2024高考物理一輪復(fù)習(xí)實(shí)驗(yàn)十九用單擺測(cè)量重力加速度的大小練習(xí)含解析魯科版

PAGE5-試驗(yàn)十九用單擺測(cè)量重力加速度的大小1.某同學(xué)做“用單擺測(cè)重力加速度”的試驗(yàn)時(shí),只測(cè)量了懸點(diǎn)與小球上端結(jié)點(diǎn)之間的距離L,并通過(guò)變更L而測(cè)出對(duì)應(yīng)的搖擺周期T,再以T2為縱軸、L為橫軸作出函數(shù)關(guān)系圖象,那么就可以通過(guò)此圖象得出小球的半徑和當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣萭。 (1)現(xiàn)有如下測(cè)量工具:A.時(shí)鐘;B.秒表;C.天平;D.毫米刻度尺。本試驗(yàn)所需的測(cè)量工具有________。

(2)假如試驗(yàn)中所得到的T2-L關(guān)系圖象如圖所示,那么真正的圖象應(yīng)當(dāng)是a、b、c中的________。

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

【解析】(1)本試驗(yàn)須要測(cè)量時(shí)間求出周期,并要測(cè)量繩的下端口到擺球球心的距離d,則所需的測(cè)量工具是秒表和毫米刻度尺,B、D項(xiàng)正確。(2)由單擺周期公式得T=2πL+rg,解得T2=4π2Lg(3)當(dāng)T2=0時(shí),L=-r,即圖象與L軸交點(diǎn)坐標(biāo),由圖示圖象可知r=1.2cm,圖線(xiàn)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(cè)定重力加速度的試驗(yàn)中:(1)試驗(yàn)時(shí)用20分度的游標(biāo)卡尺測(cè)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(cè)量了擺線(xiàn)的長(zhǎng)度為l0,試驗(yàn)時(shí)用拉力傳感器測(cè)得擺線(xiàn)的拉力F隨時(shí)間t變更的圖象如圖乙所示,則此單擺周期為_(kāi)_______,擺長(zhǎng)為_(kāi)_______,重力加速度的表達(dá)式g=________(用題目中的物理量表示)。

【解析】(1)由圖示游標(biāo)卡尺可知,主尺示數(shù)是14mm,游標(biāo)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(guò)程中,每一個(gè)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(zhǎng)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(zhǎng)的關(guān)系”的試驗(yàn)時(shí), (1)為了利用單擺較精確地測(cè)出重力加速度,可選用的器材為_(kāi)_______。

A.20cm長(zhǎng)的牢固的細(xì)線(xiàn)、小木球、秒表、米尺、鐵架臺(tái)B.100cm長(zhǎng)的牢固的細(xì)線(xiàn)、小鋼球、秒表、米尺、鐵架臺(tái)C.100cm長(zhǎng)的牢固的細(xì)線(xiàn)、大木球、秒表、50cm量程的刻度尺、鐵架臺(tái)D.100cm長(zhǎng)的牢固的細(xì)線(xiàn)、大鋼球、大掛鐘、米尺、鐵架臺(tái)(2)為了減小測(cè)量周期的誤差,擺球應(yīng)在經(jīng)過(guò)最________(選填“高”或“低”)點(diǎn)的位置時(shí)起先計(jì)時(shí),并計(jì)數(shù)為1,擺球每次通過(guò)該位置時(shí)計(jì)數(shù)加1。當(dāng)計(jì)數(shù)為63時(shí),所用的時(shí)間為t秒,則單擺周期為_(kāi)_______秒。

