適用于新高考新教材備戰(zhàn)2025屆高考物理一輪總復(fù)習(xí)第8章機(jī)械振動(dòng)和機(jī)械波第2講實(shí)驗(yàn)用單擺測(cè)定重力加速度

第2講試驗(yàn):用單擺測(cè)定重力加速度1.(2024廣東河源期末)小明學(xué)習(xí)“用單擺測(cè)量重力加速度”試驗(yàn)后,利用圖甲所示裝置做了該試驗(yàn)。甲(1)測(cè)量擺長(zhǎng)時(shí),先用毫米刻度尺測(cè)得擺球懸掛后的擺線(xiàn)長(zhǎng)(從懸點(diǎn)到擺球的最上端)為L(zhǎng),再用游標(biāo)卡尺測(cè)擺球的直徑d,讀數(shù)如圖乙所示,則d=cm,若再測(cè)得單擺周期為T(mén),則當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣萭=(用L、d、T表示)。

乙(2)在安裝裝置時(shí),擺線(xiàn)上端有三種系掛方式,下列方式正確的是(填對(duì)應(yīng)序號(hào))。

(3)在測(cè)量周期時(shí),若從擺球運(yùn)動(dòng)到最低點(diǎn)起先計(jì)時(shí)且記數(shù)為1,到第n次經(jīng)過(guò)最低點(diǎn)所用的時(shí)間為t,則單擺周期為T(mén)=(用n、t表示)。

(4)假如把該裝置搬到月球上進(jìn)行試驗(yàn),變更單擺的擺長(zhǎng)l,多次測(cè)量單擺在不同擺長(zhǎng)下所對(duì)應(yīng)的周期T,并描繪出T2-l圖像如圖丙所示,則可求得月球重力加速度大小為m/s2。

丙2.(2024廣東廣州模擬)某探究性試驗(yàn)小組用如圖1所示的試驗(yàn)裝置來(lái)測(cè)量重力加速度。他們將兩個(gè)完全相同的圓柱形小磁鐵疊放在一起并用細(xì)線(xiàn)懸掛起來(lái)構(gòu)成一個(gè)能在豎直平面內(nèi)搖擺的單擺。在細(xì)線(xiàn)的懸掛點(diǎn)正下方放有一根與小磁鐵搖擺平面垂直的粗直導(dǎo)體棒,導(dǎo)體棒通過(guò)導(dǎo)線(xiàn)與電流傳感器一起構(gòu)成一個(gè)閉合回路。當(dāng)小磁鐵搖擺時(shí),在回路中就會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流,電流傳感器可以通過(guò)計(jì)算機(jī)記錄相應(yīng)的電流隨時(shí)間變更的圖像,如圖2所示。圖1圖2圖3(1)小李同學(xué)用20分度的游標(biāo)卡尺測(cè)量一個(gè)圓柱形小磁鐵的厚度,讀數(shù)如圖3所示,則其厚度d=cm,小張同學(xué)用卷尺測(cè)得細(xì)線(xiàn)懸掛點(diǎn)到與小磁鐵的連接點(diǎn)之間的長(zhǎng)度為l=99.67cm。

(2)圖2中圖線(xiàn)上(下)方標(biāo)出的數(shù)據(jù)分別表示的是感應(yīng)電流取極值時(shí)對(duì)應(yīng)的時(shí)刻,由圖可知,小磁鐵搖擺的周期為T(mén)=s(結(jié)果保留兩位小數(shù)),進(jìn)一步計(jì)算重力加速度g的表達(dá)式為g=(用題目所給的符號(hào)表示)。

3.(2024廣東惠州一模)將一單擺豎直懸掛于某一深度未知且開(kāi)口向下的小桶中,如圖甲所示。將懸線(xiàn)拉離平衡位置一小角度后由靜止釋放,單擺搖擺過(guò)程中懸線(xiàn)不與桶壁相碰。變更擺球球心到桶口的距離L,測(cè)出對(duì)應(yīng)的搖擺周期T,作出的T2-L關(guān)系圖像應(yīng)為圖乙中的(選填“①”“②”或“③”),可求出桶的深度hx為m(小數(shù)點(diǎn)后保留三位)。

甲乙參考答案第2講試驗(yàn):用單擺測(cè)定重力加速度1.答案(1)2.1504(2)③(3)2(4)1.6解析(1)游標(biāo)卡尺的讀數(shù)為主尺的讀數(shù)與游標(biāo)尺讀數(shù)之和,所以d=21mm+0.05×10mm=2.150cm;依據(jù)周期公式T=2πl(wèi)g可得,g=4(2)為防止擺球搖擺及試驗(yàn)過(guò)程擺長(zhǎng)變更,應(yīng)當(dāng)用夾子固定擺線(xiàn)懸點(diǎn),故選③。(3)從擺球運(yùn)動(dòng)到最低點(diǎn)起先計(jì)時(shí)且記數(shù)為1,到第n次經(jīng)過(guò)最低點(diǎn)所用的時(shí)間為t,則單擺全振動(dòng)的次數(shù)為N=n-12,則單擺的周期為(4)依據(jù)單擺周期公式T=2πl(wèi)g,將T2=2π2s2、l=0.8m代入,可得g月=1.6m/s22.答案(1)0.330(2)2.014解析(1)小磁鐵的厚度d=3mm+6×0.05mm=0.330cm。(2)感應(yīng)電流連續(xù)兩個(gè)最大值(或最小值)對(duì)應(yīng)的時(shí)間差等于小磁鐵搖擺的周期T=(2依據(jù)T=2πl(wèi)+dg得,3.答案①0.300解析單擺搖擺過(guò)程中懸線(xiàn)不與桶壁相碰,