高中物理沪科版 (2019)选择性必修 第一册2.3 摆钟的物理原理课后练习题

2.3摆钟的物理原理同步练习2021—2022学年高中物理沪教版（2019）选择性必修第一册

一、选择题（共15题）

1．单摆振动时的回复力是（ ）

A．悬线对摆球的拉力

B．摆球所受的重力

C．摆球重力在垂直于悬线方向上的分力

D．摆球所受重力和悬线对摆球拉力的合力

2．某单摆的简谐运动图像如图所示，取，下列描述正确的是（　　）

A．摆长为1m

B．摆长为2m

C．t =3s时，小球的速度最大，加速度为零

D．t =4s时，小球的速度最大，加速度为零

3．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

4．摆长为l的单摆做简谐运动，若从某时刻开始计时（取t＝0），当振动至t＝T时，摆球具有负向最大速度，则能正确描述单摆的振动图像的是（　　）

A． B． C． D．

5．物体做简谐振动，以下说法正确的是（　　）

A．每次通过平衡位置，速度都相同

B．每次通过平衡位置，合力都为零

C．每次通过平衡位置，回复力都为零

D．每次通过平衡位置，加速度都为零

6．物体做简谐运动时，下列叙述正确的是（　　）

A．平衡位置就是回复力为零的位置

B．处于平衡位置的物体，一定处于平衡状态

C．做简谐运动物体受到的合力与位移大小成正比，方向相反

D．单摆摆角超过5°也可以看成简谐振动

7．一单摆做小角度摆动，其振动图像如图所示，以下说法正确的是（       ）.

A．t1时刻摆球速度最大，悬线对它的拉力最小

B．时刻摆球速度为零，悬线对它的拉力最小

C．时刻摆球速度为零，悬线对它的拉力最大

D．时刻摆球速度最大，悬线对它的拉力最大

8．关于下列几幅图说法正确的是（　　）

A．甲图中“10V”指的是电容的电压是“10V”时才可以正常工作状态

B．乙图是利用等效替代法观察桌面的微小形变

C．丙图的心电图是简谐振动的

D．丁图的单摆利用了等时性原理

9．做简谐运动的单摆，当摆球通过最低位置时（　　）

A．摆球所受的合力为零 B．摆线对摆球的拉力为零

C．摆球所受的回复力为零 D．摆球的重力势能一定为零

10．以下物体的运动过程中，加速度大小和方向都发生变化的是（　　）

A．自由落体运动 B．竖直上抛运动

C．匀速圆周运动 D．单摆

11．下列机械能一定减少的情况是（ ）

A．雨点在空中下落 B．汽车沿斜坡向上减速行驶

C．小铁球做单摆简谐振动 D．热气球匀速向上运动

12．细长轻绳下端悬挂一小球A构成单摆，在悬挂点O正下方摆长处有一能挡住摆线的钉子P，如图所示，现将单摆向右方拉开一个小角度（），t=0时刻无初速度释放。不计一切阻力。下列描述释放后小球的机械能E、绳中拉力的冲量大小I、速度的大小v、离开平衡位置的位移大小x随时间t变化的关系图线中，可能正确的有（　　）

A． B．

C． D．

13．如图所示为同一地点的两单摆甲、乙的振动图象，则下列说法中不正确的是（       ）

A．甲摆的振幅比乙摆的振幅大

B．甲摆的机械能比乙摆的机械能大

C．甲、乙两单摆的摆长相等

D．在t＝0．5s时有正向最大加速度的是乙摆

14．下列关于单摆的说法，正确的是(　 　)

A．单摆摆球经过平衡位置时加速度为零

B．单摆摆球的回复力是摆球重力沿圆弧切线方向的分力

C．单摆摆球的回复力等于摆球所受的合力

D．单摆摆球从平衡位置运动到正向最大位移处的位移为A(A为振幅)，从正向最大位移处运动到平衡位置时的位移为－A

15．如图（甲）所示是用沙摆演示振动图像的实验装置，此装置可视为摆长为L的单摆，沙摆的运动可看作简谐运动，若用手拉木板做匀速运动，实验时细沙在木板上留下的情形如图（甲）所示。某次实验中，手拉木板的速度大小约为0.20m/s，测得图（乙）所示的一段木板的长度约0.60m，下列判断正确的是（　　）