(3)試驗(yàn)時(shí)某同學(xué)測(cè)得的g值偏大,其緣由可能是________。

A.試驗(yàn)室的海拔太高B.擺球太重C.測(cè)出n次全振動(dòng)時(shí)間為t,誤作為(n+1)次全振動(dòng)時(shí)間進(jìn)行計(jì)算D.擺線(xiàn)上端未堅(jiān)固地系于懸點(diǎn),振動(dòng)中出現(xiàn)了松動(dòng),使擺線(xiàn)長(zhǎng)度增加了【解析】(1)試驗(yàn)中應(yīng)采納長(zhǎng)1m左右,不能形變的細(xì)線(xiàn),小球選用體積小質(zhì)量大的金屬球,B項(xiàng)正確;(2)擺球經(jīng)過(guò)最低點(diǎn)的位置時(shí)速度最大,在相等的距離誤差上引起的時(shí)間誤差最小,測(cè)的周期誤差最小。所以為了減小測(cè)量周期的誤差,擺球應(yīng)選經(jīng)過(guò)最低點(diǎn)的位置時(shí)起先計(jì)時(shí)。由題分析可知,單擺全振動(dòng)的次數(shù)為N=n-12(3)海拔太高時(shí),重力加速度較小,這確定不是測(cè)量結(jié)果偏大的緣由,A項(xiàng)錯(cuò)誤;擺球的重力越重,誤差越小,B項(xiàng)錯(cuò)誤;試驗(yàn)中誤將n次全振動(dòng)計(jì)為n+1次,依據(jù)T=tn求出的周期變小,g偏大,C項(xiàng)正確;擺線(xiàn)上端未堅(jiān)固地系于懸點(diǎn),振動(dòng)中出現(xiàn)松動(dòng),使擺線(xiàn)長(zhǎng)度增加了,依據(jù):T=2πLg,測(cè)得的單擺周期變大,故由g=答案:(1)B(2)低t314.在利用單擺測(cè)定重力加速度的試驗(yàn)中:(1)應(yīng)選用下列哪些器材為好?①1米長(zhǎng)細(xì)線(xiàn)②1米長(zhǎng)粗線(xiàn)③10厘米細(xì)線(xiàn)④泡沫塑料小球⑤小鐵球⑥110⑦時(shí)鐘⑧厘米刻度米尺⑨毫米刻度米尺答:____________。

(2)測(cè)出不同擺長(zhǎng)對(duì)應(yīng)的周期值T,作出T2-l圖象,如圖所示,T2與l的關(guān)系式是T2=________,利用圖線(xiàn)上任兩點(diǎn)A、B的坐標(biāo)(x1,y1)、(x2,y2)可求出圖線(xiàn)斜率k,再由k可求出g=________。

(3)若測(cè)得的g值偏小,可能是下列緣由中的________。

A.計(jì)算擺長(zhǎng)時(shí),只考慮懸線(xiàn)長(zhǎng)度,而未加小球半徑B.測(cè)量周期時(shí),將n次全振動(dòng)誤記為n+1次全振動(dòng)C.計(jì)算擺長(zhǎng)時(shí),將懸線(xiàn)長(zhǎng)加小球直徑D.單擺振動(dòng)時(shí),振幅偏小【解析】(1)擺線(xiàn)選擇1m左右的長(zhǎng)細(xì)線(xiàn),擺球選擇質(zhì)量大一些,體積小一些的鐵球,測(cè)量時(shí)間用秒表,測(cè)量擺長(zhǎng)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(xiàn)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(cè)定重力加速度”試驗(yàn)后,為進(jìn)一步探究,將單擺的輕質(zhì)細(xì)線(xiàn)改為剛性重桿。通過(guò)查資料得知,這樣做成的“復(fù)擺”做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的周期T=2πIc+mr2mgr,式中Ic為由該擺確定的常量,m為擺的質(zhì)量,g為重力加速度,r為轉(zhuǎn)軸到重心C的距離。如圖甲,試驗(yàn)時(shí)在桿上不同位置打上多個(gè)小孔,將其中一個(gè)小孔穿在光滑水平軸O上,使桿做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng),測(cè)量并記錄r和相應(yīng)的運(yùn)動(dòng)周期T;然后將不同位置的孔穿在軸上重復(fù)試驗(yàn),試驗(yàn)數(shù)據(jù)見(jiàn)表r/m0.450.400.350.300.250.20T/s2.112.142.202.302.432.64(1)由試驗(yàn)數(shù)據(jù)得出圖乙所示的擬合直線(xiàn),圖中縱軸表示__________。

(2)Ic的國(guó)際單位為_(kāi)_________,由擬合直線(xiàn)得到Ic的值為_(kāi)_________(保留到小數(shù)點(diǎn)后兩位)。

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

【解析】(1)由T=2πIc+