（講練測(cè)）高考物理一輪復(fù)習(xí) 專題55 探究單擺的周期與擺長的關(guān)系 用單擺測(cè)定重力加速度（測(cè)）（含解析）-人教版高三全冊(cè)物理試題

《（講練測(cè)）高考物理一輪復(fù)習(xí) 專題55 探究單擺的周期與擺長的關(guān)系 用單擺測(cè)定重力加速度（測(cè)）（含解析）-人教版高三全冊(cè)物理試題》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《（講練測(cè)）高考物理一輪復(fù)習(xí) 專題55 探究單擺的周期與擺長的關(guān)系 用單擺測(cè)定重力加速度（測(cè)）（含解析）-人教版高三全冊(cè)物理試題（11頁珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

1、專題55 探究單擺的周期與擺長的關(guān)系 用單擺測(cè)定重力加速度（測(cè)） 【滿分：110分 時(shí)間：90分鐘】 實(shí)驗(yàn)題（共10小題，每題11分） 1．某同學(xué)在“用單擺測(cè)重力加速度”的實(shí)驗(yàn)中進(jìn)行了如下的操作；（1）某同學(xué)用秒表測(cè)得單擺完成40次全振動(dòng)的時(shí)間如圖所示，則該單擺的周期T=______s（結(jié)果保留三位有效數(shù)字）、 （2）測(cè)量出多組周期T、擺長L數(shù)值后，畫出T2﹣L圖象，此圖線斜率的物理意義是 A．g B．C、 D． （3）該小組的另一同學(xué)沒有使用游標(biāo)卡尺也測(cè)出了重力加速度、他采用的方法是：先測(cè)出一擺線較長的單擺的振動(dòng)周期T1，然后把擺線縮短適當(dāng)?shù)拈L度△L，再測(cè)出其

2、振動(dòng)周期T2、用該同學(xué)測(cè)出的物理量表達(dá)重力加速度為g=_____________ 【答案】（1）1、89 （2）C；（3） （3）先測(cè)出一擺線較長的單擺的振動(dòng)周期T1，則，然后把擺線縮短適當(dāng)?shù)拈L度△L，再測(cè)出其振動(dòng)周期T2，則 考點(diǎn)：用單擺測(cè)定重力加速度。 【名師點(diǎn)睛】常用儀器的讀數(shù)要掌握，這是物理實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)、掌握單擺的周期公式，從而求解加速度，擺長、周期等物理量之間的關(guān)系。 2．甲乙兩個(gè)學(xué)習(xí)小組分別利用單擺測(cè)量重力加速度。 （1）甲組同學(xué)采用圖甲所示的實(shí)驗(yàn)裝置。 ①為比較準(zhǔn)確地測(cè)量出當(dāng)?shù)刂亓铀俣鹊臄?shù)值，除秒表外，在下列器材中，還應(yīng)該選用；（用器材前的字母表示）

3、a．長度接近1m的細(xì)繩 b．長度為30cm左右的細(xì)繩 c．直徑為1．8cm的塑料球 d．直徑為1．8cm的鐵球 e．最小刻度為1cm的米尺 f．最小刻度為1mm的米尺 ②該組同學(xué)先測(cè)出懸點(diǎn)到小球球心的距離L，然后用秒表測(cè)出單擺完成n次全振動(dòng)所用的時(shí)間t。請(qǐng)寫出重力加速度的表達(dá)式g=。（用所測(cè)物理量表示） ③在測(cè)量擺長后，測(cè)量周期時(shí)，擺球振動(dòng)過程中懸點(diǎn)O處擺線的固定出現(xiàn)松動(dòng)，擺長略微變長，這將會(huì)導(dǎo)致所測(cè)重力加速度的數(shù)值。（選填“偏大”、“偏小”或“不變”） （2）乙組同學(xué)在圖甲所示裝置的基礎(chǔ)上再增加一個(gè)速度傳感器，如圖乙所示。將擺球拉開一小角度使其做簡諧運(yùn)動(dòng)，速度傳感器記錄了擺球

4、振動(dòng)過程中速度隨時(shí)間變化的關(guān)系，如圖丙所示的v―t圖線。 ①由圖丙可知，該單擺的周期T=s； ②更換擺線長度后，多次測(cè)量，根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，利用計(jì)算機(jī)作出T2―L（周期平方―擺長）圖線，并根據(jù)圖線擬合得到方程。由此可以得出當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣萭＝m/s2。（取π2＝9．86，結(jié)果保留3位有效數(shù)字） 【答案】（1）① adf ；②；③偏小；（2）① 2.0；②9．76 （2）①根據(jù)簡諧運(yùn)動(dòng)的圖線知，單擺的周期。 ②根據(jù)得：，知圖線的斜率：，解得：。 考點(diǎn)：用單擺測(cè)定重力加速度 【名師點(diǎn)睛】根據(jù)單擺的周期公式確定所需測(cè)量的物理量，從而確定所需的器材和測(cè)量工具；結(jié)合單擺的周期公式，根據(jù)周期

