第二章 第三节 单摆（课时作业）-【优化探究】2021-2022学年新教材高中物理选择性必修第一册同步导学案（粤教版）

基础达标练 1.关于单摆，以下说法正确的是(　　) A．单摆振动时，摆球受到的向心力大小处处相等 B．单摆运动的回复力就是摆球受到的合力 C．摆球经过平衡位置时所受回复力为零 D．摆球经过平衡位置时所受合外力为零 解析：单摆振动过程中受到重力和细线拉力的作用，把重力沿切向和径向分解，其切向分力提供回复力，细线拉力与重力的径向分力的合力提供向心力，向心力大小为，可见最大偏角处向心力为零，平衡位置处向心力最大，而回复力在最大偏角处最大，平衡位置处为零，故选项C正确。 答案：C 2．有一个正在摆动的秒摆(T＝2 s)，若取摆球正从平衡位置向左运动时开始计时，那么当t＝1.6 s时，以下对摆球的运动情况及其切向加速度变化情况的说法正确的是(　　) A．正在向左做减速运动，加速度正在增大 B．正在向右做减速运动，加速度正在增大 C．正在向右做加速运动，加速度正在减小 D．正在向左做加速运动，加速度正在减小 解析：秒摆的周期是2 s，摆球从平衡位置向左运动时开始计时，那么当t＝1.6 s时，摆球从最右端向平衡位置做加速运动，由于位移在变小，故切向加速度也在变小，故D正确。 答案：D 3．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，摆球的回复力最大 B．t2时刻摆球速度为零，悬线对它的拉力最小 C．t3时刻摆球速度为零，摆球的回复力最小 D．t4时刻摆球速度最大，悬线对它的拉力最大 解析：由图知t1时刻小球处在最大位移处，速度为零，回复力最大，拉力最小，故A项错误；t2时刻摆球处在平衡位置，其速度最大，回复力为零，拉力最大，故B错误；t3时刻摆球在最大位移处，速度为零，回复力最大，拉力最小，故C项错误；t4时刻摆球在平衡位置处，速度最大，回复力为零，但小球有竖直向上的加速度，处于超重状态，悬线对它的拉力最大，故D项正确。 答案：D 4．如图甲所示，一个单摆做小角度摆动，单摆中摆球的动能、势能随摆球位置变化的关系，如图乙所示。若不计空气阻力，下列关于图像的说法正确的是(　　) A．b图线表示动能随位置的变化关系 B．a图线表示机械能随位置的变化关系 C．c图线表示动能随位置的变化关系 D．图像表明摆球在势能和动能的相互转化过程中机械能不变 解析：单摆摆动过程中，只有重力做功，机械能守恒，在A、C两点动能最小，势能最大，故a图线表示动能随位置的变化关系，b图线表示重力势能随位置的变化关系，c图线表示摆球在势能和动能的相互转化过程中机械能不变，故A、B、C错，D对。 答案：D 5．地球表面的重力加速度约为9.8 m/s2，月球表面的重力加速度是地球表面的，将走时准确的摆钟从地球放到月球上去，在地球上经过24 h，该钟在月球上显示经过了(　　) A．4 h　　　　　　　 B．9.8 h C．12 h D．58.8 h 解析：由单摆的周期公式T＝2π h≈9.8 h，选项B正确。 h＝4，所以在地球上经过24 h，该钟在月球上显示经过的时间为24×T地，则摆钟在月球上单位时间内完成的全振动的次数为在地球上的，即T月＝＝＝，得 答案：B 6．要将单摆的周期由2 s变为4 s，下列措施可行的是(　　) A．只将摆球质量变为原来的 B．只将振幅变为原来的2倍 C．只将摆长变为原来的4倍 D．只将摆长变为原来的16倍 解析：单摆的周期与摆球的质量和振幅均无关，A、B项均错误；对秒摆，T0＝2π ＝4 s，故L＝4L0，故C项正确，D项错误。 ＝2 s，对周期为4 s的单摆，T＝2π 答案：C 7．利用盛沙的漏斗演示简谐运动，如果考虑漏斗里沙子逐渐减少，则沙摆的频率将(　　) A．逐渐增大 B．逐渐减小 C．先增大后减小 D．先减小后增大 解析：沙子逐渐减少，沙子和漏斗的重心将逐渐降低，沙子漏完后重心又升高，所以摆长先变长后变短，根据单摆周期公式T＝2π知周期先变大后变小，频率先减小后增大，故选项D正确。 答案：D 8．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。设摆球向右方向运动为正方向。图乙是这个单摆的振动图像。根据图像回答： (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，这个摆的摆长是多少？ 解析：(1)由图乙知周期T＝0.8 s， 则频率f＝＝1.25 Hz。 (2)由图乙知，t＝0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T＝2π ≈0.16 m。 得L＝ 答案：(1)1.25 Hz　(2)B点　(3)0.16 m 能力提升练 9．两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3∶4 B．甲、乙两摆的频率之比为9∶16 C．甲、乙两摆的