2024高考物理一輪復(fù)習(xí)實驗十九用單擺測量重力加速度的大小練習(xí)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(xué)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(jié)點之間的距離L,并通過變更L而測出對應(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(guān)系圖象如圖所示,那么真正的圖象應(yīng)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(guān)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(yīng)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(xué)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(yīng)采納長1m左右,不能形變的細線,小球選用體積小質(zhì)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(yīng)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(jié)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(yīng)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(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(zhì)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(zhì)細線改為剛性重桿。通過查資料得知,這樣做成的“復(fù)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(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(yīng)的運動周期T;然后將不同位置的孔穿在軸上重復(fù)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(zhì)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+