2019_2020学年高中物理第十一章机械振动第4节单摆练习含解析新人教版选修3.doc

单摆A组素养达标1关于单摆，下列说法正确的是()A摆球运动的回复力是摆线张力和重力的合力B摆球经过轨迹上的同一点速度是相同的C摆球经过轨迹上的同一点加速度是相同的D摆球经过平衡位置时受力是平衡的解析：摆球运动的回复力由重力沿圆弧切线方向的分力提供，A错根据简谐运动的特性可知摆球经过轨迹上的同一点时速度大小相等，方向可能相同，也可能不同，加速度的大小、方向都相同，故B错，C对摆球经过平衡位置时，回复力为零，合外力不为零，并不平衡，所以D错答案：C2(多选)如图所示是一个单摆(5)，其周期为T，则下列说法正确的是()A把摆球的质量增加一倍，其周期不变B摆球的振幅变小时，周期也变小C此摆由O B运动的时间为D摆球由BO时，动能向势能转化解析：单摆的周期与摆球的质量无关，A正确；单摆的周期与振幅无关，B错误；此摆由O B运动的时间为，C正确；摆球由BO时，势能转化为动能，D错误答案：AC 3要增加单摆在单位时间内的摆动次数，可采取的方法是()A增大摆球的质量B缩短摆长C减小摆动的角度 D增大摆长解析：由单摆的周期公式T2，可知周期T与l、g有关，与摆球的质量、摆动的角度无关当l增大时，周期增大；l减小时，周期减小，频率增大，故选B.答案：B4两个单摆在相同的时间内，甲摆动45次，乙摆动60次，则()A甲、乙两摆的周期之比为34B甲、乙两摆的频率之比为916C甲、乙两摆的摆长之比为43D甲、乙两摆的摆长之比为169解析：设摆动时间为t，则T甲，T乙，可得，.又由T2可得，故选项D正确答案：D5(多选)某单摆由1 m长的摆线连接一个直径为2 cm的铁球组成，下列关于单摆周期的说法正确的是()A用等大的铜球替代铁球，单摆的周期不变B用大球替代小球，单摆的周期不变C摆角从5改为3，单摆的周期会变小D将单摆从赤道移到北极，单摆的周期会变小解析：用等大的铜球替代铁球，摆长不变，由单摆周期公式T2可知，单摆的周期不变，故A正确；用大球替代小球，单摆摆长变长，由单摆周期公式T2可知，单摆的周期变大，故B错误；由单摆周期公式T2可知，在小摆角情况下，单摆做简谐运动的周期与摆角无关，摆角从5改为3时，单摆周期不变，故C错误；将单摆从赤道移到北极，重力加速度g变大，由单摆周期公式T2可知，单摆周期变小，故D正确答案：AD6利用单摆测重力加速度的实验中，若测得g偏小，可能是由于()A计算摆长时，只考虑悬线长而未加小球半径B测量周期时，将n次全振动，误记成n1次全振动C计算摆长时，用悬线长加小球直径D单摆振动时，振幅较小解析：由公式gl可知，若测得g偏小，可能是由于测得的l偏小，A正确，C错误；也可能是测得的T偏大，选项B只能使测得的T偏小，B错误；单摆振动的周期与振幅无关，D错误答案：A7一个单摆，在第一个行星上的周期为T1，在第二个行星上的周期为T2，若这两个行星的质量之比为M1M241，半径之比R1R221，则()AT1T211BT1T241CT1T221 DT1T212解析：单摆的周期公式为T2，同一单摆即有T，又据万有引力定律mgG，有g，因此T ，故T1T211，故A正确答案：A8(多选)在“用单摆测定重力加速度”的实验中，由于摆球形状不规则，无法准确测量摆长，但摆线的长度l可以准确测量现使用同一摆球，多次改变摆线长度l并测得每一次相应的摆动周期T，对于数据处理方法，下列说法中正确的是()Al与T2不是直线关系B摆长可以利用lT2图线求出Cl与T2是直线关系，在理论上，lT2直线的斜率与lT2直线的斜率相同Dl与T2是直线关系，在理论上，lT2直线的斜率与lT2直线的斜率不同解析：设摆球的重心到摆线与摆球结点的距离为r，则摆长llr，振动周期T22，化简后有，lT2，lT2r，可见，l与T2是直线关系，lT2图线在纵轴上的截距表示r，据此可求出r，进而可求出摆长，选项A错误，B正确；l与T2是直线关系，在理论上，lT2直线的斜率与lT2直线的斜率相同，均是，C正确，D错误答案：BC9如图甲所示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，设向右为正方向，图乙是这个单摆的振动图象，根据图象回答：(1)单摆振动的频率是多大？(2)开始时刻摆球在何位置？(3)若当地的重力加速度为10 m/s2，试求这个摆的摆长是多少？解析：(1)由题图乙知周期T0.8 s，则频率f1.25 Hz.(2)由题图乙知，开始时刻摆球在负向最大位移处，因向右为正方向，所以在B点(3)由T2得l0.16 m.答案：(1)1.25 Hz(2)B点(3)0.16 mB组素养提升10如图所示为演示简谐振动的沙摆，已知摆长为l，沙筒的质量为m，沙子的质量为M，沙子逐渐下漏的过程中，摆的周期()A不变 B先变大后变小C先变小后变大 D逐渐变大解析：在沙摆摆动、沙子逐渐下漏的过程中，摆的重心逐渐下降，即摆长逐渐变大，当沙子流到一定程度后，摆的重心又重新上移，即摆长变小，由周期公式可知，沙摆的周期先变大后变小，故选B.答案：B11(多选)图中两单摆摆长相同，平衡时两摆球刚好接触，现将摆球A在两摆球所在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mAmB，下一次碰撞将发生在平衡位置右侧B如果mAmB，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解析：A、B两球碰撞后，B球一定向右摆，A球可能向右摆，也可能向左摆，还可能停下来由于两单摆摆长相同，因此摆动的周期相同，它们在第一次碰后半个周期回到平衡位置而发生第二次碰撞，C、D正确答案：CD12有人利用安装在气球载人舱内的单摆来确定气球的高度已知该单摆在海平面处的周期是T0，当气球停在某一高度时，测得该单摆周期为T.求该气球此时离海平面的高度h.(把地球看成质量均匀分布的半径为R的球体)解析：根据单摆的周期公式可知T02T2其中l是单摆长度，g0和g分别是两地点的重力加速度根据万有引力公式得g0GgG其中G是引力常量，M是地球质量由式解得hR.答案：RC组学霸冲刺13如图所示，光滑的半球壳半径为R，O点在球心的正下方，一小球在距O点很近的A点由静止放开，同时在O点正上方有一小球自由落下，若运动中阻力不计，为使两球在O点相碰，求小球应从多高处自由落下(R) 解析：小球由A点开始沿球壳内表面运动时，只受重力和支持力作用，等效为单摆的运动因为R，所以小球自A