实验用单摆测量重力加速度-【新教材】人教版高中物理选择性必修同步检测

高中物理选择性必修第一册第二章机械振动第5节实验：用单摆测量重力加速度1．某同学用单摆测重力加速度，装置如图甲所示。(1)实验前测出单摆的摆长为L，实验时，把单摆从平衡位置拉开一个很小的角度由静止释放，使之做简谐运动，在摆球经过__________位置时开始计时，记录n次全振动的时间为t，则当地的重力加速度为g=_______（用测得的物理量符号表示）。(2)多次改变摆长，重复实验，测出每次实验的摆长L及小球摆动的周期T，作出L一T2图像，如图乙所示，根据图像求得当地的重力加速度g=______m/s2.（结果保留三位有效数字）2．某物理实验小组在“用单摆测定重力加速度”的实验中进行了如下的操作：(1)以下关于本实验的措施中正确的是_____。A．摆角应尽量大些B．摆线应适当长些C．摆球应选择密度较大的实心金属小球D．用停表测量周期时，应从摆球摆至最高点时开始计时(2)实验小组的甲同学用游标卡尺测摆球的直径，示数如图所示，则摆球直径是_____。(3)该实验小组实验时，测得摆线长为，小球的直径甲同学已经在第(2)问中测出，单摆完成50次全振动所用的时间为（）则重力加速度大小_____。（结果保留三位有效数字）(4)实验小组中乙同学和丙同学在运用图像法处理实验数据时，乙同学实验后方才发现自己测量摆长时忘了加上摆球的半径，已知图中虚线②、③与平行，则乙同学当时作出的图象应该是图中虚线_____。3．用单摆测重力加速度的实验：(1)为了使测量误差尽量小，下列说法正确的是_____。A．须选用密度和直径都较小的摆球B．须选用轻且不易伸长的细线C．实验时须使摆球在同一竖直平面内摆动D．计时起、终点都应在摆球的最高点且不少于30次全振动的时间(2)如图所示，某同学在野外做用单摆测量重力加速度”的实验时，由于没有合适的摆球，他找到了一块外形不规则的石块代替摆球。操作时，他用刻度尺测量摆线的长度L作为摆长，测出n次全振动的总时间t，由得到周期T，求出重力加速度，这样得到的重力加速度的测量值比真实值_____（填“大”或“小”）。为了克服无法准确测量摆长的困难，该同学将摆线长度缩短为，重复上面的实验，得出周期，由此他得到了较精确的重力加速度的值_____（用给出的物理量符号表示）。4．在“用单摆测量重力加速度”的实验中，可供选择的实验器材如下：A．铁架台B．长约的尼龙丝线C．长约1m的尼龙丝线D．直径约1cm过圆心有一小孔的钢球E．直径约1cm过圆心有一小孔的木球F．铁夹G．秒表H．天平I．游标卡尺(1)实验中应选的器材是_____A．ACDFGIB．ABDFGIC．ACEFGID．ACDFGHI(2)还应补上的器材是_____(3)某同学的操作步骤为：a．取一根丝线，下端系住直径为d的钢球，上端固定在铁架台上；b．用刻度尺测得丝线长度l；c．在摆线偏离竖直方向的位置释放小球；d．用秒表记录小球完成n次全振动的总时间t，得到周期；e．用公式计算重力加速度。(4)已知单摆在任意摆角时的周期公式可近似为，式中T0为摆角θ趋近于时的周期，a为常数。为了用图像法验证该关系式，需要测量的物理量有_____；若某同学在实验中得到了如图所示的图线，图像的纵轴表示，则图像的横轴表示______，图线与纵轴的交点坐标为_____。5．在利用单摆测定重力加速度的实验中，由单摆做简谐运动的周期公式得，只要测出多组单摆的摆长l和周期T，作出图像，就可以求出当地的重力加速度，理论上图像是一条过坐标原点的直线，某同学在实验中，用一个直径为d的带孔实心钢球作为摆球，多次改变悬点到摆球顶部的距离，分别测出摆球做简谐运动的周期T后，作出图像，如图所示。(1)造成图线不过坐标原点的原因可能是_____。A．摆球的振幅过小B．将计为摆长lC．将计为摆长lD．摆球质量过大(2)由图像求出重力加速度_____。（保留三位有效数字，取）6．用单摆测定重力加速度的实验装置如下图所示．（1）组装单摆时，应在下列器材中选用__________（选填选项前的字母）．A．长度为1m左右的细线B．长度为30cm左右的细线C．直径为cm的塑料球D．直径为cm的铁球（2）测出悬点O到小球球心的距离（摆长）L及单摆完成n次全振动所用的时间t，则重力加速度g=_______（用L、n、t表示）．（3）下表是某同学记录的乙组实验数据，并做了部分计算处理．组次123摆长L/cm50次全振动所用的时间t/s振动周期T/s重力加速度g/(ms-2)请计算出第3组实验中的T=________s，g=___________．