沪科版 (2019)选择性必修 第一册2.3 摆钟的物理原理一课一练

2.3摆钟的物理原理同步练习2021—2022学年高中物理沪教版（2019）选择性必修第一册

一、选择题（共15题）

1．一个单摆在竖直平面内做小幅振动，周期为2s，如果从单摆向右运动通过平衡位置时开始计时，则在t=1.6s至t=1.8s的过程中，摆球的（　　）

A．速度向左在减小，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，加速度向左在减小

D．速度向右在减小，加速度向左在减小

2．有一个正在摆动的秒摆，若取摆球正从平衡位置向左运动时开始计时，那么当t=1.2s时，摆球

A．正在做加速运动，加速度正在增大 B．正在做减速运动，加速度正在增大

C．正在做加速运动，加速度正在减小 D．正在做减速运动，加速度正在减小

3．如图所示的单摆，摆长为l=40cm，摆球在t=0时刻从右侧最高点释放做简谐振动，则当t=1s时，小球的运动情况是(       )

A．向右加速 B．向右减速 C．向左加速 D．向左减速

4．某单摆的简谐运动图像如图所示，取，下列描述正确的是（　　）

A．摆长为1m

B．摆长为2m

C．t =3s时，小球的速度最大，加速度为零

D．t =4s时，小球的速度最大，加速度为零

5．用一根细线悬挂一个质量大、直径小的小球，当细线的质量和小球的尺寸完全可以忽略时，把这个装置叫单摆，这里的物理科学方法是（ ）

A．等效替代法 B．控制变量法 C．理想模型法 D．比值定义法

6．有一个正在摆动的秒摆，若取摆球正从平衡位置向左运动时开始计时，那么当t=1.6s时，以下对摆球的运动情况及其切向加速度变化情况的正确的是（　　）

A．正在向左做减速运动，加速度正在增大 

B．正在向右做减速运动，加速度正在增大

C．正在向左做加速运动，加速度正在减小

D．正在向右做加速运动，加速度正在减小

7．如图所示是描绘沙摆振动图象的实验装置和木板上留下的实验结果。沙摆的运动可看做简谐运动。若沙摆摆长为1m，木板的长度是，取，那么下列说法中正确的是（　　）

A．该沙摆的周期为

B．该沙摆的频率为

C．这次实验匀速抽动木板的速度为0.1m/s

D．这次实验匀速抽动木板的速度为0.2m/s

8．单摆在振动过程中，摆动幅度越来越小这是因为（       ）

A．能量正在逐渐消灭 B．动能正在转化为势能

C．机械能守恒 D．总能量守恒，减少的机械能转化为内能

9．做简谐运动的单摆，当摆球通过最低位置时（　　）

A．摆球所受的合力为零 B．摆线对摆球的拉力为零

C．摆球所受的回复力为零 D．摆球的重力势能一定为零

10．有一个正在摆动的秒摆（T=2s），若取摆球正从平衡位置向左运动时开始计时，那么当t=1.6s时，以下对摆球的运动情况及回复力变化情况正确的是（　　）

A．正在向左做减速运动，回复力正在增大

B．正在向右做减速运动，回复力正在增大

C．正在向右做加速运动，回复力正在减小

D．正在向左做加速运动，回复力正在减小

11．将一个摆长为l的单摆放在一个光滑的、倾角为α的斜面上，其摆角为θ，如图所示，下列说法正确的是（　　）

A．摆球做简谐运动的回复力为F＝mgsinθsinα

B．摆球做简谐运动的回复力为F＝mgsinθ

C．摆球经过平衡位置时合力为零

D．摆球在运动过程中，经过平衡位置时，线的拉力为F′＝mgsinα

12．摆长为l的单摆做简谐运动，若从某时刻开始计时(即取t＝0)，当振动至t＝时，摆球恰具有负向最大速度，则单摆的振动图象是下图中的(　　)

A．         B．         C．         D．

13．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，在远处从与单摆摆动平面垂直的视角拍摄单摆在摆动过程中的多个位置的照片。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．A和B位置等高，说明摆球在运动过程中机械能守恒

B．摆球在A点的所受合力大小大于在B点的合力

C．摆球经过O点前后瞬间加速度大小不变

D．摆球经过O点前后瞬间角速度大小不变

E．摆球从A点到O点的过程中重力做功的功率，等于摆球从O点到B点的过程中克服重力做功的功率

F．在O点附近摆球相邻位置的间隔较大，说明其在O点附近相邻位置间的运动时间较长

G．小球在A点受绳的拉力大小小于其在B点受绳的拉力

14．下列关于单摆的说法，正确的是(　 　)

