高中物理粤教版 (2019)选择性必修 第一册第二章 机械振动第三节 单摆测试题

2.3单摆基础巩固2021—2022学年高中物理粤教版（2019）选择性必修第一册

一、选择题（共15题）

1．物体做简谐运动时，下列叙述正确的是（　　）

A．平衡位置就是回复力为零的位置

B．处于平衡位置的物体，一定处于平衡状态

C．做简谐运动物体受到的合力与位移大小成正比，方向相反

D．单摆摆角超过5°也可以看成简谐振动

2．图中的几个相同的单摆在不同的条件下，关于它们的周期关系，判断正确的是（　　）

A． B．

C． D．

3．对于单摆的运动，以下说法中正确的是（　　）

A．单摆运动时，摆球受到的向心力大小处处相等

B．单摆运动的回复力就是摆球受到的合力

C．摆球经过平衡位置时所受回复力为零

D．摆球经过平衡位置时加速度为零

4．如图，两摆长相同的单摆一前一后悬挂在同一高度不同点，通过悬点的虚线表示竖直方向，通过小球的虚线表示运动轨迹所在的圆弧，分别拉开一定的角度（都小于5°）二者同时由静止释放，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．

5．如图，水平面上固定光滑圆弧面ABD，水平宽度为L，高为h且满足。小球从顶端A处由静止释放，沿弧面滑到底端D经历的时间为t，若在圆弧面上放一光滑平板ACD，仍将小球从A点由静止释放，沿平板滑到D的时间为（　　）

A．t B． C． D．

6．做简谐运动的单摆，其摆长不变，若摆球的质量增加为原来的倍，摆球经过平衡位置的速度减为原来的，则单摆振动的（　　）

A．周期不变，振幅不变 B．周期不变，振幅变小

C．周期改变，振幅不变 D．周期改变，振幅变大

7．在一些古典家居装饰中，会看到大摆钟。某大摆钟如图甲所示，可看成单摆，摆的振动图像如图乙所示，则大摆钟的摆长约为（　　）

A．0.64m B．1.28m C．1.5m D．2.25m

8．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．

9．若单摆的摆长适当变大，摆球的质量由20g增加为40g，摆球离开平衡位置的最大角度不变，则单摆振动的（　　）

A．频率不变，振幅不变 B．频率变小，振幅变大

C．频率变小，振幅不变 D．频率变大，振幅变大

10．一个物体在某行星表面受到的万有引力是它在地球表面受到的万有引力的，在地球上走时正确的摆钟（设摆钟的周期与单摆简谐运动的周期相同）搬到此行星上，现要使摆钟在该行星与地球上的周期相同，下列可行的办法是（　　）

A．将摆球的质量m增加为4m

B．将摆球的质量m减少为

C．将摆长L减短为

D．将摆长L增长为4L

11．如图所示，曲面AO是一段半径为2m的光滑圆弧面，圆弧与水平面相切于O点，AO弧长为10cm，现将一小球先后从曲面的顶端A和AO弧的中点B由静止释放，到达底端的速度分别为v1和v2，经历的时间分别为t1和t2，那么       （　　）

A．v1< v2，t1<t2

B．v1>v2，t1=t2

C．v1=v2，t1=t2

D．以上三项都有可能

12．如图甲所示，一单摆悬挂在拉力传感器上。让单摆在竖直面内做小角度摆动，拉力传感器显示绳子拉力的大小随时间的变化图像如图乙所示，已知当地的重力加速度为，则根据图乙中的数据可知（　　）

A．此单摆的周期

B．此摆球的质量为

C．此单摆的摆长

D．在时刻摆球的回复力最小

13．如图所示，曲面是一段半径为的光滑圆弧面，圆弧与水平面相切于点，弧长为，现将一小球先后从曲面的顶端和弧的中点由静止释放，到达底端的速度分别为和，经历的时间分别为和，那么（       ）

A．， B．，

C．， D．以上三项都有可能

14．某同学用DIS系统在实验室做“研究单摆的运动”的实验，将拉力传感器连接到悬线上，并连接到计算机上，在计算机上测出该单摆摆动时悬线上拉力的大小随时间变化的图像如图所示。由此图像提供的信息做出的下列判断中，正确的是（　　）

