2020高考物理復(fù)習(xí) 金版教程 實(shí)驗(yàn)十三 探究單擺運(yùn)動(dòng)用單擺測(cè)定重力加速度練習(xí)

《2020高考物理復(fù)習(xí) 金版教程 實(shí)驗(yàn)十三 探究單擺運(yùn)動(dòng)用單擺測(cè)定重力加速度練習(xí)》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《2020高考物理復(fù)習(xí) 金版教程 實(shí)驗(yàn)十三 探究單擺運(yùn)動(dòng)用單擺測(cè)定重力加速度練習(xí)（7頁(yè)珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

1、限時(shí)規(guī)范特訓(xùn) (時(shí)間：45分鐘　分值：100分) 1．某同學(xué)在做利用單擺測(cè)定重力加速度實(shí)驗(yàn)中，如果測(cè)得的g值偏小，可能原因是(　　) A．測(cè)擺線長(zhǎng)時(shí)擺線拉得過(guò)緊 B．?dāng)[線上端懸點(diǎn)未固定及振動(dòng)中出現(xiàn)松動(dòng)使擺線長(zhǎng)度增加了 C．開(kāi)始記時(shí)時(shí)，秒表按下時(shí)刻滯后于單擺振動(dòng)的記數(shù) D．實(shí)驗(yàn)中誤將49次全振動(dòng)記為50次全振動(dòng) 解析：根據(jù)g＝知，g偏小可能原來(lái)是L的測(cè)量值偏小或T的測(cè)量值偏大．選項(xiàng)A中擺線拉得過(guò)緊，使L變大，因此測(cè)得g偏大；選項(xiàng)B中，在擺長(zhǎng)已測(cè)定情況下，由于懸點(diǎn)松動(dòng)使擺長(zhǎng)增加，實(shí)際振動(dòng)的擺長(zhǎng)大于測(cè)量值，所以測(cè)量g值也偏?。x項(xiàng)C和D均為測(cè)得的周期偏小，故g值偏大． 答案：B

2、2．在做“用單擺測(cè)定重力加速度”的實(shí)驗(yàn)中，有人提出以下幾點(diǎn)建議，其中對(duì)提高測(cè)量結(jié)果精度有利的是(　　) A．適當(dāng)加長(zhǎng)擺線 B．質(zhì)量相同、體積不同的擺球，應(yīng)選用體積較大的 C．單擺偏離平衡位置的角度不能太大 D．當(dāng)單擺經(jīng)過(guò)平衡位置時(shí)開(kāi)始計(jì)時(shí)，經(jīng)過(guò)一次全振動(dòng)后停止計(jì)時(shí)，用此時(shí)間間隔作為單擺振動(dòng)的周期 解析：?jiǎn)螖[實(shí)驗(yàn)的精確度取決于實(shí)驗(yàn)裝置的理想化程度及相關(guān)物理量的測(cè)量精度．適當(dāng)加長(zhǎng)擺線長(zhǎng)度有利于把擺球看成質(zhì)點(diǎn)，在擺角小于10°的條件下，擺球的空間位置變化較大，便于觀察，選項(xiàng)A對(duì)．?dāng)[球體積越大，所受空氣阻力越大，對(duì)質(zhì)量相同的擺球其影響越大，選項(xiàng)B錯(cuò)．只有在小角度的情形下，單擺的周期才滿足T＝

3、2π，選項(xiàng)C對(duì)．本實(shí)驗(yàn)采用累積法測(cè)量周期，若僅測(cè)量一次全振動(dòng)，由于球過(guò)平衡位置時(shí)速度較大，難以準(zhǔn)確記錄，且一次全振動(dòng)的時(shí)間太短，偶然誤差較大，選項(xiàng)D錯(cuò)． 答案：AC 3. 如圖所示， A、B分別為單擺做簡(jiǎn)諧振動(dòng)時(shí)擺球的不同位置，其中，位置A為擺球擺動(dòng)的最高位置，虛線為過(guò)懸點(diǎn)的豎直線．以擺球最低位置為重力勢(shì)能零點(diǎn)，則擺球在擺動(dòng)過(guò)程中(　　) A. 位于B處時(shí)動(dòng)能最大 B. 位于A處時(shí)勢(shì)能最大 C. 在位置A的勢(shì)能大于在位置B的動(dòng)能 D. 在位置B的機(jī)械能大于在位置A的機(jī)械能 解析：小球在擺動(dòng)過(guò)程中，只有重力做功，機(jī)械能守恒，即A點(diǎn)的重力勢(shì)能等于B點(diǎn)動(dòng)能和勢(shì)能的和． 答案：BC

