2019版高考物理一輪復(fù)習(xí) 實(shí)驗(yàn)十四 探究單擺運(yùn)動(dòng)、用單擺測定重力加速度學(xué)案.doc

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實(shí)驗(yàn)十四：探究單擺運(yùn)動(dòng)、用單擺測定重力加速度 一、多項(xiàng)選擇題 1．(2016年河南鄭州質(zhì)檢)有兩個(gè)同學(xué)利用假期分別去參觀位于天津市的“南開大學(xué)”和上海市的“復(fù)旦大學(xué)”，他們各自在那里的物理實(shí)驗(yàn)室利用先進(jìn)的DIS系統(tǒng)較準(zhǔn)確地探究了“單擺周期T和擺長L的關(guān)系”．然后他們通過互聯(lián)網(wǎng)交流實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，并由計(jì)算機(jī)繪制了T2L圖象，如圖KS141甲所示，已知天津市比上海市的緯度高．另外，去“復(fù)旦”做研究的同學(xué)還利用計(jì)算機(jī)繪制了他實(shí)驗(yàn)用的a、b兩個(gè)擺球的振動(dòng)圖象，如圖乙所示．則下列說法正確的是(　　) 甲 　乙 圖KS141 A．圖甲中“南開”的同學(xué)所測得的實(shí)驗(yàn)結(jié)果對應(yīng)的圖線是B B．圖甲中圖線的斜率表示對應(yīng)所在位置的重力加速度 C．由圖乙可知，a、b兩擺球振動(dòng)周期之比為3∶2 D．由圖乙可知，a、b兩單擺擺長之比為4∶9 E．由圖乙可知，t＝2 s時(shí)b球振動(dòng)方向是沿＋y方向 2．(2017年安徽江淮十校第三次大聯(lián)考)某實(shí)驗(yàn)小組在研究單擺時(shí)改進(jìn)了實(shí)驗(yàn)方案，將一力傳感器連接到計(jì)算機(jī)上．圖KS142甲中O點(diǎn)為單擺的固定懸點(diǎn)，現(xiàn)將小擺球(可視為質(zhì)點(diǎn))拉至A點(diǎn)，此時(shí)細(xì)線處于張緊狀態(tài)，釋放擺球，則擺球?qū)⒃谪Q直平面內(nèi)的A、B、C之間來回?cái)[動(dòng)，其中B點(diǎn)為運(yùn)動(dòng)中的最低位置，∠AOB＝∠COB＝α，α小于10且是未知量．同時(shí)由計(jì)算機(jī)得到了擺線對擺球的拉力大小F隨時(shí)間t變化的曲線圖乙(均為已知量)，且圖中t＝0時(shí)刻為擺球從A點(diǎn)開始運(yùn)動(dòng)的時(shí)刻(重力加速度為g)．根據(jù)題中(包括圖中)所給的信息，下列說法正確的是(　　) 甲 　乙 圖KS142 A．該單擺的周期為t2 B．根據(jù)題中(包括圖中)所給的信息可求出擺球的質(zhì)量 C．根據(jù)題中(包括圖中)所給的信息不能求出擺球在最低點(diǎn)B時(shí)的速度 D．若實(shí)驗(yàn)時(shí)，擺球做了圓錐擺，則測得的周期變長 E．若增加擺球的質(zhì)量，擺球的周期不變 3．(2017年河北石家莊高三質(zhì)檢)在“利用單擺測重力加速度”的實(shí)驗(yàn)中，如果得出的重力加速度的測量值偏大，其可能的原因是(　　) A．測量周期時(shí)，時(shí)間t內(nèi)全振動(dòng)的次數(shù)少數(shù)了一次 B．測量周期時(shí)，時(shí)間t內(nèi)全振動(dòng)的次數(shù)多數(shù)了一次 C．?dāng)[線上端固定不牢固，振動(dòng)中出現(xiàn)松動(dòng)，使擺線變長 D．在測量擺長時(shí)，將細(xì)線的長度加上小球的直徑作為擺長 E．小球沒有在同一豎直平面內(nèi)運(yùn)動(dòng)，形成了圓錐擺 二、非選擇題 4．某同學(xué)利用單擺測量重力加速度． (1)為了使測量誤差盡量小，下列說法正確的是____． A．