A．t=0.2s时，摆球正经过最高点

B．t=1.1 s时，摆球正经过最低点

C．摆球在摆动的过程中，系统的机械能减小

D．摆球摆动的周期T=1.4 s

15．如图甲所示是一个单摆，O是它的平衡位置，B、C是摆球所能到达的最远位置，设摆球向右运动为正方向，图乙是这个单摆的振动图象，由此可知（　　）

A．单摆振动的频率为2.5Hz

B．时摆球位于B点，绳的拉力最大

C．时摆球位于平衡位置O，加速度为零

D．若当地的重力加速度，则这个单摆的摆长是0.16m

二、填空题（共4题）

16．如图所示，半径是0.2m的圆弧状光滑轨道置于竖直面内并固定在地面上，轨道的最低点为B，在轨道的A点（弧AB所对圆心角小于5°）和弧形轨道的圆心O两处各有一个静止的小球Ⅰ和Ⅱ，若将它们同时无初速释放，先到达B点的是________球。

17．某一摆钟的摆长未知，若将摆锤向上移动，发现摆钟每分钟快了时间，求摆钟原来的摆长为_______。

18．在光滑绝缘的水平面上有一长为l的绝缘细线，细线一端系在O点，另一端系一质量为m、带电量为的小球。沿细线方向存在场强为E的匀强电场，此时小球处于平衡状态，如图所示。现给小球一垂直于细线的很小的初速度，使小球在水平面上开始运动，则小球能获得的最大电势能为________，小球第一次到达电势能最大的位置所需时间为________。

19．已知弹簧振子做简谐运动的周期公式为（m为振子的质量，k为弹簧的劲度系数）。一探究小组用若干50g的钩码和一块秒表来验证T与m的关系，操作步骤如下：

①将弹簧上端固定在铁架台上，在弹簧下端挂上一个钩码，静止后记录弹簧下端指针在铁架台竖直杆的指示位置，即平衡位置；

②将钩码向下拉离平衡位置后放手，钩码上下往复运动，用秒表记录振子做30次全振动所用的时间；

③在弹簧下端依次挂上2、3、4、5个钩码，重复以上步骤；

④建立T2-m坐标系，将所记录数据处理后描点画出图像。

请回答以下问题：

(1)当振子质量为150g时，完成全振动30次所用时间如图甲所示，则该读数为______s；

(2)将记录数据处理后在T2-m图像中描点如图乙所示，请将(1)中所测数据处理后也在坐标系中描点，并做出图像______；

(3)由图像可得，弹簧的劲度系数k=______N/m（保留两位有效数字）。

三、综合题（共4题）

20．有一个单摆在地面上t时间内振动了N次.将它移到某高山上，在t时间内振动了次，若山脚距地心的距离为R0，试求此山高度？

21．一个摆长为2m的单摆，在地球上某地摆动时，测得完成50次全振动所用的时间为100s。求：

（1）求当地的重力加速度g；

（2）若把该单摆拿到月球上去，已知月球上的重力加速度是1.60m/s2，则该单摆振动周期是多少？（结果保留π）

22．在一个加速系统中有一摆长为l的单摆。

(1)当加速系统以加速度大小a竖直向上做匀加速运动时，单摆的周期多大？若竖直向下加速呢？

(2)当加速系统在水平方向以加速度大小a做匀加速直线运动时，单摆的周期多大？

23．如图所示，光滑圆弧轨道的半径为R，圆弧底部中点为O，两个相同的小球分别在O正上方h处的A点和离O很近的轨道B点，现同时释放两球，使两球正好在O点相碰。问h应为多高？

参考答案：

1．A

2．C

3．C

4．C

5．B

6．B

7．D

8．C

9．B

10．C

11．B

12．C

13．B

14．C

15．D

16．Ⅱ球

17．

18．         

19．              

20．

21．（1）2π2；（2）

22．(1)；；(2)

23．，（，，，，…）