(五)单摆、受迫振动、共振、实验：用单摆测量重力加速度-【衡水金卷·先享题】2024-2025学年高二物理选择性必修1同步周测卷（J）

高二周测卷 ·物理·J选择性必修第一册· 高二同步周测卷/物理选择性必修第一册（五） 命题要素一览表 注： 1.能力要求： I.理解能力 Ⅱ.推理能力 Ⅲ.分析综合能力N.应用数学处理物理问题的能力V,实验能力 2学科素养： ①物理观念 ②科学思雏③科学探究 ④科学态度与责任 知识点 能力要求 学科素养 预估难度 题号 题型 分 值 (主题内容) I ① ②③ ④ 档次 系数 1 单项选择题 8 路面破碎机、共振与频率 易 0.85 2 单项选择题 共振曲线与单摆 易 0.80 单项选择题 单摆的振动图像 易 0.80 4 单项选择题 生活中的共振现象 中 0.75 5 单项选择题 8 单摆摆长的计算 中 0.75 6 单项选择题 8 蛇形摆与周期 难 0.55 7 单项选择题 8 类单摆运动 中 0.60 8 单项选择题 8 单摆综合问题 难 0.55 9 非选择题 10 用单摆测定重力加速度 中 0.70 10 非选择题 10 单摆与振动图像 公 0.65 11 非选择题 16 单摆综合问题 难 0.50 香者管案及解析 一、单项选择题 1,D【解析】根据共振现象可知，当驱动力的频率等于 1m,AB项错误：根据工=2云√反可知，若摆长增 物体的固有频率时物体的振幅达到最大值，所以应使 大，固有周期变大，固有频率变小，共振曲线的“蜂”将 被碎机工作锤头的振动频率与旧混凝土的固有频率 向左移动，C项正确：若将该单摆运到月球上，重力加 相接近，从而损坏旧混凝土的效果好，而与地基频率 相差较大，可以不损坏路面的地基，D项正确 速度区变小根据T=2云医可知，周有周期变大， 2.C【解析】单摆做受迫振动，振动频率与驱动力频率 固有频率变小，共振曲线的“峰”将向左移动，D项 相等：当驱动力频率等于固有频率时，发生共振，则固 错误。 有频率人，=0.5z,周有周期T,=上=2s,根据T 3.D【解析】因不知两摆球的质量关系，不能确定哪个 摆球的机械能较大，A项错误：从图可知，T甲<Tz, 2Ng ,解得单摆的摆长L=gI=10×2 4r2 4X10m= 、正可知，如果两单摆在同一位置，乙单摆 由T=2x√g 的摆长较长，B项错误：由图可知两单摆相位差不断 ·15· ·物理·J选择性必修第一册· 参考答案及解析 变化，C项错误：08s时间正好是2Tm,所以在0 7,B【解析】小球在垂直于虚线所在平面内做类似单 88时间内，甲摆球通过的路程为振幅的8倍，即 摆运动，具有等时性规律，所以经过ab段，bc段，d 16cm,D项正确. 段的时间相等，B项正确：小球在沿虚线方向做匀加 4.A【解析】当昆虫翅膀振动的频率与丝网的振动频 速直线运动，所以abcd,A项错误：小球从释放 率相等时，发生共振，即翅膀振动的频率了=∫= 到离开曲面末端的过程，只有重力做功，动能的变化 200Hz左右时，蜘蛛能立即捕捉到它，A项正确，C项 量等于重力做的功，与初速度大小无关，C项错误：小 错误：根据周期与频率之间的关系T一子一动 1 球通过、b、三点时，斜面对小球的支持力与小球重 力在垂直曲面方向的分力共同提供其在垂直于虚线 0.005s,即当其翅膀振动的周期为0.05s左右时，蜘 平面内分（圆周）运动的向心力，小球初速度方向沿虚 蛛不能立即捕捉到它，B项错误；当其翅膀振动的顿 线向下，无论初速度大小如何，小球通过a、b、c三点 率为250Hz左右时，没有发生共振，故振幅小于 时在垂直于虚线方向的分速度大小相同，所需向心力 0.5cm,D项错误 大小相同，受到曲面的支持力大小相同，根据牛顿第 5.C【解析】设颗闪相机相邻两次闪光的时间间隔为 三定律可知，小球通过a,b,c三点时对曲面的压力大 1,则摆球在左侧的摆动周期T1=121,摆球在右侧的 小相同，与初速度无关，D项错误。 