沪科版 (2019)2.3 摆钟的物理原理课后练习题

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．如图所示的各类实物摆中，可看作单摆的是（　　）

A． B．

C． D．

2．单摆的摆动属于（　　）

A．匀速运动 B．匀加速运动 C．匀变速运动 D．变加速运动

3．一单摆做简谐振动，在偏角减小的过程中，摆球的（　　）

A．速度减小 B．回复力减小 C．位移增大 D．机械能增大

4．如图（甲）所示是用沙摆演示振动图像的实验装置，此装置可视为摆长为L的单摆，沙摆的运动可看作简谐运动，若用手拉木板做匀速运动，实验时细沙在木板上留下的情形如图（甲）所示。某次实验中，手拉木板的速度大小约为0.20m/s，测得图（乙）所示的一段木板的长度约0.60m，下列判断正确的是（　　）

A．图中的曲线是沙摆的运动轨迹

B．图中的曲线是木板的运动轨迹

C．图中的曲线是细沙的运动轨迹

D．实验所用沙摆对应的摆长约为0.56m

5．一单摆做小角度摆动，其振动图像如图所示，以下说法正确的是（       ）.

A．t1时刻摆球速度最大，悬线对它的拉力最小

B．时刻摆球速度为零，悬线对它的拉力最小

C．时刻摆球速度为零，悬线对它的拉力最大

D．时刻摆球速度最大，悬线对它的拉力最大

6．下列说法中正确的是：（        ）

A．弹簧振子的运动是简谐运动 B．简谐运动就是指弹簧振子的运动

C．简谐运动是匀变速运动 D．单摆简谐运动的回复力是重力和拉力的合力

7．一单摆的摆长为40cm，摆球在t=0时刻正从平衡位置向左运动，（g取10m/s2），则在t=1s时摆球的运动情况是（       ）

A．正向左做减速运动，加速度正在增大 B．正向左做加速运动，加速度正在减小

C．正向右做减速运动，加速度正在增大 D．正向右做加速运动，加速度正在减小

8．下列振动图象真实地描述了对摆长约为1 m的单摆进行周期测量的四种操作过程，图中横坐标原点表示计时开始，A、B、C均为30次全振动的图象，已知sin 5°=0.087，sin 15°=0.26，这四种操作过程合乎实验要求且误差最小的是（　　）

A． B．

C． D．

9．探究单摆摆长与周期的关系的实验中，已选用摆长约为的单摆，下列操作更合乎实验要求且误差最小的是（，）（　　）

A．振幅取，从平衡位置处开始计时

B．振幅取，从最大位置处开始计时

C．振幅取，从平衡位置处开始计时

D．振幅取，从最大位置处开始计时

10．有一个单摆，在竖直平面内做小摆角振动，周期为 2s．如果从单摆向右运动通过平衡位置时开始计时，在t=1.4s 至 t=1.5s 的过程中，摆球的（       ）

A．速度向右在增大，加速度向右在减小

B．速度向左在减小，加速度向左在增大

C．速度向左在减小，加速度向右在增大

D．速度向右在减小，加速度向左在减小

11．单摆做简谐运动时，其回复力是（       ）

A．摆球所受的重力 B．悬线对摆球的拉力

C．摆球所受重力与悬线拉力的合力 D．摆球重力在垂直悬线方向上的分力

12．摆长为L的单摆做简谐振动，若从某时刻开始计时，（取作t=0），当振动至时，摆球具有负向最大速度，则单摆的振动图象是图中的 （ ）

A． B．

C． D．

13．单摆在振动过程中，对摆球的分析正确的是 （　　）

A．摆球在最低点加速度为零 B．合外力方向始终与速度方向垂直

C．摆球在最高点合外力为零 D．摆球在任何位置加速度都不等于零

14．一单摆的摆长为40cm，摆球在t=0时刻正从平衡位置向右运动，若g取10m/s2，则在1s时摆球的运动情况是（　　）

A．正向左做减速运动，加速度正在增大 B．正向左做加速运动，加速度正在减小

C．正向右做减速运动，加速度正在增大 D．正向右做加速运动，加速度正在减小

15．如图所示，长为l的轻绳上端固定在O点，下端系一小球，在O点正下方处的P点固定一小钉子。现将小球拉至A点，使细线与竖直方向间夹角很小，然后由静止释放小球，小球在竖直平面内运动。点B（图中未标出）是小球能够到达的左方最高位置，重力加速度为g，不计空气阻力，下列说法正确的是（　　）

A．点B在点A下方

B．点B在点A上方

C．小球摆动的周期为

D．小球摆动的周期为

二、填空题（共4题）

16．细线的上端固定、下端拴一个小球，如果线的质量______小球的质量，小球的直径______细线的长度，这样的一个物理模型称为______。摆角不超过______时，单摆的振动可以看作是简谐振动。

17．（1）单摆定义：如果细线的长度_____改变，细线的质量与小球相比可以____，球的直径与线的长度相比也可以_____，这样的装置叫作单摆。

（2）如图回复力：F=______（填“G1”或者“G2”）=_________。

摆线的拉力和摆球重力沿摆线方向分力的合力充当______，F向=____________。（绳的拉力为FT）

（3）视为简谐运动的条件：θ<____。此时，F回＝mgsin θ＝－ x＝－kx，负号表示回复力F回与位移x的方向______。

（4）单摆简谐运动时的周期公式：T＝2π。

①l为等效摆长，表示从悬点到摆球_____的距离。

②g为当地的重力加速度。

（5）单摆的等时性：单摆的振动周期取决于_______和____________ ，与振幅和振子（小球）质量_________。

18．一单摆做简谐运动，在偏角增大的过程中，摆球的回复力___________（填“变大”“不变”或“变小”）。摆球的机械能___________（填“增大”“减小”或“不变”）。

19．某实验小组拟用如图1所示装置研究滑块的运动．实验器材有滑块、钩码、纸带、米尺、带滑轮的木板，以及由漏斗和细线组成的单摆等．实验中，滑块在钩码作用下拖动纸带做匀加速直线运动，同时单摆在垂直于纸带运动方向摆动，漏斗漏出的有色液体在纸带上留下的痕迹记录了漏斗在不同时刻的位置．

①在图2中，从_____纸带可看出滑块的加速度和速度方向一致．

②用该方法测量滑块加速度的误差主要来源有：_________、

________________（写出2个即可）．

三、综合题（共4题）

20．（1）单摆的回复力就是摆球所受的合外力吗？

（2）单摆经过平衡位置时，回复力为零，合外力也为零吗？

21．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)

22．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。

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．D

3．B

4．D

5．D

6．A

7．B

8．A

9．A

10．C

11．D

12．C

13．D

14．D

15．D

16．     远小于     远小于     单摆     5°

17．     不可     忽略     忽略     G1     Gsin θ     向心力     FT－Gcos θ     5°     相反     重心     摆长l     重力加速度g     无关

18．     变大     不变

19．     B     摆长变化     漏斗重心变化、液体痕迹偏粗、阻力变化等

20．（1）回复力不是合外力。单摆的运动可看成变速圆周运动，其重力可分解为沿悬线方向的分力和沿圆弧切线方向的分力，重力沿圆弧切线方向的分力提供使摆球沿圆弧振动的回复力；（2）单摆经过平衡位置时，回复力为零，但合外力不为零

21．0.1s；0.1m/s

22．（1）；（2）最左端或初始位置，24cm

23．0.1s；0.1m/s