組裝單擺須選用密度和直徑都較小的擺球 B．組裝單擺須選用輕且不易伸長的細(xì)線 C．實(shí)驗(yàn)時(shí)須使擺球在同一豎直平面內(nèi)擺動(dòng) D．?dāng)[長一定的情況下，擺的振幅盡量大 (2)如圖KS143所示，在物理支架的豎直立柱上固定有擺長約為1 m的單擺．實(shí)驗(yàn)時(shí)，由于僅有量程為20 cm、精度為1 mm的鋼板刻度尺，于是他先使擺球自然下垂，在豎直立柱上與擺球最下端處于同一水平面的位置做一標(biāo)記點(diǎn)，測出單擺的周期T1；然后保持懸點(diǎn)位置不變，設(shè)法將擺長縮短一些，再次使擺球自然下垂，用同樣方法在豎直立柱上做另一標(biāo)記點(diǎn)，并測出單擺周期T2；最后用鋼板刻度尺量出豎直立柱上兩標(biāo)記點(diǎn)之間的距離ΔL，用上述測量結(jié)果，寫出重力加速度的表達(dá)式g＝____________. 圖KS143 5．(1)在“用單擺測定當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣取钡膶?shí)驗(yàn)中，除帶橫桿的鐵架臺、鐵夾、秒表、游標(biāo)卡尺、刻度尺之外，還必須選用的器材，正確的一組是________． A．約1 m的不可伸長的細(xì)線，半徑約1 cm的小鐵球 B．約0.1 m的不可伸長的細(xì)線，半徑約1 cm的小鐵球 C．約0.1 m的不可伸長的細(xì)線，半徑約1 cm的小塑料球 D．約1 m的不可伸長的細(xì)線，半徑約1 cm的小塑料球 (2)如圖KS144所示，測量小球直徑時(shí)游標(biāo)卡尺的讀數(shù)為________cm. (3)某同學(xué)在處理數(shù)據(jù)的步驟中，以為縱坐標(biāo)，以周期T為橫坐標(biāo)，作出如圖KS145所示的圖象，已知該圖線的斜率為k＝0.500，則重力加速度為______m/s2.(計(jì)算結(jié)果保留3位有效數(shù)字，取π＝3.14) 圖KS144　 　圖KS145 6．下表所示是用單擺測定重力加速度實(shí)驗(yàn)中獲得的有關(guān)數(shù)據(jù)： 擺長l/m 0.5 0.6 0.8 1.1 周期T2/s2 2.0 2.4 3.2 4.4 (1)利用上述數(shù)據(jù)，在如圖KS146所示的坐標(biāo)系中描繪出lT2圖象． 圖KS146 (2)利用圖象，取T2＝4.2 s2時(shí)，l＝________m，重力加速度g＝________m/s2.(計(jì)算結(jié)果保留3位有效數(shù)字，取π＝3.14) 7．將一單擺裝置豎直懸掛于某一深度為h(未知)且開口向下的小筒中(單擺的下部分露于筒外)，如圖KS147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)過程中懸線不會(huì)碰到筒壁，如果本實(shí)驗(yàn)的長度測量工具只能測量出筒的下端口到擺球球心的距離L，并通過改變L而測出對應(yīng)的擺動(dòng)周期T，再以T2為縱軸、L為橫軸作出T2L函數(shù)關(guān)系圖象，那么就可以通過此圖象得出小筒的深度h和當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣萭. 甲　 　乙 丙 圖KS147 (1)如果實(shí)驗(yàn)中所得到的T2L關(guān)系圖象如圖乙所示，那么真正的圖象應(yīng)該是a、b、c中的________． (2)由圖可知，小筒的深度h＝________m，當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣萭＝________m/s2(計(jì)算結(jié)果保留3位有效數(shù)字)． (3)某次停表計(jì)時(shí)得到的時(shí)間如圖丙所示，則總時(shí)間為________s.