高三物理总复习单摆巩固练习

这是一份高三物理总复习单摆巩固练习，共9页。试卷主要包含了选择题，填空题，计算题等内容，欢迎下载使用。
【巩固练习】一、选择题1、(2015  山东青岛质检) 将一个电动传感器接到计算机上，就可以测量快速变化的力，用这种方法测得的某单摆摆动时悬线上拉力的大小随时间变化的曲线如图所示。某同学由此图象提供的信息作出的下列判断中，正确的是　　　　。 A. t=0.2s时摆球正经过最低点B. t=1.1s时摆球正经过最低点C. 摆球摆动过程中机械能减小D. 摆球摆动的周期是T=1.4 s2、（2016 甘肃自主招生）如图甲所示为一单摆及其图象，若摆球从E指向G为正方向，由图乙可知，下列说法中正确的是（  ）    A. 图中的A点对应着单摆的E点B. 单摆摆球连续两次经过同一位置时，加速度的方向发生了改变C. 一周期内，势能增加且受到方向为正的时间范围是CD时间段D. 该单摆的摆长约为1m 3、（2016 浙江模拟）摆球质量相等的甲、乙两单摆悬挂点高度相同，其振动图象如图所示。选悬挂点所在水平面为重力势能的参考面，由图可知（  ）    A. 甲、乙两单摆的摆长之比是4/9B. ta时刻甲、乙两单摆的摆角相等C. tb时刻甲、乙两单摆的势能差最大D. tc时刻甲、乙两单摆的速率相等 4、有两只单摆，甲摆每分钟摆80次，乙摆每分钟摆120次，求甲乙两摆的摆长之比为（　）
A. 4:9         B. 9:4         C. 3:2          D. 2:3 5、一单摆的摆长为L，振动过程中在距悬点O的正下方L/2处钉一颗钉子，问单摆的周期变为（  ）A.        B.       C.      D. 6、如图中两单摆摆长相同，平衡时两摆球刚好相接触。现将摆球A在两摆球所在的平面内向左拉开一小角度后释放，碰撞后，两摆球分开各自做简谐运动。以mA、mB分别表示摆球A、B的质量，则（　 ）
　  A．如果，下一次碰撞将发生在平衡位置右侧
　　B．如果，下一次碰撞将发生在平衡位置左侧
　　C．无论两摆球的质量之比是多少，下一次碰撞都不可能在平衡位置右侧
　　D．无论两摆球的质量之比是多少，下一次碰撞都不可能在平衡位置左侧
7、一个单摆在地面上的周期为T，当将单摆放到离地面某一高度时，周期变为4T，则此高度为地球半径的（　　）　A. 3倍　 　　　B. 4倍　 　　　C. 15倍　 　　　D. 16倍8、某行星的半径为地球半径的2倍，密度为地球密度的，一个在地球表面振动周期为的单摆，在该行星表面的振动周期为（  ）A.          B.        C.          D.9、如图所示的单摆,摆球向右摆动到最低点时，恰好与一沿水平方向向左运动的粘性小球b发生碰撞，并粘接在一起,且摆动平面不变。已知碰撞前球摆动的最高点与最低点的高度差为h，摆动的周期为T，球质量是b球质量的5倍，碰撞前球在最低点的速度是b球速度的一半。则碰撞后（  ）A. 摆动的周期为TB. 摆动的周期为TC. 摆球的最高点与最低点的高度差为0.3hD. 摆球的最高点与最低点的高度差为0.25h10、利用传感器和计算机可以研究快速变化的力的大小，实验时把图中的小球举到绳子的悬点O处，然后让小球自由下落，用这种方法获得的弹性绳的拉力随时间的变化的图像如图b所示。根据图像所给的信息，以下判断正确的是（   ）A．、时刻小球动能相同B．、时刻小球速度最大C．、时刻小球速度相同D．小球在运动过程中机械能守恒 二、填空题1、有一周期为2s的秒摆从地球表面移到某一行星的表面上，周期变为4s，已知该星球质量为地球质量的2倍，则该星球表面处的重力加速度为地球表面处重力加速度的__________倍，该行星半径是地球半径的________倍。