5、的大小求出重力加速度的表達(dá)式，通過表達(dá)式，分析誤差是偏大還是偏??；根據(jù)簡諧運(yùn)動(dòng)的圖線得出單擺的周期，根據(jù)單擺的周期公式求出關(guān)系式，結(jié)合圖線的斜率求出重力加速度。 3．在“用單擺測(cè)定重力加速度”的實(shí)驗(yàn)中 （1）測(cè)得擺線長101cm，擺球直徑為2.00cm，單擺做50次全振動(dòng)所經(jīng)歷的時(shí)間為101．5s，則當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣戎礸=m/s2（π=3．14 保留3位有效數(shù)字）． （2）如果測(cè)得g值偏大，可能的原因是（ ） A．測(cè)擺線長時(shí)擺線拉得過緊。 B．?dāng)[線上端懸點(diǎn)未固定，振動(dòng)中出現(xiàn)松動(dòng)，使擺線長度增加了。 C．開始計(jì)時(shí)時(shí)，秒表過遲按下 D．實(shí)驗(yàn)中誤將49次全振動(dòng)次數(shù)記為50次

6、 E．漏測(cè)了小球的半徑，把擺線長直接當(dāng)作擺長進(jìn)行計(jì)算。 【答案】（1）g=9．76m/s2（2）ACD 【解析】 （1）本次實(shí)驗(yàn)中的擺長．周期，由公式得，，代入數(shù)據(jù)可以解得． （2）根據(jù)單擺的周期公式得，，測(cè)擺線時(shí)擺線拉得過緊，則擺長的測(cè)量量偏大，則測(cè)得的重力加速度偏大，故A正確；擺線上端未牢固地系于懸點(diǎn)，振動(dòng)中出現(xiàn)松動(dòng)，使擺線長度增加了，振動(dòng)周期變大，而測(cè)得的擺長偏小，則測(cè)得重力加速度偏小，故B錯(cuò)誤；開始計(jì)時(shí)，秒表過遲按下，測(cè)得單擺的周期偏小，則測(cè)得的重力加速度偏大，故C正確；實(shí)驗(yàn)中誤將49次全振動(dòng)數(shù)為50次．測(cè)得周期偏小，則測(cè)得的重力加速度偏大，故D正確． 考點(diǎn)：“用單擺測(cè)定重力

7、加速度”的實(shí)驗(yàn) 【名師點(diǎn)睛】解決本題的關(guān)鍵掌握單擺的周期公式，并能靈活運(yùn)用，知道周期等于完成一次全振動(dòng)的時(shí)間，擺長等于擺線的長度與擺球的半徑之和． 4．（1）某同學(xué)在做“利用單擺測(cè)重力加速度”的實(shí)驗(yàn)中，測(cè)得的g值偏大，可能的原因是_______________ A、擺球的質(zhì)量較大 B、測(cè)周期時(shí)，把n次全振動(dòng)誤記為（n+1）次 C、擺線上端未牢固地系于懸點(diǎn)，振動(dòng)中出現(xiàn)松動(dòng)，使擺線長度增加了 D、測(cè)擺長時(shí)，測(cè)量擺線長度并加入小球直徑 （2）某同學(xué)在利用單擺測(cè)定重力加速度時(shí)，由于擺球質(zhì)量分布不均勻，無法確定其重心位置，他第一次測(cè)得單擺振動(dòng)周期為，然后將擺長縮短了L，第二次測(cè)得振動(dòng)周期為

8、（兩次實(shí)驗(yàn)操作規(guī)范），由此可計(jì)算出重力加速度g=_________ 【答案】（1）BD（2） 考點(diǎn)：“利用單擺測(cè)重力加速度”的實(shí)驗(yàn) 【名師點(diǎn)睛】本題關(guān)鍵要掌握“利用單擺測(cè)重力加速度”的原理：單擺的周期公式，明確有關(guān)注意兩項(xiàng)和數(shù)據(jù)處理方法，用圖象法處理數(shù)據(jù)可以減小誤差． 5．在“用單擺測(cè)定重力加速度”的實(shí)驗(yàn)中，某實(shí)驗(yàn)小組在測(cè)量單擺的周期時(shí)，從單擺運(yùn)動(dòng)到最低點(diǎn)開始計(jì)時(shí)，且記數(shù)為1，到第n次經(jīng)過最低點(diǎn)所用的時(shí)間為t；在測(cè)量單擺的擺長時(shí)，先用毫米刻度尺測(cè)得懸掛后的擺線長為l，再用游標(biāo)卡尺測(cè)得擺球的直徑為d． （1）該單擺的擺長為； （2）該單擺的周期為； （3）用上述物理量的符號(hào)寫出

