高中物理人教版 (2019)选择性必修 第一册4 单摆当堂检测题

这是一份高中物理人教版 (2019)选择性必修 第一册4 单摆当堂检测题，共5页。
1．振动着的单摆摆球，通过平衡位置时，它受到的回复力( )
A．指向地面 B．指向悬点
C．数值为零 D．垂直摆线，指向运动方向
解析：选C 摆球受到的回复力是重力沿圆弧切线方向的分力，经过平衡位置时，回复力为零。由于单摆做圆周运动，在平衡位置合力不为零，合力提供向心力，方向指向悬点，故C正确，A、B、D错误。
2．做简谐运动的单摆摆长不变，若摆球质量增加为原来的4倍，摆球经过平衡位置时速度减小为原来的eq \f(1,2)，则单摆振动的( )
A．频率、振幅都不变 B．频率、振幅都改变
C．频率不变、振幅改变 D．频率改变、振幅不变
解析：选C 由单摆周期公式T＝2πeq \r(\f(l,g))知周期只与l、g有关，与m和v无关，周期不变，频率不变。没改变质量前，设单摆最低点与最高点高度差为h，最低点速度为v，则有：mgh＝eq \f(1,2)mv2，质量改变后：4mgh′＝eq \f(1,2)·4m·eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(v,2)))2，可知h′≠h，振幅改变，C正确。
3．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＝eq \f(3π,2)eq \r(\f(l,g))时，摆球恰具有负向最大速度，则单摆的振动图像是图中的( )
解析：选D t＝eq \f(3π,2)eq \r(\f(l,g))＝eq \f(3,4)T，最大速度时，单摆应在平衡位置，y＝0，v方向为－y，即沿y轴负方向，故D选项正确。
4．(2022·浙江1月选考)图甲中的装置水平放置，将小球从平衡位置O拉到A后释放，小球在O点附近来回振动；图乙中被细绳拴着的小球由静止释放后可绕固定点来回摆动。若将上述装置安装在太空中的我国空间站内进行同样操作，下列说法正确的是( )
A．甲图中的小球将保持静止
B．甲图中的小球仍将来回振动
C．乙图中的小球仍将来回摆动
D．乙图中的小球将做匀速圆周运动
解析：选B 空间站中的物体处于完全失重状态，甲图中的小球所受的弹力不受失重的影响，则小球仍将来回振动，A错误，B正确；乙图中的小球在地面上由静止释放时，所受的回复力是重力的分力，而在空间站中处于完全失重时，回复力为零，则小球由静止释放时，小球仍静止，若给小球一定的初速度，则做匀速圆周运动，C、D错误。
5．[多选]通过DIS实验系统和力传感器可以测量单摆摆动时悬线上的拉力的大小随时间变化的情况。某次实验结果如图所示，由此曲线可知( )
A．t＝0.2 s时摆球正经过最低点
B．摆球摆动过程中机械能守恒
C．摆球摆动的周期是T＝0.6 s
D．单摆的摆长约为0.36 m
解析：选AD 当悬线的拉力最大时，摆球通过最低点，由题图读出t＝0.2 s时摆球正通过最低点，故A正确；摆球经过最低点时悬线的拉力随时间在减小，说明存在空气阻力，摆球机械能不断减小，故B错误；由题图读出：摆球从最低点到最高点的时间为0.3 s，则摆球的摆动周期大约为1.2 s，故C错误；根据T＝2πeq \r(\f(l,g))可求得摆长约为0.36 m，选项D正确。
6.[多选]如图所示为一单摆的振动图像，则( )
A．t1和t3时刻摆线的拉力等大
B．t2和t3时刻摆球的速度相等
C．t2～t3时刻摆球速度正在减小
D．t4～t5时刻摆线的拉力正在减小
解析：选AD 由题图可知，t1和t3时刻摆球的位移相等，根据对称性可知单摆振动的速度大小相等，故绳子拉力相等，故A正确；t2时刻摆球在负的最大位移处，速度为0，t3时刻摆球向平衡位置运动，所以t2和t3时刻摆球的速度不相等，故B错误；t2～t3时刻摆球正靠近平衡位置，速度正在增大，故C错误；t4～t5时刻摆球正远离平衡位置，速度逐渐减小，绳子拉力减小，故D正确。
7.[多选]甲、乙两个单摆在同一地方做简谐运动的图像如图所示，由图可知( )
A．甲、乙两摆的摆长一定相同
B．甲摆球的质量较大
C．甲、乙两摆的摆角大小相同
D．摆到平衡位置时，甲和乙摆线所受拉力可能相同
解析：选AD 由题图可知，甲和乙两摆的周期相同，则由单摆的周期公式，T＝2πeq \r(\f(l,g))可知，两摆的摆长一定相同，故A正确；因为单摆的周期与摆球、摆角无关，所以甲乙两摆球的质量无法比较，由于摆线长度相同，据几何关系知，摆角大，振幅大，故B、C错误；在最低点时，拉力与重力的合力充当向心力，则有：F－mg＝meq \f(v2,l)，解得F＝meq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(g＋\f(v2,l)))，因为摆长相等，但偏角不同，故到达底部时的速度不同，同时因为质量不同，故拉力有可能相同，故D正确。
8.在同一地点的两个单摆做简谐运动的振动图像如图所示，则由图像可知，两单摆的( )
A．摆长一定相等
B．摆球质量一定相等
C．摆动的最大偏角一定相等
D．摆球同时改变速度方向
解析：选A 分析振动图像可知，两个单摆的周期相等，根据单摆的周期公式T＝2πeq \r(\f(l,g))可知，两个单摆的摆长相等，A选项正确；周期与摆球的质量无关，B选项错误；由于摆长相等，而振幅不同，故最大摆角一定不等，C选项错误；从图像可以看出，位移为0的时刻不同，故改变速度方向的时刻不同，D选项错误。
9.一个单摆的摆长为l，在其悬点O的正下方0.19l处有一钉子P(如图所示)，现将摆球向左拉开到A，使摆线偏角θ