 2、一个单摆挂在运动电梯中，发现单摆的周期变为电梯静止时周期的2倍，则电梯在这段时间内可能作____________________________________________运动，其加速度的大小=___________。3、某同学用实验的方法探究影响单摆周期的因素。（1）当他组装单摆时，在摆线上端的悬点处，用一块开有狭缝的橡皮夹紧，如图所示。这样做的目的是__________。A. 保证摆动过程中摆长不变B. 可使周期测量得更加准确C. 需要改变摆长时便于调节D. 保证摆长在同一竖直平面内摆动（2）他组装好单摆后自然垂悬的情况下，用毫米刻度尺从悬点量到摆球的最低端的长度L=0.9990m，再用游标卡尺测量摆球直径。结果如图所示，则该摆球的直径为________mm，单摆长为_______m。（3）下列振动图像真实地描述了对摆长约为1m的单摆进行周期测量的四种操作过程，图中横坐标原点表示计时开始，A、B、C均为30次全振动的图像，已知sin5°=0.087，sin15°=0.26，这四种操作过程合乎实验要求且误差最小的是_______（填字母代号）。 4、（1）在“探究单摆周期与摆长的关系”实验中，两位同学用游标卡尺测量小球的直径如图甲、乙所示。测量方法正确的是__________（选填“甲”或“乙”）。 （2）实验时，若摆球在垂直纸面的平面内摆动，为了将人工记录振动次数改为自动记录振动次数，在摆球运动最低点的左、右两侧分别放置一激光光源与光敏电阻与某一自动记录仪相连，该仪器显示的光敏电阻阻值R随时间t变化图线如图乙所示，则该单摆的振动周期为       。若保持悬点到小球顶点的绳长不变，改用直径是原小球直径2倍的另一小球进行实验，则该单摆的周期将          。（填“变大”、“不变”或“变小”），图乙中的△t将       （填“变大”、“不变”或“变小”）。     5、在“利用单摆测重力加速度的实验中（1）某同学尝试用DIS测量周期。如图，用一个磁性小球代替原先的摆球，在单摆下方放置一个磁传感器，其轴线恰好位于单摆悬挂点正下方。图中磁传感器的引出端A应接到__________。使单摆做小角度摆动，当磁感应强度测量值最大时，磁性小球位于__________。若测得连续N个磁感应强度最大值之间的时间间隔为t，则单摆周期的测量值为__________（地磁场和磁传感器的影响可忽略）。（2）多次改变摆长使单摆做小角度摆动，测量摆长L及相应的周期T。然后，分别取L和T的对数，所得到的lgTlgL图线为______（填“直线”、“对数曲线”或“指数曲线”）；读得图线与纵轴交点的纵坐标为c，由此得到该地的重力加速度g＝__________。   三、计算题1、将一劲度系数为k的轻质弹簧竖直悬挂，下端系上质量为m的物块，将物块向下拉离平衡位置后松开，物块上下做简谐运动，其振动周期恰好等于以物块平衡时弹簧的伸长量为摆长的单摆周期。请由单摆周期公式推算出物块做简谐运动的周期T。   2、某实验室中悬挂着一弹簧振子A和一单摆B，弹簧振子的弹簧和小球（球中间有孔）都套在固定的光滑竖直杆上。某次有感地震中观察到静止的振子 A 开始振动4.0s后，单摆B才开始摆动。此次地震中同一震源产生的地震纵波和横波的波长分别为10km和5.0km ，频率为1.0Hz ，假设该实验室恰好位于震源的正上方，求震源离实验室的距离。      【答案与解析】一、选择题1、【答案】AC　【解析】摆球经过最低点时悬线拉力最大，t=0.2s时，F有正向最大值，故A选项正确；t=1.1s时，F有最小值，摆球不在最低点，B选项错误；周期应为T=1.2s，D选项错误；因振幅减小；故机械能减小；C选项正确。2、【答案】D【解析】图中的A点是正向最大位移处，对应着单摆中的G点，A错；单摆摆球连续两次经过同一位置时，加速度的方向不变，指向平衡位置，B错；CD段是从负向最大位移向平衡位置运动速度方向为正，但势能减小，C错；单摆的周期是2s，根据单摆的周期公式：，解得：l=1m，D正确。故选D。3、【答案】AC【解析】由振动图象得到甲、乙两单摆的的周期之比为T甲：T乙=2：3，根据单摆的周期公式：得：T2∝L，故甲、乙两单摆的摆长之比是4/9，A正确；根据摆长不同，摆动幅度相同，故摆角不等，B错；由图可知tb时刻甲、乙两单摆的偏离平衡位置的差值最大，故势能差最大，C正确；tc时刻甲、乙两单摆处于平衡位置，由动能定理得：，由几何关系知：，（A为振幅，l为摆长），联立可得：，，D错。故选AC。4、A解析：每分钟摆多少次是频率， ,根据 ,A对。5、C解析：摆长为L的摆有半个周期，摆长为 L/2的摆也有半个周期，现在的单摆的周期为它们之和，即， C对。6、CD解析：两摆球分开各自做简谐运动，经过半个周期再次碰撞，单摆做简谐运动的周期，与摆球的质量无关，也与摆球的振幅亦即跟碰后摆球的速度大小无关，两摆的摆长相等，下一次碰撞仍然在在平衡位置。所以正确选项为CD。
