所经历的时间为t=4.5+9n（n=0，1，2……）13．(1) ；(2) 【详解】(1)由图可知，单摆的周期为2s，根据周期公式得(2)由图可知，单摆的振幅为4cm，在角度很小时有14．(1) ；(2)平衡位置，向左振动【详解】(1)甲摆的周期，乙摆的周期为，根据周期公式得(2)甲的振动方程为当时，甲的位置为即甲在平衡位置，向左振动。15．0.99m，【详解】根据周期公式 可得代入解得秒摆搬到月球上，其与地球上的秒摆的周期关系为50次全振动所用的时间为16．【详解】根据单摆的周期公式得17．(1)0.4πs， 0.4m；(2)0.05kg；(3)0.283m/s。【详解】(1)小球在一个周期内两次经过最低点，根据该规律T=0.4πs由单摆的周期公式为解得 (2)(3)摆球受力分析如图所示：

在最高点A，有Fmin=mgcosθ=0.495N在最低点B，有 从A到B，机械能守恒，由机械能守恒定律得mgR（1-cosθ)=mv2联立三式并代入数据得m=0.05kgv=m/s≈0.283m/s18．【详解】根据星球表面的物体受到的重力等于万有引力，有得单摆的周期，联立解得则19．自由下落的小球先到平衡位置【详解】根据单摆的周期公式得则小球第一次摆到最低点的时间为根据得小球自由落体运动的时间为由于则则自由下落的小球先到平衡位置。20．见解析，【详解】设小球质量为m，小球相对平衡位置的位移为x，小球受力如图小球的重力沿切线方向的分力是小球沿圆弧振动的回复力，则有F回=mgsinθ由于，则θ很小，小球位移的大小与θ角所对的弧长及θ角所对的弦都近似相等，因而有且位移方向与回复力方向相反，所以回复力为所以小球的运动可以视为简谐运动。小球振动周期为则小球振动的频率为21．π2R【详解】由题意知，可将A球运动看作摆长为R的单摆，其周期A第三次通过位置O，用时B作自由落体运动，用时与A相同，故h＝gt2＝π2R22．（n＝1，2，3…）【详解】摆球做简谐运动而小球做匀速直线运动，再次相遇的条件为小球来回所需要的时间为单摆半周期的整数倍。小球运动时间为（n＝1，2，3…）又
 联立解得（n＝1，2，3…）23．16∶9【详解】设甲、乙两钟经过的时间为t，周期分别为T甲、T乙，标准钟的周期为T0。则两钟在t时间内完成全振动次数为，两钟显示的时间为，所以有由得