高中物理人教版 (2019)选择性必修 第一册4 单摆精品练习

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一、单摆及单摆的回复力
1.(2019·宁夏育才中学高二期中)当摆角很小时，单摆的振动是简谐运动，此时单摆振动的回复力是( )
A．摆球重力与摆线拉力的合力
B．摆线拉力沿水平方向的分力
C．摆球重力、摆线拉力及摆球所受向心力的合力
D．摆球重力沿圆弧切线方向的分力
2.图中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．摆球受到重力、拉力、向心力、回复力四个力的作用
B．摆球在A点和C点处，速度为零，合力与回复力也为零
C．摆球在B点处，速度最大，细线拉力也最大
D．摆球在B点处，速度最大，回复力也最大
单摆的周期
3.如图所示，一小球用细线悬挂于O点，细线长为L，O点的正下方eq \f(1,2)L处有一铁钉。将小球拉至A处无初速度释放(摆角很小)，这个摆的周期是( )
A．2πeq \r(\f(L,g)) B．πeq \r(\f(L,g))
C．(eq \r(2)＋1)πeq \r(\f(L,g))D．(eq \r(2)＋1)π eq \r(\f(L,2g))
4.如图所示，摆长为L的单摆，周期为T。如果在悬点O的正下方的B点固定一个光滑的钉子，OB的距离为OA长度的eq \f(5,9)，使摆球A通过最低点向左摆动，悬线被钉子挡住成为一个新的单摆，则下列说法中正确的是( )
A．单摆在整个振动过程中的周期不变
B．单摆在整个振动过程中的周期将变大为原来的eq \f(6,5)
C．单摆在整个振动过程中的周期将变小为原来的eq \f(5,6)
D．单摆在整个振动过程中的周期无法确定
5．如图甲所示，从重型机械的机械臂的顶部垂下一个大铁球并让它小角度摆动，即可以用来拆卸混凝土建筑，该情景可视为单摆模型，它对应的振动图像如图乙所示，则下列说法正确的是（ ）
A．铁球的质量增大，周期增大B．t=4s时，摆球的速度最大
C．该单摆的摆长约为4mD．铁球摆开的角度增大，周期增大
6．如图所示，倾角为的光滑劈形木块固定在地面上，现将一长度为l的轻绳一端固定在点，另一端系有质量为m的小球，初始状态下小球静止在斜面上的O点，现将小球拉开倾角（很小）后由静止释放，摆球运动到最低点时的速度为v，不计空气阻力，小球的运动可视为单摆运动，已知重力加速度为g，则小球从最高点第一次到最低点运动过程中，下列说法正确的是（ ）
A．摆球运动的周期为
B．重力做功的平均功率为
C．重力的冲量大小为mv
D．摆球运动到最低点时重力的瞬时功率为mgv
7．如图甲所示，一个单摆做小角度摆动，该运动可看成简谐运动。从某次摆球到达右侧最大位移处开始计时，摆球相对平衡位置的位移x随时间t变化的图像如图乙所示，取重力加速度大小，。下列说法正确的是（ ）
A．单摆的摆长约为0.16m
B．单摆的位移x随时间t变化的关系式为
C．单摆的摆长约为1m
D．从到的过程中，摆球的加速度逐渐减小，速度逐渐增大
8．如图甲所示，点为单摆的固定悬点，现将小摆球（小摆球可视为质点，且细线处于张紧状态）拉至点，释放小摆球，则小摆球将在竖直平面内的、、之间来回摆动，其中点为运动中的最低位置，（小于且是未知量）。图乙表示小摆球对摆线的拉力大小随时间变化的曲线，且图中时刻为小摆球从点开始运动的时刻。下列说法正确的是（取）
A．单摆的振动周期为
B．可以算出单摆摆长
C．在小于的情况下，越大，周期越大
D．在小于的情况下，越大，运动过程中的最大速度越大
9．（2022·海南·高考真题）在同一地方，甲、乙两个单摆做振幅不同的简谐运动，其振动图像如图所示，可知甲、乙两个单摆的摆长之比为（ ）
A．2：3B．3：2C．4：9D．9：4
10．（2022·浙江·统考高考真题）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
11．（2019·全国·高考真题）如图，长为l的细绳下方悬挂一小球a。绳的另一端固定在天花板上O点处，在O点正下方的O′处有一固定细铁钉。将小球向右拉开，使细绳与竖直方向成一小角度（约为2°）后由静止释放，并从释放时开始计时。当小球a摆至最低位置时，细绳会受到铁钉的阻挡。设小球相对于其平衡位置的水平位移为x，向右为正。下列图像中，能描述小球在开始一个周期内的x—t关系的是（ ）
A．B．
C．D．
12．（2020·海南·统考高考真题）（1）滑板运动场地有一种常见的圆弧形轨道，其截面如图，某同学用一辆滑板车和手机估测轨道半径R（滑板车的长度远小于轨道半径）。
主要实验过程如下：
①用手机查得当地的重力加速度g；
②找出轨道的最低点O，把滑板车从O点移开一小段距离至P点，由静止释放，用手机测出它完成n次全振动的时间t，算出滑板车做往复运动的周期 ；
③将滑板车的运动视为简谐运动，则可将以上测量结果代入公式 （用T﹑g表示）计算出轨道半径。
（2）某同学用如图（a）所示的装置测量重力加速度．
实验器材：有机玻璃条（白色是透光部分，黑色是宽度均为的挡光片），铁架台，数字计时器（含光电门），刻度尺．
主要实验过程如下：
①将光电门安装在铁架台上，下方放置承接玻璃条下落的缓冲物；
②用刻度尺测量两挡光片间的距离，刻度尺的示数如图（b）所示，读出两挡光片间的距离 cm；
③手提玻璃条上端使它静止在 方向上，让光电门的光束从玻璃条下端的透光部分通过；
④让玻璃条自由下落，测得两次挡光的时间分别为和；
⑤根据以上测量的数据计算出重力加速度 （结果保留三位有效数字）。