高中物理人教版 (2019)选择性必修 第一册第二章 机械振动4 单摆精品课时练习

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人教版新教材 物理选择性必修第一册 第二章《机械振动》2.4 单摆精选练习夯实基础1．（2022·全国·高二专题练习）（多选）关于单摆，下列说法正确的是（　　）A．摆球受到的回复力方向总是指向平衡位置B．摆球经过平衡位置时，所受的合力不为零C．摆球受到的回复力是它所受的合力D．摆角很小时，摆球所受合力的大小跟摆球相对于平衡位置的位移大小成正比2．（2022·江苏淮安·高二期末）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3．（2022·全国·高二专题练习）（多选）一个单摆做小角度摆动，其振动图像如图所示，以下说法正确的是（　　）A．t1时刻摆球速度为零，悬线对它的拉力最小B．t3时刻摆球速度为零，悬线对它的拉力最大C．t2时刻摆球速度最大，但加速度不为零D．t4时刻摆球速度最大，悬线对它的拉力最大4．（2022·福建省龙岩第一中学高二阶段练习）（多选）图甲中O点为单摆的固定悬点，现将摆球拉至A点，此时细线处于张紧状态。由静止释放摆球，则摆球将在竖直平面内的A、C之间来回摆动，α小于5°且大小未知，同时由连接到计算机的力传感器得到了摆线对摆球的拉力大小F随时间t变化的曲线，如图乙所示（图中所标字母以及重力加速度g均为已知量）。不计空气阻力。根据题中（包括图中）所给的信息，下列说法中正确的是（　　）A．该单摆的周期为2t0 B．该单摆的摆长为C．可以求出摆球质量 D．不可以求出单摆的最大速度5．（2022·山东潍坊·高二期末）电场强度大小为E、方向竖直向上的匀强电场中，一长度为L的绝缘细线，一端固定于O点，另一端拴一质量为m、带电量为+q的小球（可质为质点），小球静止在图中A点，细线绷紧。现将小球拉至B点（），由静止释放。已知重力加速度为g。则小球做简谐运动的过程中（　　）A．机械能守恒B．回复力等于重力、电场力和细线拉力的合力C．周期为D．周期为6．（2022·全国·高二专题练习）关于单摆，下列说法中正确的是（　　）A．摆球运动的回复力是它受到的合力B．摆球在运动过程中加速度的方向始终指向平衡位置C．摆球在运动过程中经过轨迹上的同一点，加速度是不变的D．摆球经过平衡位置时，加速度为零7．（2021·四川·西昌市第二中学高二期中）如图所示为同一地点的两个单摆甲、乙的振动图像，下列说法正确的是（　　）A．甲、乙两单摆的振幅相等B．甲摆的摆长比乙摆的大C．甲摆的机械能比乙摆的大D．在t＝0.5s时有正向最大加速度的是乙摆8．（2022·江苏南通·高二期末）如图所示，表面光滑的固定圆弧轨道，最低点为P，弧长远小于R，现将可视为质点的两个小球从A、B点同时由静止释放，弧长AP大于BP，则（　　）A．两球在P点相遇 B．两球在P点右侧相遇C．两球在P点左侧相遇 D．以上情况均有可能9．（2021·江苏南通·高二期中）小华利用频闪照相的方法研究单摆的运动过程，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C时，摆线在点被一钉子挡住。对照片进行分析可知（　　）A．摆球经过C点前后瞬间角速度大小不变B．摆球经过C点前后瞬间绳中拉力大小不变C．摆球在C点附近相邻位置的间隔大，说明在C点附近相邻位置间的运动时间长D．若已知左侧摆长OA的长度，则可以求出右侧摆长的长度10．（2022·山西·晋城市第一中学校高二阶段练习）如图所示，摆长为L的单摆上端固定在天花板上的O点，在O点正下方相距l处的P点有一固定的细铁钉。将小球向右拉开一个约2°的小角度后由静止释放，使小球来回摆动。设小球相对于其平衡位置的水平位移为x，规定向右为正方向，则小球在开始的一个周期内的x-t关系图线如图所示。以下关于l与L的关系正确的是（　　）A． B．C． D．提升训练11．（2022·福建·模拟预测）将一单摆a悬挂在力传感器的下面，让单摆小角度摆动，图甲记录了力传感器示数F随时间t的变化关系，随后将这个单摆和其他两个单摆拴在同一张紧的水平绳上（c的摆长和a的摆长相等，b的摆长明显长于a的摆长），并让a先摆动起来。则单摆a的摆长为___________，单摆c的摆动周期___________（填“大于”“小于”或“等于”）单摆b的摆动周期。12．