人教版 (2019)选择性必修 第一册4 单摆备课课件ppt

第4节 单摆

一、单摆、单摆的回复力

1．关于单摆，下列说法正确的是（　　）

A．摆球受到的回复力是它所受的合力

B．摆球经过平衡位置时，所受的合力不为零

C．摆球的回复力等于重力和摆线拉力的合力

D．摆球在任意位置处，回复力都不等于重力和摆线拉力的合力

2．如图甲所示，一单摆做小角度摆动，从某次摆球由左向右通过平衡位置开始计时，相对平衡位置的位移x随时间t变化的图象如图乙所示。不计空气阻力，取重力加速度g＝10m/s2。对于这个单摆的振动过程，下列说法正确的是（　　）

A．单摆的摆长约为2.0m

B．单摆的位移x随时间t变化的关系式为x＝8cosπt(cm)

C．从t＝0.5s到t＝1.0s的过程中，摆球的重力势能逐渐增大

D．从t＝1.0s到t＝1.5s的过程中，摆球所受回复力逐渐增大

二、单摆的周期

3．有一摆钟如图甲所示，其钟摆的结构示意图如图乙所示，圆盘固定在摆杆上，螺母可以沿摆杆，上下移动，从而改变等效摆长。已知北京的重力加速度约为，海口的重力加速度约为，若将在北京走时准确的摆钟移至海口，则下列说法正确的是（　　）

A．在海口的摆钟摆动比北京快，若要调准可将螺母适当向上移动

B．在海口的摆钟摆动比北京快，若要调准可将螺母适当向下移动

C．在海口的摆钟摆动比北京慢，若要调准可将螺母适当向上移动

D．在海口的摆钟摆动比北京慢，若要调准可将螺母适当向下移动

4．如图甲是一个单摆振动的情形，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像，由此可知（　　）

A．单摆振动的频率是0.8Hz

B．t＝0时摆球位于C点

C．t＝0.2s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g＝π2，则这个单摆的摆长是0.16m

三、用等效摆长、等效重力加速度求单摆周期

5．如图所示，一根不可伸长的细绳下端拴一小钢球，上端系在位于光滑斜面O处的钉子上，小球处于静止状态，细绳与斜面平行。现使小球获得一平行于斜面底边的初速度，使小球偏离平衡位置，最大偏角小于5°。已知斜面倾角为θ，悬点到小球球心的距离为L，重力加速度为g。则小球回到最低点所需的最短时间为（　　）

A． B． C． D．

6．一个单摆挂在电梯内，发现单摆的周期增大为原来的2倍，可见电梯在做加速度运动，加速度a为(       )

A．方向向上，大小为 B．方向向上，大小为

C．方向向下，大小为 D．方向向下，大小为

7．关于甲、乙图对应的说法正确的是（　　）

A．图甲是研究弹簧振子的运动实验图，弹簧振子在弹簧弹力作用下做匀变速直线运动

B．图甲是研究弹簧振子的运动实验图，弹簧振子的加速度方向永远指向平衡位置O点

C．图乙是研究单摆的回复力实验图，单摆的回复力是摆球重力和细线拉力的合力

D．图乙中单摆的摆球运动到O点时所受合力不为零

8．如图所示为一单摆的振动图像，则（　　）

A．t1和t3时刻摆线的拉力相同 B．t2和t3时刻摆球速度相等

C．t3时刻摆球速度正在减小 D．t4时刻摆线的拉力正在减小

9．一单摆在竖直面内做小角度摆动，其振动图像如图所示。若当地的重力加速度为g，则下列说法正确的是（　　）

A．摆长为，t2时刻悬线对摆球的拉力最大

B．摆长为A，t1时刻悬线对摆球的拉力最大

C．摆长为2A，t1时刻摆球的重力势能最大

D．摆长为，t1时刻摆球的重力势能最大

10．图示为地球表面上甲、乙单摆的振动图像。以向右的方向作为摆球偏离平衡位置的位移的正方向，地球上的自由落体加速度为，月球上的自由落体加速度为。下列说法正确的是（　　）

A．甲、乙两个单摆的摆长之比为

B．甲摆在月球上做简谐运动的周期为5s

C．甲摆振动的最大偏角约为2.3°

D．从t＝0开始，乙第一次到达右方最大位移时，甲到达平衡位置且向左运动

11．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

12．如图所示，固定曲面AC是一段半径为5.0m的光滑圆弧形成的，圆弧与水平方向相切于A点，AB=8cm，现将一小物体先后从斜面顶端C和斜面圆弧部分中点D处由静止释放，到达斜曲面底端时速度分别为v1和v2，所需时间为t1和t2，以下说法正确的是（　　）

A．v1<v2 B．v1>v2

C．t1<t2 D．t1=t2

13．如图所示，带电金属小球用绝缘丝线系住，丝线上端固定，形成一个单摆。如果在摆球经过的区域加上如图所示的匀强磁场，不计摩擦及空气阻力，下列说法中正确的是（　　）

A．单摆周期不变 B．单摆周期变大

C．单摆的振幅逐渐减小 D．摆球在最大位移处所受丝线的拉力大小不变

14．如图所示，房顶上固定一根长2.5m的细线沿竖直墙壁垂到窗沿下，细线下端系了一个小球（可视为质点）。打开窗子，让小球在垂直于窗子的竖直平面内小幅度摆动，窗上沿到房顶的高度为1.6m，不计空气阻力，g取10m/s2，则小球从最左端运动到最右端的时间可能为（　　）

A．0.2πs B．0.4πs C．0.6πs D．1.2πs E．2.0πs

15．（2022浙江卷）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

16．（2019全国卷） 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l的处有一固定细铁钉．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．