A．图中的曲线是沙摆的运动轨迹

B．图中的曲线是木板的运动轨迹

C．图中的曲线是细沙的运动轨迹

D．实验所用沙摆对应的摆长约为0.56m

二、填空题（共4题）

16．一单摆做简谐运动，在偏角减小的过程中，摆球的回复力________（填“变大” “不变”或“变小”）。摆球的机械能_____（填“增大” “减小”或“不变”）。

17．单摆的回复力

（1）回复力的来源：摆球的重力沿____________方向的分力。

（2）回复力的特点：在摆角很小时，摆球所受的回复力与它偏离平衡位置的位移成____________，方向总指向____________，即F=-x。从回复力特点可以判断单摆做简谐运动。

18．细线的上端固定、下端拴一个小球，如果线的质量______小球的质量，小球的直径______细线的长度，这样的一个物理模型称为______。摆角不超过______时，单摆的振动可以看作是简谐振动。

19．某学校的兴趣小组在实验室做单摆振动实验。如图甲所示为单摆在两点间振动的情形，点是平衡位置，图乙是这个单摆的振动图像，单摆振动的周期为，取摆球向右运动的方向为正方向，学校所在地的重力加速度为。若将此单摆移至悬停在某一高度的热气球载人舱中，做摆角小于的振动，测得周期为，已知地球半径为。

（1）根据图乙写出此单摆的振动方程。

（2）求此单摆的摆长。

（3）求该热气球此时离海平面的高度。

三、综合题（共4题）

20．甲、乙两位同学分别使用图1所示的同一套装置观察单摆作简谐运动时的振动图象，已知二人实验时所用的单摆的摆长相同，落在木板上的细砂分别形成的曲线如图2所示，请分析说明为什么甲、乙两位同学得到的振动图象是不同的．

21．如图所示，左图为一单摆，摆球质量为m，摆长为L，做小角度摆动，摆角为（），重力加速度为g，不计空气阻力，右图是某次小球从左端由禁止释放，摆球第一次由左向右通过平衡位置开始计时，位移x随时间t变化的图象，求：

（1）释放时小球的回复力；（用题目中所给字母表示）

（2）t=1.5s时小球的位置和0～1.5s内的路程。

22．如图，将一倾角为的斜面体（斜面光滑且足够长）固定在水平地面上，一劲度系数为、自然长度为的轻弹簧的上端固定在斜面上，下端与质量为的小滑块连接且弹簧与斜面平行。用外力控制小滑块使弹簧压缩了时将小滑块由静止开始释放，重力加速度为g。

（1） 求小滑块做简谐运动的振幅A；

（2） 若沿斜面向下为正方向且小滑块在斜面上简谐运动的周期为，小滑块沿斜面向下运动经过平衡位置时开始计时，请写出小滑块振动过程中位移随时间变化的函数关系式。

（3） 求小滑块的最大加速度am和弹簧的最大长度Lm。

23．如图所示,一块涂有炭黑的玻璃板,质量为2kg,在拉力F的作用下,在t=0时由静止开始竖直向上做匀加速运动．一个装有水平振针的振动频率为5Hz的固定电动音叉在玻璃板上画出了图示曲线,量得OA=1.5cm,BC=3.5cm．求自玻璃板开始运动,经过多长时间才开始接通电动音叉的电源?接通电源时,玻璃板的速度是多大?(g取10m/s2)

参考答案：

1．C

2．D

3．C

4．C

5．C

6．A

7．D

8．D

9．C

10．D

11．A

12．C

13．B

14．B

15．D

16．     变小     不变

17．     圆弧切线     正比     平衡位置

18．     远小于     远小于     单摆     5°

19．（1）；（2）0.16m；（3）

20．两次拉动木板的速度不同（v甲＞v乙）．

21．（1）；（2）最左端或初始位置，24cm

22．（1）；（2）；（3），

23．0.1s；0.1m/s