摆动周期T,=81,可得T1:T,=32:根据单摆周期公 8,D【解析】小球在B点受到的拉力与重力的合力提 式T=2√，解得=-号则0，P两点间 供向心力，设小球经过B点时的速度为，则F一mg 的距离Lp=Lr一Lm= 9,C项正确。 =m二，解得F=mg十m艺，BC段摆长小所以在 BC之间的运动过程中轻绳上的拉力较大，故0 6.C【解析】编号为0的单摆的摆长为L,周期T= 0.2πs时间内对应小球在BC之间的摆动：0.2π ,而编号为：的单摆的摆长L.一 2x g 0.6πs时间内对应小球在BA之间的摆动，由t= 0.1πs时刻轻绳上的拉力最小可知，此时小球位于C (十产1，将其代入单摆的周期公式T-2示√得 点，同理，1=0.4rs时刻小球位于A点，A,B项错误： 小球在AB之间摆动的周期T,=0.8πs,根据T ,解得L:=1.6m,即OA之间的距离为 10十T,A项正确：根据单摆周期公式的通式可得 10 1.6m,C项错误：小球在BC之间摆动的周期T:= 编号为6的单摆的周期工=0丹6工-景T…板子 4rs,根据T=2x√仁，解得2=0.4m,即PB2 放开后，当编号为0的单摆完成了5次全振动时，编 间的距离为0.4m,所以OP之间的距离为1.2m,D 号为6的单摆恰好完成了8次全振动，B项正确：当 项正确。 10个摆球全部都能做完整的全振动时，所有摆球又 二、非选择题 回到释放状态，设最短时间为，编号为0的单摆摆动 9.(1)D(1分) 了一齐次，则其他单摆摆动的次数分别为工一 (2)垂直于纸面(1分) 低(1分)2.01(1分) 99.80(2分) 11 12 19 10 162=10 10,显然 (3)9.86(2分】 12T (4)AC(2分) 若要保证x。~次数均为整数，则x。的最小值应为 【解析】(1)根据单摆理想模型可知，为减小空气阻力 10次，侧最短时间为10T。,C项错误：若沿垂直于蛇 的影响，摆球应采用密度较大，体积较小的铁球，为使 形摆所在平面方向以T为周期去摇晃摆架，则所有 单摆摆动时摆长不发生变化，摆线应用不易形变的细 单摆都做受迫振动，其振动周期都将等于驱动力的周 丝线，悬点应该用铁夹来固定，D项正确 期，因此经过足够长时间，所有摆球都将以T为周期 (2)实验时为了避免摆球摆动时悬点晃动引起摆长误 摆动，D项正确。 差，应使摆球在垂直于纸面的平面振动：摆球经过最 16 高二周测卷 ·物理·J选择性必修第一册· 低点时容易观察和计时，为了减小测量周期的误差， 解得/=4m (2分) 计时开始时，摆球应是经过最低点的位置：单摆的据 (2)由图乙可知，单摆在该行星表面做简谐运动的周 动周期T=上=100.5 期为8s (1分) 50 s=2.01s:最小刻度为1mm 的刻度尺，读数时要读到分度值的下一位，从悬点到 根据T=2x√安 1分) 球心的距离即为摆长，则单摆的摆长为99.80cm 解得g'=2.5m/s (1分) (3)根据T=2r√g ，可得T=4红L,则k=4红= 根据自由落体运动规律有2=2gh (1分) 解得v=5m/s (2分) 4.85-3.25=4,解得g=9.86m/8 1.20-0.80 11.