4、4. 做簡(jiǎn)諧振動(dòng)的單擺擺長(zhǎng)不變，若擺球質(zhì)量增加為原來(lái)的4倍，擺球經(jīng)過(guò)平衡位置時(shí)速度減小為原來(lái)的1/2，則單擺振動(dòng)的 (　　) A．頻率、振幅都不變　　B．頻率、振幅都改變 C．頻率不變、振幅改變 D．頻率改變、振幅不變 解析：由單擺的周期公式T＝2π，可知，單擺擺長(zhǎng)不變，則周期不變，頻率不變；振幅A是反映單擺運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的能量大小的物理量，由Ek＝mv2可知，擺球經(jīng)過(guò)平衡位置時(shí)的動(dòng)能不變，因此振幅改變，所以C正確． 答案：C 5．某同學(xué)測(cè)得g值比當(dāng)?shù)貥?biāo)準(zhǔn)值偏大，其原因可能是(　　) A．測(cè)量擺長(zhǎng)時(shí)忘記加上小球半徑 B．振幅過(guò)小 C．將擺長(zhǎng)當(dāng)成了擺線長(zhǎng)和球直徑之和 D．?dāng)[動(dòng)次數(shù)

5、多記了一次 E．小球不是在豎直平面內(nèi)擺動(dòng) F．?dāng)[球質(zhì)量過(guò)大，空氣阻力影響所致 解析：因?yàn)門＝2π，所以g＝，由g的表達(dá)式可知g測(cè)偏大的原因可能是l測(cè)偏大或T測(cè)偏小，可知C、D正確，A錯(cuò)；小球做圓錐擺的周期T＝2π＜T擺，故E正確；因?yàn)閱螖[周期和振幅與擺球質(zhì)量無(wú)關(guān)，故B、F錯(cuò)． 答案：CDE 6．(1)在做“用單擺測(cè)定重力加速度”的實(shí)驗(yàn)中，用主尺最小分度為1 mm、游標(biāo)尺上有20個(gè)分度的卡尺測(cè)量金屬球的直徑，結(jié)果如圖甲所示，可以讀出此金屬球的直徑為_(kāi)_______mm. (2)單擺細(xì)繩的懸點(diǎn)與拉力傳感器相連，將擺球拉開(kāi)一小角度使單擺做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)后，從某時(shí)刻開(kāi)始計(jì)時(shí)，拉力傳感器記錄了拉力

6、隨時(shí)間變化的情況，如圖乙所示，則該單擺的周期為_(kāi)_______s. 解析：(1)球的直徑為14 mm＋0.05 mm×7＝14.35 mm. (2)由單擺的周期性結(jié)合F－t圖象可以得出，該單擺的周期為2.0 s. 7．某同學(xué)想在家里做“用單擺測(cè)定重力加速度”的實(shí)驗(yàn)，但沒(méi)有合適的擺球，他找到了一塊大小約為3cm、外形不規(guī)則的大理石代替小球．他設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)步驟如下： A．將石塊和細(xì)尼龍線系好，結(jié)點(diǎn)為M，將尼龍線的上端固定于O點(diǎn)，如圖所示； B．用刻度尺測(cè)量OM間尼龍線的長(zhǎng)度L作為擺長(zhǎng)； C．將石塊拉開(kāi)一個(gè)大約α＝5°的角度，然后由靜止釋放； D．從擺球擺到最高點(diǎn)時(shí)開(kāi)始計(jì)時(shí)，測(cè)出30

7、次全振動(dòng)的總時(shí)間t，由T＝得出周期； E．改變OM間尼龍線的長(zhǎng)度再做幾次實(shí)驗(yàn)，記下每次相應(yīng)的l和T； F．求出多次實(shí)驗(yàn)中測(cè)得的l和T的平均值，作為計(jì)算時(shí)用的數(shù)據(jù)，代入公式g＝()2l，求出重力加速度g. (1)該同學(xué)以上實(shí)驗(yàn)步驟中有重大錯(cuò)誤的是_________________________________________________________． (2)該同學(xué)用OM的長(zhǎng)作為擺長(zhǎng)，這樣做引起的系統(tǒng)誤差將使重力加速度的測(cè)量值比真實(shí)值________(填“偏大”或“偏小”)． (3)用什么方法可以解決擺長(zhǎng)無(wú)法準(zhǔn)確測(cè)量的困難？ 解析：(1)擺長(zhǎng)應(yīng)為石塊質(zhì)心到懸點(diǎn)的距離，故B步驟

8、錯(cuò)誤；計(jì)時(shí)開(kāi)始的位置應(yīng)為擺球振動(dòng)的平衡位置，故D步驟錯(cuò)誤；在用公式g＝()2l計(jì)算g時(shí)，應(yīng)將各項(xiàng)的l和T單獨(dú)代入求解g值，不能求l、T的平均值再代入求解，故F步驟也錯(cuò)誤． (2)因?yàn)橛肙M作為擺長(zhǎng)，比擺的實(shí)際擺長(zhǎng)偏小，因此計(jì)算出的重力加速度的值比實(shí)際值偏?。? (3)可采用圖象法，以T2為縱軸，以l為橫軸，作出多次測(cè)量得到的T2－l圖線，求出圖線斜率k.再由k＝得g＝.k值不受懸點(diǎn)不確定因素的影響，因此可以解決擺長(zhǎng)無(wú)法準(zhǔn)確測(cè)量的困難． 8．將一單擺裝置豎直掛于某一深度h(未知)且開(kāi)口向下的小筒中(單擺的下部分露于筒外)，如圖甲所示，將懸線拉離平衡位置一個(gè)小角度后由靜止釋放，設(shè)單擺振動(dòng)過(guò)程中

