高中物理探究单摆的周期与摆长的关系试题

一振动周期为T，振幅为A，位于x=0点的波源从平衡位置沿y轴正向开始做简谐振动，该波源产生的一维简谐横波沿x轴正向传播，波速为v，传播过程中无能量损失，一段时间后，该振动传播至某质点P，关于质点P振动的说法正确的是______。（填正确答案标号，选对1个得2分，选对2个得4分，选对3个得5分。每选错1个扣3分，最低得分为0分）

A．振幅一定为A

B．周期一定为T

C．速度的最大值一定为v

D．开始振动的方向沿y轴向上

E．开始振动的方向沿y轴向上或向下取决于它离波源的距离

如果质点所受的力与它偏离平衡位置位移的大小成正比，并且总是指向平衡位置，即F=-kx，其中k是由系统本身特性决定的线性回复力常数，那么质点的运动就是简谐运动。

（1）图1所示为一理想单摆，摆球的质量为m，摆长为L。重力加速度为g。请通过计算说明该单摆做简谐运动的线性回复力常数k=?
（2）单摆做简谐运动的过程中，由于偏角很小，因此可以认为摆球沿水平直线运动。
如图2所示，质量为m的摆球在回复力F=-kx作用下沿水平的x轴做简谐运动，若振幅为A，在平衡位置O点的速度为v_m，试证明：。
（3）如图3所示，两个相同的理想单摆均悬挂在P点。将B球向左拉开很小的一段距离由静止释放，B球沿水平的x轴运动，在平衡位置O点与静止的C球发生对心碰撞，碰撞后B、C粘在一起向右运动。已知摆球的质量为m，摆长为L。释放B球时的位置到O点的距离为d。重力加速度为g。求B、C碰撞后它们沿x轴正方向运动的最大距离。

某小组在做"用单摆测重力加速度"试验后，为进一步研究，将单摆的轻质细线改为刚性重杆。通过查资料得知，这样做成的"复摆"做简谐运动的周期，式中为由该摆决定的常量，为摆的质量，为重力加速度，为转轴到重心的距离。如图（），实验时在杆上不同位置打上多个小孔，将其中一个小孔穿在光滑水平轴上，使杆做简谐运动，测量并记录和相应的运动周期T；然后将不同位置的孔穿在轴上重复实验，实验数据见表，并测得摆的质量。

（1）由实验数据得出图（）所示的拟合直线，图中纵轴表示。
（2）的国际单位为，由拟合直线得到的值为（保留到小数点后二位）；
（3）若摆的质量测量值偏大，重力加速度的测量值（选填："偏大"、"偏小"或"不变"）

将一单摆装置竖直悬挂于某一深度为h（未知）且开口向下的小筒中（单摆的下部分露于筒外），如图(甲)所示，将悬线拉离平衡位置一个小角度后由静止释放，设单摆振动过程中悬线不会碰到筒壁，如果本实验的长度测量工具只能测量出筒的下端口到摆球球心之距l，并通过改变l而测出对应的摆动周期T，再以T²为纵轴、l为横轴做出函数关系图象，就可以通过此图象得出小筒的深度h和当地的重力加速度。

(1)如果实验中所得到的T²—l关系图象如图(乙)所示，那么该同学所画出的图象应该是a、b、c中的________________；
(2)由图象可知，小筒的深度h ＝________m；当地g＝_____________m / s²。

如图所示，单摆摆球的质量为m，做简谐运动的周期为T，摆球从最大位移A处由静止开始释放，摆球运动到最低点B时的速度为v，则：

A．摆球从A运动到B的过程中重力做的功为

B．摆球运动到B时重力的瞬时功率是2mgv

C．摆球运动到B时重力的瞬时功率是mgv

D．摆球从A运动到B的过程中重力的平均功率为

如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．设摆球向右运动为正方向．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，这个摆的摆长是多少？

如图，（a）为一波源的共振曲线，（b）图中的a表示该波源在共振状态下的振动形式沿x轴传播过程中形成的机械波在t=0时刻的波形曲线。则下列说法错误的是

A．（a）图中，若驱动力周期变小共振动曲线的峰将向频率f大的方向移动

B．（b）图中，波速一定为1.2m/s

C．（b）图中，a、b波形时间间隔可能为2.5s

D．（b）图中，遇到宽度为2m的狭缝能发生明显的衍现象

如右图所示，两个带等量异种电荷、竖直正对放置、电容为C、间距为d的平行金属板，两板间的电场可视为匀强电场．将一个质量为m、电荷量为－q的带电小球，用长度为L（L＜d）的、不可伸长的绝缘细线悬挂于两板间电场中的O点．此外在两板之间还存在着一种特殊物质（图中未画出），这种物质能使处于电场中的小球受到一个大小为F＝kv（k为常数，v为小球的速率）、总是背离圆心方向的力．现将小球拉至细线刚好伸直但不绷紧的位置M，某时刻由静止释放小球，当小球向下摆过60°到达N点时，小球的速度恰好为零．若在小球下摆过程中，细线始终未松弛，重力加速度取g，不考虑空气阻力的影响，试求：
⑴左侧金属板所带的电荷量Q是多少？
⑵小球到达N点时的加速度大小是多少？

有人说矿区的重力加速度偏大，某兴趣小组用单摆测定重力加速度的实验探究该问题。（1）用刻度尺测得摆长为，测量周期时用到了秒表，长针转一周的时间为30s，表盘上部的小圆共15大格，每一大格为1min，该单摆摆动n=50次时，长短针的位置如图所示，所用时间为t=________s。



（2）用以上直接测量的物理量的英文符号表示重力加速度的计算式为g=__________（不必代入具体数据）。
（3）若有一位同学在实验时测出多组单摆的摆长l和运动周期T，作出T²—图象，就可以求出矿区的重力加速度.理论上T²—图象是一条过坐标原点的直线，该同学根据实验数据作出的图象如图所示.
①造成图象不过坐标原点的原因最有可能是___________。
②由图象求出的重力加速度g＝_______m/s²（取π²=9.87）。

一单摆做小角度摆动，其振动图象如图，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．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，悬线对它的拉力最大

D．t4时刻摆球速度最大，悬线对它的拉力最大

一个单摆的振动位移与时间的关系如图所示，当t="2" s时，摆球的位移为__________，速度为__________，0—2 s内通过的路程为__________.

将一个力电传感器接到计算机上，可以测量快速变化的力.用这种方法测得的某单摆摆动过程中悬线上拉力大小随时间变化的曲线如图所示.由此图线提供的信息作出下列判断中正确的是（   ）

A．t="0.2" s时刻，摆球正经过最低点

B．t="1.1" s时刻，摆球正处于最低点

C．摆球摆动过程中机械能时而增加时而减少

D．摆球摆动的周期约是T="1.2" s

已知月球上的重力加速度值是地球上重力加速度值的0.16倍，在地球上周期是1s的单摆，在月球上的周期是：

A．0.4s

B．0.16s

C．2.5s

D．6.25s