A．单摆摆球经过平衡位置时加速度为零

B．单摆摆球的回复力是摆球重力沿圆弧切线方向的分力

C．单摆摆球的回复力等于摆球所受的合力

D．单摆摆球从平衡位置运动到正向最大位移处的位移为A(A为振幅)，从正向最大位移处运动到平衡位置时的位移为－A

15．如图所示，O点为单摆的固定悬点，现将摆球（可视为质点）拉至A点，此时细线处于张紧状态，释放摆球，摆球将在竖直平面内的A、C之间来回摆动，B点为运动中的最低位置，则在摆动过程中（　　）

A．摆球在A点和C点处，速度为零，合力也为零

B．摆球在A点和C点处，速度为零，回复力也为零

C．摆球在B点处，速度最大，回复力也最大

D．摆球在B点处，速度最大，细线拉力也最大

二、填空题（共4题）

16．振动的“回复力”是按力的_________命名的，弹簧振子的回复力是由_______提供的，单摆的回复力是由________提供的．

17．单摆做简谐振动时回复力是由摆球__________的分力提供．用单摆测重力加速度实验中，尽量做到摆线要细，弹性要小，质量要轻，其质量要_________摆球质量．

18．单摆的回复力

（1）回复力的来源：摆球的重力沿____________方向的分力。

（2）回复力的特点：在摆角很小时，摆球所受的回复力与它偏离平衡位置的位移成____________，方向总指向____________，即F=-x。从回复力特点可以判断单摆做简谐运动。

19．某学校的兴趣小组在实验室做单摆振动实验。如图甲所示为单摆在两点间振动的情形，点是平衡位置，图乙是这个单摆的振动图像，单摆振动的周期为，取摆球向右运动的方向为正方向，学校所在地的重力加速度为。若将此单摆移至悬停在某一高度的热气球载人舱中，做摆角小于的振动，测得周期为，已知地球半径为。

（1）根据图乙写出此单摆的振动方程。

（2）求此单摆的摆长。

（3）求该热气球此时离海平面的高度。

三、综合题（共4题）

20．甲、乙两位同学分别使用图1所示的同一套装置观察单摆作简谐运动时的振动图象，已知二人实验时所用的单摆的摆长相同，落在木板上的细砂分别形成的曲线如图2所示，请分析说明为什么甲、乙两位同学得到的振动图象是不同的．

21．如图所示，左图为一单摆，摆球质量为m，摆长为L，做小角度摆动，摆角为（），重力加速度为g，不计空气阻力，右图是某次小球从左端由禁止释放，摆球第一次由左向右通过平衡位置开始计时，位移x随时间t变化的图象，求：

（1）释放时小球的回复力；（用题目中所给字母表示）

（2）t=1.5s时小球的位置和0～1.5s内的路程。

22．如图所示,一块涂有炭黑的玻璃板,质量为2kg,在拉力F的作用下,在t=0时由静止开始竖直向上做匀加速运动．一个装有水平振针的振动频率为5Hz的固定电动音叉在玻璃板上画出了图示曲线,量得OA=1.5cm,BC=3.5cm．求自玻璃板开始运动,经过多长时间才开始接通电动音叉的电源?接通电源时,玻璃板的速度是多大?(g取10m/s2)

23．如图所示,一块涂有炭黑的玻璃板,质量为2kg,在拉力F的作用下,在t=0时由静止开始竖直向上做匀加速运动．一个装有水平振针的振动频率为5Hz的固定电动音叉在玻璃板上画出了图示曲线,量得OA=1.5cm,BC=3.5cm．求自玻璃板开始运动,经过多长时间才开始接通电动音叉的电源?接通电源时,玻璃板的速度是多大?(g取10m/s2)

参考答案：

1．C

2．B

3．B

4．D

5．C

6．C

7．D

8．D

9．C

10．D

11．A

12．D

13．A

14．B

15．D

16．     效果     弹簧弹力     重力切向分力

17．     重力沿圆弧切线；     远小于

18．     圆弧切线     正比     平衡位置

19．（1）；（2）0.16m；（3）

20．两次拉动木板的速度不同（v甲＞v乙）．

21．（1）；（2）最左端或初始位置，24cm

22．0.1s；0.1m/s

23．0.1s；0.1m/s