9、懸線不會(huì)碰到筒壁，測(cè)量出筒的下端口到擺球球心的距離l，并通過(guò)改變l而測(cè)出對(duì)應(yīng)的周期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)此圖象得出小筒的深度h和當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣龋?取π2＝9.86) (1)如果實(shí)驗(yàn)中所得到的T2－l關(guān)系圖象如圖乙所示，那么正確的圖象應(yīng)是a、b、c中的________． (2)由圖象可知，小筒的深度h＝________m，當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣萭＝________m/s2. 解析：(1)由單擺周期公式T＝2π可得T2＝L，而L＝l＋h，所以T2＝(l＋h)，即T2＝l＋h，正確圖象應(yīng)是a. (2)由圖象知＝1.20，＝，得g＝π2＝9.86 m/s2

10、，h＝0.30 m. 9．[2020·重慶模擬]在“用單擺測(cè)定重力加速度”的實(shí)驗(yàn)中，為防止擺球在擺動(dòng)過(guò)程中形成“圓錐擺”，實(shí)驗(yàn)中采用了如圖甲所示的雙線擺．測(cè)出擺線長(zhǎng)度為L(zhǎng)，線與水平橫桿夾角為θ，擺球半徑為r.若測(cè)出擺動(dòng)的周期為T，則此地重力加速度為_(kāi)_______；某同學(xué)用10分度的游標(biāo)卡尺測(cè)量擺球的直徑時(shí)，主尺和游標(biāo)如圖乙所示，則擺球的半徑r為_(kāi)_______mm. 解析：?jiǎn)螖[的擺長(zhǎng)為l＝Lsinθ＋r，由周期公式T＝ 2π，此地的重力加速度為g＝. 由圖知擺球的半徑r＝×16.0 mm＝8.0 mm. 10．在利用單擺測(cè)定重力加速度的實(shí)驗(yàn)中，由單擺做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的周期公式得到g＝

11、4π2l/T2.只要測(cè)出多組單擺的擺長(zhǎng)l和運(yùn)動(dòng)周期T，作出T2－l圖象，就可以求出當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣龋碚撋蟃2－l圖象是一條過(guò)坐標(biāo)原點(diǎn)的直線，某同學(xué)根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)作出的圖象如圖所示． (1)造成圖象不過(guò)坐標(biāo)原點(diǎn)的原因是________________________________________________________________________； (2)由圖象求出的重力加速度g＝________m/s2.(取π2＝9.87) 解析：(1)由單擺周期公式T＝2π得T2＝4π2 由圖象知，當(dāng)l＝0時(shí)，T2≠0，說(shuō)明l偏小，是由于漏測(cè)小球半徑造成的． (2)由上式知k＝，g＝

12、＝9.87 m/s2. 11．一位同學(xué)用單擺做測(cè)量重力加速度實(shí)驗(yàn)，他將擺掛起后，進(jìn)行了如下步驟： A．測(cè)擺長(zhǎng)L：用米尺量出擺線的長(zhǎng)度； B．測(cè)周期T：將擺球拉起，然后放開(kāi)，在擺球某次通過(guò)最低點(diǎn)時(shí)，按下秒表開(kāi)始記時(shí)，同時(shí)將此次通過(guò)最低點(diǎn)作為第1次，接著一直數(shù)到擺球第60次通過(guò)最低點(diǎn)時(shí)，按下秒表停止記時(shí)，讀出這段時(shí)間t，算出單擺的周期T＝t/60； C. 將所測(cè)得的L和T代入單擺的周期公式T＝2π，算出g，將它作為實(shí)驗(yàn)的最后結(jié)果寫入實(shí)驗(yàn)報(bào)告中去．(不要求進(jìn)行誤差計(jì)算)． 上述步驟中錯(cuò)誤或遺漏的步驟有__________，應(yīng)改正為_(kāi)_________． 解析：A、B、C三處均有遺漏和錯(cuò)誤的地方．A改正為：要用游標(biāo)卡尺測(cè)擺球的直徑d，擺長(zhǎng)L＝擺線長(zhǎng)(l)＋擺球半徑(d/2)(或用米尺測(cè)量擺長(zhǎng)時(shí)應(yīng)取懸點(diǎn)至球心的距離)．B改正為：T＝t/29.5.C改正為：應(yīng)多次測(cè)量，然后取平均值，將平均值的g作為實(shí)驗(yàn)的最后結(jié)果．這里所要考查的是學(xué)生是否會(huì)正確測(cè)量擺長(zhǎng)和周期，尤其是要理解多次測(cè)量、取平均值的實(shí)際意義.