9、求重力加速度的一般表達(dá)式g=． （4）實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，某同學(xué)發(fā)現(xiàn)他測(cè)得的重力加速度的值總是偏大，其原因可能是下述原因中的． A．單擺的懸點(diǎn)未固定緊，振動(dòng)中出現(xiàn)松動(dòng)，使擺線增長了 B．把n次擺動(dòng)的時(shí)間誤記為n+1次擺動(dòng)的時(shí)間 C．以擺線長作為擺長來計(jì)算 D．以擺線長與擺球的直徑之和作為擺長來計(jì)算． 【答案】（1）l+；（2）；（3）；（4）BD A、單擺的懸點(diǎn)未固定緊，振動(dòng)中出現(xiàn)松動(dòng)，使擺線增長l了，所測(cè)時(shí)間t偏大，由g=可知，重力加速度g的測(cè)量值偏小，故A錯(cuò)誤； B、把n次擺動(dòng)的時(shí)間誤記為n+1次擺動(dòng)的時(shí)間，由g=可知，重力加速度g的測(cè)量值偏大，故B正確； C、以擺線長作為擺

10、長來計(jì)算，所測(cè)擺長l+偏小，由g=可知，重力加速度g的測(cè)量值偏小，故C錯(cuò)誤； D、以擺線長與擺球的直徑之和作為擺長來計(jì)算，所測(cè)擺長l+偏大，由g=可知，重力加速度g的測(cè)量值偏大，故D正確；故選BD； 【名師點(diǎn)睛】（1）擺線長度與擺球半徑之和是單擺的擺長．（2）單擺完成一次全振動(dòng)需要的時(shí)間是一個(gè)周期．（3）應(yīng)用單擺周期公式可以求出重力加速度的表達(dá)式．（4）應(yīng)用單擺周期公式求出重力加速度的表達(dá)式，然后分析實(shí)驗(yàn)誤差． 6．某同學(xué)在“用單擺測(cè)定重力加速度”的實(shí)驗(yàn)中進(jìn)行了如下的操作： ①用游標(biāo)上有10個(gè)小格的游標(biāo)卡尺測(cè)量擺球直徑如圖甲所示，擺球直徑為______cm．把擺球用細(xì)線懸掛在鐵架臺(tái)

11、上，測(cè)量擺線長，通過計(jì)算得到擺長L． ②用秒表測(cè)量單擺的周期．當(dāng)單擺擺動(dòng)穩(wěn)定且到達(dá)最低點(diǎn)時(shí)開始計(jì)時(shí)并記為n=0，單擺每經(jīng)過最低點(diǎn)記一次數(shù)，當(dāng)數(shù)到n=60時(shí)秒表的示數(shù)如圖乙所示，該單擺的周期是T=______s（結(jié)果保留三位有效數(shù)字）． ③測(cè)量出多組周期T、擺長L數(shù)值后，畫出T2-L圖象如圖丙，此圖線斜率的物理意義是______ A．g B．1/gC．4π2/gD．g/4π2 ④與重力加速度的真實(shí)值比較，發(fā)現(xiàn)測(cè)量結(jié)果偏大，分析原因可能是______ A．振幅偏小 B．在單擺未懸掛之前先測(cè)定其擺長 C．將擺線長當(dāng)成了擺長 D．開始計(jì)時(shí)誤記為n=1 ⑤該小組的另一同學(xué)沒有使

12、用游標(biāo)卡尺也測(cè)出了重力加速度．他采用的方法是：先測(cè)出一擺線較長的單擺的振動(dòng)周期T1，然后把擺線縮短適當(dāng)?shù)拈L度△L，再測(cè)出其振動(dòng)周期T2．用該同學(xué)測(cè)出的物理量表達(dá)重力加速度為g=______． 【答案】①2.06cm ②2．24s或2．25s ③C ④D ⑤ ④振幅偏小對(duì)單擺的周期無影響，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；在單擺未懸掛之前先測(cè)定其擺長，則擺長的測(cè)量值偏小，可知重力加速度的測(cè)量值偏小，故B錯(cuò)誤．將擺線長當(dāng)成了擺，則擺長的測(cè)量值偏小，可知重力加速度的測(cè)量值偏小，故C錯(cuò)誤．開始計(jì)時(shí)將n=0誤記為n=1（擺球在最低點(diǎn)開始計(jì)時(shí)），可知周期的測(cè)量值偏小，導(dǎo)致重力加速度的測(cè)量值偏大

