2024高考物理一輪復習實驗十九用單擺測量重力加速度的大小練習含解析魯科版

PAGE5-試驗十九用單擺測量重力加速度的大小1.某同學做“用單擺測重力加速度”的試驗時,只測量了懸點與小球上端結點之間的距離L,并通過變更L而測出對應的搖擺周期T,再以T2為縱軸、L為橫軸作出函數(shù)關系圖象,那么就可以通過此圖象得出小球的半徑和當?shù)氐闹亓铀俣萭。 (1)現(xiàn)有如下測量工具:A.時鐘;B.秒表;C.天平;D.毫米刻度尺。本試驗所需的測量工具有________。

(2)假如試驗中所得到的T2-L關系圖象如圖所示,那么真正的圖象應當是a、b、c中的________。

(3)由圖象可知,小球的半徑r=________cm;當?shù)氐闹亓铀俣萭=________m/s2。

【解析】(1)本試驗須要測量時間求出周期,并要測量繩的下端口到擺球球心的距離d,則所需的測量工具是秒表和毫米刻度尺,B、D項正確。(2)由單擺周期公式得T=2πL+rg,解得T2=4π2Lg(3)當T2=0時,L=-r,即圖象與L軸交點坐標,由圖示圖象可知r=1.2cm,圖線的斜率大小k=4π2g,由圖象可知,k=0.060.015s答案:(1)B、D(2)a(3)1.29.862.用單擺測定重力加速度的試驗中:(1)試驗時用20分度的游標卡尺測量擺球直徑,示數(shù)如圖甲所示,該擺球的直徑d=________mm。

(2)接著測量了擺線的長度為l0,試驗時用拉力傳感器測得擺線的拉力F隨時間t變更的圖象如圖乙所示,則此單擺周期為________,擺長為________,重力加速度的表達式g=________(用題目中的物理量表示)。

【解析】(1)由圖示游標卡尺可知,主尺示數(shù)是14mm,游標尺示數(shù)是3×0.05mm=0.15mm,金屬球的直徑為14mm+0.15mm=14.15mm;(2)在單擺搖擺的過程中,每一個周期中有兩次拉力的最大值;由F-t圖象,單擺周期T=4t0,擺長為:l0+d2;依據(jù)T=2πl(wèi)g整理得g=答案:(1)14.15(2)4t0l0+d23.在做“探究單擺周期與擺長的關系”的試驗時, (1)為了利用單擺較精確地測出重力加速度,可選用的器材為________。

A.20cm長的牢固的細線、小木球、秒表、米尺、鐵架臺B.100cm長的牢固的細線、小鋼球、秒表、米尺、鐵架臺C.100cm長的牢固的細線、大木球、秒表、50cm量程的刻度尺、鐵架臺D.100cm長的牢固的細線、大鋼球、大掛鐘、米尺、鐵架臺(2)為了減小測量周期的誤差,擺球應在經(jīng)過最________(選填“高”或“低”)點的位置時起先計時,并計數(shù)為1,擺球每次通過該位置時計數(shù)加1。當計數(shù)為63時,所用的時間為t秒,則單擺周期為________秒。

(3)試驗時某同學測得的g值偏大,其緣由可能是________。

A.試驗室的海拔太高B.擺球太重C.測出n次全振動時間為t,誤作為(n+1)次全振動時間進行計算D.擺線上端未堅固地系于懸點,振動中出現(xiàn)了松動,使擺線長度增加了【解析】(1)試驗中應采納長1m左右,不能形變的細線,小球選用體積小質量大的金屬球,B項正確;(2)擺球經(jīng)過最低點的位置時速度最大,在相等的距離誤差上引起的時間誤差最小,測的周期誤差最小。所以為了減小測量周期的誤差,擺球應選經(jīng)過最低點的位置時起先計時。由題分析可知,單擺全振動的次數(shù)為N=n-12(3)海拔太高時,重力加速度較小,這確定不是測量結果偏大的緣由,A項錯誤;擺球的重力越重,誤差越小,B項錯誤;試驗中誤將n次全振動計為n+1次,依據(jù)T=tn求出的周期變小,g偏大,C項正確;擺線上端未堅固地系于懸點,振動中出現(xiàn)松動,使擺線長度增加了,依據(jù):T=2πLg,測得的單擺周期變大,故由g=答案:(1)B(2)低t314.在利用單擺測定重力加速度的試驗中:(1)應選用下列哪些器材為好?①1米長細線②1米長粗線③10厘米細線④泡沫塑料小球⑤小鐵球⑥110⑦時鐘⑧厘米刻度米尺⑨毫米刻度米尺答:____________。

(2)測出不同擺長對應的周期值T,作出T2-l圖象,如圖所示,T2與l的關系式是T2=________,利用圖線上任兩點A、B的坐標(x1,y1)、(x2,y2)可求出圖線斜率k,再由k可求出g=________。

(3)若測得的g值偏小,可能是下列緣由中的________。

A.計算擺長時,只考慮懸線長度,而未加小球半徑B.測量周期時,將n次全振動誤記為n+1次全振動C.計算擺長時,將懸線長加小球直徑D.單擺振動時,振幅偏小【解析】(1)擺線選擇1m左右的長細線,擺球選擇質量大一些,體積小一些的鐵球,測量時間用秒表,測量擺長用毫米刻度尺。故選①⑤⑥⑨。(2)依據(jù)單擺的周期公式T=2πl(wèi)g得,T2=4π2gl,可知圖線的斜率k=4π(3)依據(jù)T=2πl(wèi)g得,g=4答案:(1)①⑤⑥⑨(2)4π2gl5.某小組在做“用單擺測定重力加速度”試驗后,為進一步探究,將單擺的輕質細線改為剛性重桿。通過查資料得知,這樣做成的“復擺”做簡諧運動的周期T=2πIc+mr2mgr,式中Ic為由該擺確定的常量,m為擺的質量,g為重力加速度,r為轉軸到重心C的距離。如圖甲,試驗時在桿上不同位置打上多個小孔,將其中一個小孔穿在光滑水平軸O上,使桿做簡諧運動,測量并記錄r和相應的運動周期T;然后將不同位置的孔穿在軸上重復試驗,試驗數(shù)據(jù)見表r/m0.450.400.350.300.250.20T/s2.112.142.202.302.432.64(1)由試驗數(shù)據(jù)得出圖乙所示的擬合直線,圖中縱軸表示__________。

(2)Ic的國際單位為__________,由擬合直線得到Ic的值為__________(保留到小數(shù)點后兩位)。

(3)若擺的質量測量值偏大,重力加速度g的測量值__________(選填“偏大”“偏小”或“不變”)。

【解析】(1)由T=2πIc+