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章機械振動和機械波第2講實驗用單擺測定重力加速度

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

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

(3)在測量周期時,若從擺球運動到最低點起先計時且記數(shù)為1,到第n次經(jīng)過最低點所用的時間為t,則單擺周期為T=(用n、t表示)。

(4)假如把該裝置搬到月球上進行試驗,變更單擺的擺長l,多次測量單擺在不同擺長下所對應(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)某探究性試驗小組用如圖1所示的試驗裝置來測量重力加速度。他們將兩個完全相同的圓柱形小磁鐵疊放在一起并用細線懸掛起來構(gòu)成一個能在豎直平面內(nèi)搖擺的單擺。在細線的懸掛點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)體棒通過導(dǎo)線與電流傳感器一起構(gòu)成一個閉合回路。當小磁鐵搖擺時,在回路中就會產(chǎn)生感應(yīng)電流,電流傳感器可以通過計算機記錄相應(yīng)的電流隨時間變更的圖像,如圖2所示。圖1圖2圖3(1)小李同學(xué)用20分度的游標卡尺測量一個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)用卷尺測得細線懸掛點到與小磁鐵的連接點之間的長度為l=99.67cm。

(2)圖2中圖線上(下)方標出的數(shù)據(jù)分別表示的是感應(yīng)電流取極值時對應(yīng)的時刻,由圖可知,小磁鐵搖擺的周期為T=s(結(jié)果保留兩位小數(shù)),進一步計算重力加速度g的表達式為g=(用題目所給的符號表示)。

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口向下的小桶中,如圖甲所示。將懸線拉離平衡位置一小角度后由靜止釋放,單擺搖擺過程中懸線不與桶壁相碰。變更擺球球心到桶口的距離L,測出對應(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)點后保留三位)。

甲乙參考答案第2講試驗:用單擺測定重力加速度1.答案(1)2.1504(2)③(3)2(4)1.6解析(1)游標卡尺的讀數(shù)為主尺的讀數(shù)與游標尺讀數(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過程擺長變更,應(yīng)當用夾子固定擺線懸點,故選③。(3)從擺球運動到最低點起先計時且記數(shù)為1,到第n次經(jīng)過最低點所用的時間為t,則單擺全振動的次數(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)兩個最大值(或最小值)對應(yīng)的時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解析單擺搖擺過程中懸線不與桶壁相碰,