（2022·全国·高二专题练习）正在修建的房顶上固定的一根不可伸长的细线垂到三楼窗沿下，某同学应用单摆原理测量窗的上沿到房顶的高度，先将线的下端系上一个小球，发现当小球静止时，细线恰好与窗子上沿接触且保持竖直，他打开窗子，让小球在垂直于墙的竖直平面内摆动，如图所示，从小球第1次通过图中的B点开始计时，第21次通过B点用时30 s；球在最低点B时，球心到窗上沿的距离为1 m，当地重力加速度g取π2（m/s2）；根据以上数据可得小球运动的周期T＝________ s；房顶到窗上沿的高度h＝________ m。13．（2022·湖南·高二期末）如图所示，用两不可伸长的轻绳悬挂一个小球，两绳长度均为L、两绳之间的夹角已知，小球的半径为r，当小球垂直于纸面做简谐运动时，其周期为（　　）A． B． C． D．14．（2022·浙江嘉兴·高二期末）某研究性学习小组以秋千的摆动规律为研究课题。如图甲所示为研究所用的“模拟秋千”，秋千上固定了一只玩具兔。实验中测量了拴秋千的四根绳子长度的平均值l，并利用手机传感器记录了秋千摆动频率f。改变绳长，测出“多组f随l变化的数据，并描点绘图得如图乙所示的f-l图像。该研究小组通过分析图乙中的信息（　　）A．可得出f与秋千摆角无关B．可得出f与摆和玩具兔的总质量无关C．可得出摆动过程中最大速度与秋千摆角有关D．可尝试进一步绘制f与图像以探究f与l的定量关系15．（2022·湖北武汉·高三期末）如图所示，倾角为的斜面上的B点固定一光滑圆弧槽（对应的圆心角小于），其圆心在B点正上方的O点，另外，光滑斜面和的下端亦在上，让可视为质点的小球分别无初速出发，从A点到达B的时间为，从O点到达C的时间为，从O点到达D的时间为。比较这三段时间，正确的是（　　）A． B． C． D．16．（2022·全国·高三专题练习）（多选）某实验小组在研究单摆时改进了实验方案，将一力传感器连接到计算机上。图甲中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。由静止释放摆球，则摆球将在竖直平面内的A、C之间来回摆动，其中B点为最低位置，∠AOB＝∠COB＝α，α小于5°且大小未知，同时由计算机得到了摆线对摆球的拉力大小F随时间t变化的曲线，如图乙所示（图中所标字母均为已知量），且图中t＝0时刻为摆球从A点开始运动的时刻。已知摆长为l，重力加速度为g。根据题中（包括图中）所给的信息，下列说法正确的是（　　）A．该单摆的周期为t2B．可求出摆球的质量C．不能求出摆球在最低点B时的速度大小D．若在地球的两极做该实验，则测得单摆的周期最大E．若增加摆球的质量，单摆的周期不变17．（2022·重庆南开中学高三阶段练习）一个周期的理想单摆叫秒摆。如果将此单摆的摆长变为，那么单摆的周期变为多少？如果不改变摆长，将这个单摆拿到月球上，已知月球上自由落体的加速度为，那么此单摆在月球上1分钟能做多少次全振动呢？已知地球表面重力加速度。18．（2022·江苏·南京市第一中学高二开学考试）两个摆长不同的单摆1、2同轴水平悬挂，两单摆摆动平面相互平行，振动图像如图（a）。t=0时把单摆1的摆球向左、单摆2的摆球向右拉至摆角相同处，如图（b）。求：（1）两单摆摆长之比；（2）通过计算判断同时释放两摆球，两摆球是否可以同时摆到最左端？如果可以请计算所经历的时间；如果不可以请说明理由。19．（2021·山东·无高二阶段练习）电影中，质量为60kg的特工从楼顶出发，欲到达距离楼顶L=22.5m处的房间。如图所示，他通过手轮沿一条竖直悬垂的滑索从静止开始下滑。下滑时他可调节对手轮的压力，从获得足够的阻力以控制下滑加速度。开始时他放松手轮，自由下落1s；然后他调节手轮，匀速下落了12.5m；然后他再调节手轮，匀减速下滑，当滑到该房间的窗户A处时，速度恰好为0。此时他用脚踏蹬开窗户，自己向墙外侧反弹了 0.9m，然后进入窗内。（不计空气阻力；放松手轮时，不计手轮与滑索间的摩擦；不考虑特工的身高影响。g=10m/s2）求：从开始下落到进入窗内，特工所用的时间。（此小题结果保留1位小数）20．（2021·湖南·高二阶段练习）如图所示，光滑圆弧槽BC半径为R，O、B分别为光滑圆弧槽的圆心和最低点，OB连线在竖直方向，光滑斜面AB与光滑圆弧槽BC平滑连接，且A与C的连线在水平方向，O、A、B、C在同一竖直面内，OA与AB垂直，。分三次分别从O、A、C三点无初速度释放视为质点的小球1、2、3，忽略空气阻力，重力加速度为g，求：（1）小球1、2、3第一次到达B点的时间t1、t2、t3之比；（2）移走小球1和小球2，释放小球3，从释放小球3到小球3第2022次经过B点经历的时间。