7、A解析：根据单摆的周期公式，在地面上：，在距地面h高处 ，解得。又根据万有引力定律，在地面上：在距地面h高处   求得 ，解得高度，故选A。8、C解析：根据  可知密度与质量成正比，与半径的三次方成反比由密度关系得      则 在地面上 ， 在行星表面 重力加速度之比 又由   则   所以 故C正确。9、D解析：碰撞前后摆长不变，由知，摆动的周期不变，AB不对。若球质量为M，速度为，则B球质量为Mb=，，由碰撞过程动量守恒得 代入数值解得 ，因为 ，所以。10、A解析：时刻拉力刚开始出现，也就是绳子刚进入拉伸阶段，所以时刻绳子是原长，速度方向向下。 时刻拉力最大，绳子最长，小球在最低点，速度为零，动能为零。 时刻绳子回复到原长，拉力消失，此时速度和时刻方向相反（向上），但由于阻力缘故，速度减小。 
时刻状态与时刻相同，但由于阻力原因，速度会比时刻数值小，方向相同（向下）。速度比时刻要小，方向相反。 
时刻状态与时刻相同，小球在最低点，速度为零，动能为零。由于有阻力做功，小球在运动过程中机械能不守恒。根据以上分析，正确答案是A。二、填空题1、 解析：由单摆振动周期           所以该星球表面处的重力加速度 根据    对星球   该行星半径与地球半径之比 2、可能是匀加速下降或匀减速上升。解析：单摆的周期变长，即摆球回到相对平衡的位置时间变长，说明回复力减小，即沿摆动方向分量也减小，相当于摆球的重力减小，说明小球在电梯中处于失重状态。电梯静止时，单摆周期为　 ①　摆长未变，而周期变化，若在这段时间内，周期稳定，则做匀变速直线运动，此时电梯中的单摆周期为　②　而由题意  ③   　　由式①②③可解得 ，说明小球在电梯中处于失重状态，此时摆线的张力（视重）为，设电梯的加速度为，根据牛顿第二定律有： 解得，所以电梯的加速度，方向向下。电梯可能是匀加速下降或匀减速上升。3、（1）AC （2）0.9930mm （3）A解析：（1）用一块开有狭缝的橡皮夹牢摆线增加了线与悬挂处的摩擦保证摆长不变；改变摆长时用力拉不会将摆线拉断，方便调节摆长；AC正确。（2）用10分度游标卡尺主尺读数为12mm，游标尺读数为0，则摆球的直径为12mm+0×0.1mm=12.0mm。单摆摆长为mm。（3）单摆的振动在摆角小于5度才能看作简谐振动，在测量周期时计时起点应该选择在平衡位置（速度大误差小）。根据摆角估算振幅，A B振幅合理。   ，C D振幅不合理错误。A中振动图像的计时起点在平衡位置是合理的，B中振动图像的计时起点在正的最大位置是不合理的。故答案为A。4、（1）乙（2）2t0，变大，变大解析：本题考查游标卡尺和单摆的知识（1）应将待测物体正确地放在外测量爪中如乙图。（2）单摆1个周期遮光两次，时间为2t0。单摆周期与小球质量、大小无关，但若改用直径变为原小球直径的2倍，摆长变长，周期变大，但遮光时间Δt变大。5、答案：（1）数据采集器，最低点（或平衡位置），，（2）直线，解析：（1）磁传感器的引出端A应接到数据采集器，从而采集数据。单摆做小角度摆动，当磁感应强度测量值最大时，磁性小球位于最低点（或平衡位置）。若测得连续N个磁感应强度最大值之间的时间间隔为t，则单摆周期的测量值为。（2）由 可知 ，故lgTlgL图线为直线。由题意可知 ，故。三、计算题1、解析：设物块平衡时弹簧的伸长量为即为单摆的摆长，由单摆周期公式由题意，联立解得 。2、解析：根据题意，弹簧振子只能感受纵波，单摆只能感受横波地震纵波传播速度为 地震横波传播速度为 震源离实验室距离为，有         解得  所以震源离实验室的距离