13、，故D正確．故選D． ⑤先測(cè)出一擺線較長的單擺的振動(dòng)周期T1， 然后把擺線縮短適當(dāng)?shù)拈L度△l，再測(cè)出其振動(dòng)周期T2．，聯(lián)立解得． 考點(diǎn)：用單擺測(cè)定重力加速度 【名師點(diǎn)睛】此題考查了用單擺測(cè)定重力加速度，常用儀器的讀數(shù)要掌握，這是物理實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)．掌握單擺的周期公式，并能對(duì)實(shí)驗(yàn)出現(xiàn)的誤差進(jìn)行分析； 7．某同學(xué)在做“利用單擺測(cè)重力加速度”實(shí)驗(yàn)中，先測(cè)得擺線長為101.00 cm，擺球直徑為2.00 cm，然后用秒表記錄了單擺振動(dòng)50 次所用的時(shí)間為101．5 s．則 （1）他測(cè)得的重力加速度g＝________m/s2．（π2＝9．86，計(jì)算結(jié)果取兩位小數(shù)） （2）他測(cè)得的g值偏小，可

14、能的原因是________． A．測(cè)擺線長時(shí)擺線拉得過緊 B．?dāng)[線上端未牢固地系于懸點(diǎn)，振動(dòng)中出現(xiàn)松動(dòng)，使擺線長度增加了 C．計(jì)時(shí)開始時(shí)，秒表過遲按下 D．實(shí)驗(yàn)中誤將49次全振動(dòng)數(shù)記為50次 【答案】（1）9．76 （2）B 考點(diǎn)：用單擺測(cè)定重力加速度 【名師點(diǎn)睛】本題關(guān)鍵要掌握實(shí)驗(yàn)的原理：單擺的周期公式，要能根據(jù)實(shí)驗(yàn)原理，分析實(shí)驗(yàn)誤差。 8．某同學(xué)在做“利用單擺測(cè)重力加速度”實(shí)驗(yàn)中，先測(cè)得擺線長為97．50cm；用10分度的游標(biāo)卡尺測(cè)得小球直徑的讀數(shù)如圖所示，然后用秒表記錄了單擺振動(dòng)50次所用的時(shí)間，則： （1）該擺擺長為________ cm． （2）如果

15、測(cè)得的g值偏小，可能的原因是________． A．測(cè)擺線長時(shí)擺線拉得過緊 B．開始計(jì)時(shí)時(shí)，秒表過遲按下 C．?dāng)[線上端懸點(diǎn)末固定，振動(dòng)中出現(xiàn)松動(dòng)，使擺線長度增加了 D．實(shí)驗(yàn)中誤將49次全振動(dòng)記為50次 （3）為了提高實(shí)驗(yàn)精度，在實(shí)驗(yàn)中可改變幾次擺長L并測(cè)出相應(yīng)的周期T，從而得出一組對(duì)應(yīng)的L與T的數(shù)據(jù)，再以L為橫坐標(biāo)，T2為縱坐標(biāo)，將所得數(shù)據(jù)連成直線如圖所示，并求得該直線的斜率為k，則重力加速度g＝________（用k表示） 【答案】（1）（2）C （3） （3）由單擺周期表達(dá)式可得：，故以為橫坐標(biāo)、為縱坐標(biāo)得到的圖象的斜率為：，解得：。 考點(diǎn)：用單擺測(cè)定重力

16、加速度 【名師點(diǎn)睛】游標(biāo)卡尺的讀數(shù)等于主尺讀數(shù)加上游標(biāo)讀數(shù)，不需估讀；擺長等于擺線的長度與擺球的半徑之和，結(jié)合全振動(dòng)的次數(shù)和時(shí)間求出單擺的周期；根據(jù)單擺的周期公式得出重力加速度的表達(dá)式，從而判斷g值偏小的原因。 9．根據(jù)單擺周期公式，可以通過實(shí)驗(yàn)測(cè)量當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣龋鐖D1所示，將細(xì)線的上端固定在鐵架臺(tái)上，下端系一小鋼球，就做成了單擺． （1）用游標(biāo)卡尺測(cè)量小鋼球直徑，示數(shù)如圖2所示，讀數(shù)為______mm． （2）以下是實(shí)驗(yàn)過程中的一些做法，其中正確的有______． a．?dāng)[線要選擇細(xì)些的、伸縮性小些的，并且盡可能長一些 b．?dāng)[球盡量選擇質(zhì)量大些、體積小些的 c．為了使擺的

