课时作业(9)单　摆（Word练习）-【优化指导】2022-2023学年新教材高中物理选择性必修第一册（教科版2019）

课时作业(9)　单　摆 1．(多选)单摆是为研究振动而抽象出的理想化模型，其理想化条件是(　　) A．摆线质量不计 B．摆线不可伸缩 C．摆球的直径比摆线长度短得多 D．摆角小于10° ABC　[单摆由摆线和摆球组成，摆线只计长度不计质量，摆球只计质量不计大小，且摆线不可伸缩．把单摆的运动作为简谐运动来处理是有条件的，只有在偏角很小的情况下才能把单摆的运动视为简谐运动．故A、B、C正确，D错误．] 2．做简谐振动的单摆摆长不变，若摆球质量增加为原来的4倍，摆球经过平衡位置时速度减小为原来的，则单摆振动的(　　) A．频率、振幅都不变　　　　　 B．频率、振幅都改变 C．频率不变，振幅改变 D．频率改变，振幅不变 C　[由单摆的周期公式T＝2π可知，单摆摆长不变，则周期不变，频率不变；振幅A是反映单摆运动过程中的能量大小的物理量，摆球经过平衡位置时的动能不变，但质量增加，所以高度减小，因此振幅减小，故A、B、D错误，C正确．] 3．(多选)如图所示，一个单摆(θ＜5°)在C、B间做简谐运动，O为平衡位置，其周期为T，则下列正确的说法是(　　) A．把摆球的质量增加一倍，其周期变小 B．把摆角变小时，则周期也变小 C．此摆由O→B运动的时间为 D．摆球由B→O时，势能转化为动能 CD　[由T＝2π可知，单摆做简谐运动的周期T与摆球质量m无关，与摆角无关，当摆球质量与摆角发生变化时，单摆做简谐运动的周期不变，故A、B错误；由平衡位置O运动到左端最大位移处需要的时间是四分之一周期，故C正确；摆球由最大位置B向平衡位置O运动的过程中，重力做正功，摆球的重力势能转化为动能，故D正确．] 4．(多选)下图为同一实验中甲、乙两个单摆的振动图像，从图像可知(　　) A．两摆球的质量相等 B．两单摆的振幅相等 C．两单摆相位相差 D．两单摆的摆长相等 CD　[单摆的周期与质量无关，故A错误；由振动图像可看出两单摆的振幅不同，相位相差，故B错误，C正确；由图像知两单摆的周期都是T＝8 s，由周期公式T＝2π可知两单摆的摆长相等，故D正确．] 5．利用如图甲所示的沙摆演示简谐运动的图像．盛沙的漏斗可看作单摆，当其下面的薄木板被水平匀速拉出时，做简谐运动的漏斗漏出的沙在板上形成的曲线显示出沙摆的振动位移随时间的变化关系．已知木板被水平拉动的速度为0.20 m/s，图乙所示的一段木板的长度为0.60 m，则这次实验沙摆的摆长为(g取10 m/s2，π2＝10)(　　) A．0.56 m　　　　　 B．0.65 m C．1.0 m D．2.3 m A　[木板匀速运动0.6 m所用的时间为t＝＝ s＝3 s，由题图乙可知，沙摆的周期T＝＝1.5 s，由T＝2π得L＝≈0.56 m．] 6．如图所示，光滑圆弧轨道的半径为2 m，C点为轨道的最低点，A、B两点与C点的距离分别为6 cm与2 cm，a、b两直径相同的小球分别从A、B两点由静止同时释放，则两小球相碰的位置(　　) A．在C点 B．在C点右侧 C．在C点左侧 D．不能确定 A　[由于轨道半径远大于A、B两点与C点的距离，故两小球的运动都可看作简谐运动，类似于单摆．因此周期只与“摆长”(即轨道半径)和当地的重力加速度有关，与运动的弧长(即振幅)无关，可知两小球周期相同，故两小球同时到达C点，即在C点相碰，A正确．] 7．(多选)如图所示，在同一地点用质量分别为m和2m的小球做成摆长相等的两个摆，开始时将它们拉开平衡位置的偏角分别为θ1和θ2，且θ1＜θ2＜5°，放手后两单摆在摆动的过程中(　　) A．周期相等 B．周期不相等 C．通过最低点时细线的拉力相同 D．通过最低点时细线的拉力不同 AD　[由周期公式T＝2π可知A正确，B错误．设经过最低点时的速度分别为v1、v2，细线拉力分别为F1、F2，摆长均为L，因为θ1＜θ2，所以由机械能守恒得v1＜v2；由牛顿第二定律得F1－mg＝，F2－2mg＝，所以F1＜F2，故C错误，D正确．] 8．如图所示的单摆，摆长为l＝40 cm，摆球在t＝0时刻从右侧最高点释放做简谐运动．当t＝1 s时，小球的运动情况是(g取10 m/s2)(　　) A．向右加速 B．向右减速 C．向左加速 D．向左减速 B　[单摆的周期T＝2π＝2π s＝0.4π s≈1.256 s，t＝0时，摆球从右侧最高点释放做简谐运动，在t＝1 s(T<t<T)时摆球已经越过平衡位置(最低点)，向右侧最大位移处运动，由平衡位置向最大位移处运动的过程中，摆球做的是减速运动，故A、C、D错误，B正确．] 9．(多选)小明在实验室做单摆实验时得到如图甲所示的情形，O是它的平衡位置，B、C是摆球所能到达的左右最远位置，摆动角度较小