【解析】(1)由图乙可知单摆的周期T=xs(1分) (4)根据T=2x L 匹 ,可得计算重力加速度测量值的 根据单摆的周期公式T=2 (2分) 表达式为g兰，如果将摆球经过最低点的次数m 解得L=2.45m (2分) (2)摆球在最高点时，根据平衡条件有 计少了，则周期T测量值偏大，重力加速度的测量值 4.888 N=mgcos 0 (2分) 小于真实值，A项正确：若计时开始时，秒表肩动稍 解得cos0≈0.9976 (1分) 晚，则周期测量值偏小，重力加速度的测量值大于真 故单摆的最大摆角0=4 (1分) 实值，B项错误：若将摆线长当成了摆长，则摆长偏 (3)设摆球在最低点的速度大小为，根据机械能守 小，重力加速度的测量值小于真实值，C项正确：若将 恒定律得号m三mgL(1一cos0) (2分) 摆线长和球的直径之和当成了摆长，则摆长偏大，重 力加速度的测量值大于真实值，D项错误。 解得=√2gL(1一cos) (2分) 10.【解析】(1)由图甲可知，单摆在地球表面做简谐运 根据动量守恒定律有 动的周期为4s (1分) 场=ov'十m把 (2分) 根据单摆的周期公式T=2x√区 (1分) (1分) 解得，=一”2g1一cos) mo ·17物课·】选择性必修第一面第1页（共4面） 衡水金海·先章驱·高二网步周测标五 物理·」选择性必修第一研 第2页「其4而) A,1=0.1x:时刻小球位于B点 B,=0,4r·时刻小球位于C点 C.OM之间的距离为L.5m DOP之何的距离为1.2m 肝绳 挂名 分数 暂9 1 5 8 答案 二、非选择题（木题共3小题，共36分，请按要求完成下列各题） 9.《0分》某实验小组要数用单视测定重力加浅度”的实验 们)下列器材最合理的是 〔填正确答案标号) 用的余国研 弹性规 (2)在(1中最好选择后，为了藏小误差，应该比园球在 (填“平行于纸 面”或兵直于纸面”)的平面凝动。国动时偏角清足小于，为了减小测量周期的误 差，计时开始时，摆球应从经过最 (填“高”或“低)点的位置开始计时：秒表 记录单摆全聚动50次所用的时间为100,5s,划单摆的振动周则为 5,用最 小刻度为1m的刻度尺测摆长，测量情况如爵甲所示，O为悬挂点，读出单摆的摆 长为 17 (3)正绮测量不同摆长L及对应的单国周别丁，并在坐标纸上面出下与1的关系图 像，如图乙所示。由阁像可算出重力加速度R一 m/s(结果保和三位有效数 学，Te及.86》 《4)如果重力加速度的测量值小于真实值，可能的原因是 〔填正确容案标号) A.将摆球经过最鸶点的次数计少了 且计时开始时，秒表启动确晚 C.将摆线长当成了织长 D.将摆线长和球的直径之和当成了摆相 物课·」落性必修第一研第3暖其4页引 衡水金车·先享照门 10,《10分》现是物理学中重要的榄型之一，个在地球表面酸简谐运动的单摆，其振 动图像如图甲所示，将此单摆移至某行星表面上，其敛简谐运动的振动离像变为图 乙所示。已知地球表面的重力加速度g=10m/,不=10。 《1)求此单的摆长： (2)若某小球在该行星表面高为5m的地方由静止自出下落，不计任何阻力，求小球 落到行星表面的蓬度大小。 1.《16分》如图甲所示，力传感器周定于天花板上，将摆线悬挂在力传感器上的O点， 质量m一0.5kg的摆球静止时处于A点。某时刻一个质量为m的弹丸以建度山 水平击穿因球，园球开始向右樱动从此时刻开始计时，摆球在摆动过程中力传感器 对园线拉力的大小F随时间，空化的美系图像知期乙所示，已知0%3=0,9986， c0s4-0,97660%5°-0,9952，不考虑空气阻力，重力加速度g-9,8m/爷.求： 《1)单摆的摆长1： (2)单摆的最大摆角0约为多大： (3)弹丸击穿摆球后弹丸速度的大小（结果用u,M,m,,上，0表示》。 商二月步周测蓉五 物厘·」选桶性多榨第一卧第4页（到↓页》