17、周期大一些，以方便測(cè)量，開始時(shí)拉開擺球，使擺線相距平衡位置有較大的角度 d．拉開擺球，使擺線偏離平衡位置大于5°，在釋放擺球的同時(shí)開始計(jì)時(shí)，當(dāng)擺球回到開始位置時(shí)停止計(jì)時(shí)，此時(shí)間間隔△t即為單擺周期T e．拉開擺球，使擺線偏離平衡位置不大于5°，釋放擺球，當(dāng)擺球振動(dòng)穩(wěn)定后，從平衡位置開始計(jì)時(shí)，記下擺球做50次全振動(dòng)所用的時(shí)間△t，則單擺周期T=△t/50. 【答案】（1）18．6（2）abe 考點(diǎn)：用單擺測(cè)量當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣? 【名師點(diǎn)睛】該題考查游標(biāo)卡尺的讀數(shù)方法與用單擺測(cè)量重力加速度實(shí)驗(yàn)中的幾個(gè)注意事項(xiàng)，所以記憶性的知識(shí)，要求對(duì)該部分知識(shí)有準(zhǔn)確的記憶．屬于簡單題。 10.下面為

18、某同學(xué)用單擺測(cè)量當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣葘?shí)驗(yàn)部分操作． （1）為了比較準(zhǔn)確地測(cè)量出當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣戎?，?yīng)選用下列所給器材中的哪些？將所選用的器材的字母填在題后的橫線上． A．長1m左右的細(xì)繩 B．長30m左右的細(xì)繩 C．直徑2 cm的鉛球 D．直徑2cm的木球 E．秒表 F．時(shí)鐘 F．最小刻度是厘米的刻度尺 H．最小刻度是毫米的刻度尺 所選擇的器材是__________________________________． （2）用游標(biāo)卡尺測(cè)量小鋼球直徑，讀數(shù)如圖所示，讀數(shù)為___________mm．

19、 （3）測(cè)出單擺偏角小于5°時(shí)完成n次全振動(dòng)的時(shí)間為t，用毫米刻度尺測(cè)得擺線長為L，游標(biāo)卡尺測(cè)得擺球直徑為d ．用上述測(cè)得的量寫出測(cè)量重力加速度的一般表達(dá)式：g=_____ _ （4）他測(cè)得的g值偏小，可能原因是 A．計(jì)算時(shí)將L成擺長 B．測(cè)擺線長時(shí)擺線拉得過緊 C．開始計(jì)時(shí)時(shí)，秒表過遲按下 D．實(shí)驗(yàn)中誤將30次全振動(dòng)計(jì)為29次 （5）該同學(xué)測(cè)出不同擺長時(shí)對(duì)應(yīng)的周期T，作出T 2-L圖線，如圖所示，再利用圖線上任兩點(diǎn)A、B的坐標(biāo)（x1，y1）、（x2，y2），可求得g=．若該同學(xué)測(cè)擺長時(shí)漏加了小球半徑，而其它測(cè)量、計(jì)算均無誤，也不考慮實(shí)驗(yàn)誤差

20、，則用上述T 2-L圖線法算得的g值和真實(shí)值相比是的（選填“偏大”、“偏小”或“不變”）． 【答案】（1）ACEH（2）9．8（3）（4）AD（5），不變 （3）根據(jù)題意可知：，由單擺的周期公式，解得。 （4）根據(jù)重力加速度的表達(dá)式： ，計(jì)算時(shí)將L當(dāng)成擺長，則擺長的測(cè)量值偏小，則重力加速度的測(cè)量值偏小，故A正確；測(cè)擺線長時(shí)擺線拉得過緊，使擺線長度增加了，則擺長的測(cè)量值偏大，重力加速度測(cè)量值偏大，故B錯(cuò)誤；開始計(jì)時(shí)時(shí)，秒表過遲按下，則周期的測(cè)量值偏小，重力加速度的測(cè)量值偏大，故C錯(cuò)誤；實(shí)驗(yàn)中誤將30次全振動(dòng)次數(shù)記為29次，則周期測(cè)量值偏大，重力加速度測(cè)量值偏小，故D正確。 考點(diǎn)：用單擺測(cè)定重力加速度 【名師點(diǎn)睛】本題考查了實(shí)驗(yàn)器材的選擇、實(shí)驗(yàn)誤差分析，知道實(shí)驗(yàn)原理與實(shí)驗(yàn)器材、由單擺周期公式求出重力加速度的表達(dá)式即可正確解題。