（4）用多组实验数据做出图像，也可以求出重力加速度g，已知三位同学做出的图线的示意图如下图中的a、b、c所示，其中a和b平行，b和c都过原点，图线b对应的g值最接近当地重力加速度的值．则相对于图线b，下列分析正确的是_________（选填选项前的字母）．A．出现图线a的原因可能是误将悬点到小球下端的距离记为摆长LB．出现图线c的原因可能是误将49次全振动记为50次C．图线c对应的g值小于图线b对应的g值（5）某同学在家里测重力加速度．他找到细线和铁锁，制成一个单摆，如下图所示，由于家里只有一根量程为30cm的刻度尺，于是他在细线上的A点做了一个标记，使得悬点O到A点间的细线长度小于刻度尺量程．保持该标记以下的细线长度不变，通过改变O、A间细线长度以改变摆长．实验中，当O、A间细线的长度分别为和时，测得相应单摆的周期为、．由此可得重力加速度g=__________（用、、、表示）．7．某同学用实验的方法探究影响单摆周期的因素．（1）他组装单摆时，在摆线上端的悬点处，用一块开有狭缝的橡皮夹牢摆线，再用铁架台的铁夹将橡皮夹紧，如图所示．这样做的目的是________（填字母代号）．A．保证摆动过程中摆长不变B．可使周期测量得更加准确C．需要改变摆长时便于调节D．保证摆球在同一竖直平面内摆动（2）他组装好单摆后在摆球自然悬垂的情况下，用毫米刻度尺从悬点量到摆球的最低端的长度L=，再用游标卡尺测量摆球直径，结果如图所示，则该摆球的直径为_______mm，单摆摆长为________m．（3）下列振动图象真实地描述了对摆长约为1m的单摆进行周期测量的四种操作过程，图中横作标原点表示计时开始，A、B、C均为30次全振动的图象，已知，，这四种操作过程合乎实验要求且误差最小的是________（填字母代号）．8．在“用单摆测量重力加速度实验”中，使用下列实验器材．（1）A、的细线B、2m的弹性绳C、带孔的小铁球D、带孔的软木球E、光电门传感器应选用哪种绳________，应选用哪种球________，光电门的摆放位置为________（选填“最高点”或“最低点”）（2）右图为光电门传感器电流强度I与t的图像，则周期为（________）A、B、C、D、（3）甲同学用秒表做该实验，但所得周期比该实验得到的大，则可能的原因是________．9．小郑同学想在家里做用单摆测定重力加速度的实验，但没有合适的摆球，他找到了一块大小约为3cm、外形不规则的大理石块代替小球．他设计的实验步骤的是：A．将石块用细线系好，结点为M，将细线的上端固定于O点(如图所示)B．用刻度尺测量OM间细线的长度l作为摆长C．将石块拉开一个约为5°的偏角，然后由静止释放D．从摆球摆到最低点时开始计时，测出石块经过最低点30次的总时间t，由得出周期(1)则该同学以上实验步骤中有错误的是_________(填写序号)．(2)根据单摆周期公式推导可得重力加速度的表达式为_____________；若该同学用OM的长作为摆长代入上述公式(其他错误已纠正)，这样做引起的系统误差将使重力加速度的测量值________(填“大于”“小于”或“等于”)真实值．10．可以利用单摆实验测定当地重力加速度，则：（1）用摆长L和周期T计算重力加速度的公式是g＝____________.（2）如果已知摆球直径为cm，让刻度尺的零点对准摆线的悬点，摆线竖直下垂，如图所示，那么单摆摆长是_______cm。（3）如果测定了40次全振动的时间如图中秒表所示，那么秒表读数是_____s，此单摆的摆动周期是___s。11．(1)在“用单摆测定重力加速度”的实验中，某同学用分度的游标尺测得摆球的直径如图所示，可知摆球的直径为_____．他测量摆球完成次全振动所用的时间为，测得的摆线长．根据以上数据计算，得到当地的重力加速度为_____．(2)他测得的值偏小，可能原因是：__________．A．测摆线长时摆线拉得过紧B．摆线上端末牢固地系于悬点，振动中出现松动，使摆线长度增加了C．开始计时时，秒表过迟按下D．实验中误将次全振动计为次12．用单摆测定重力加速度的实验装置如图所示。(1)以下合理的是_____（填选项前的字母）A．选用长度为1m左右的细线与小钢球B．选用长度为30cm左右的细线与小塑料球C．测量悬点到小球顶点的距离即为摆长D．当摆球经过最低点时启动秒表计时(2)实验时，测得单摆摆线长为，小球的直径为d，完成n次全振动所用的时间为，则重力加速度_______（用、n、d、t表示）。(3)甲同学根据实验数据做出周期的平方（）与摆长（L）关系的图像，如图甲所示，图像是一条过原点的倾斜直线，斜率为k。由此可知重力加速度_____。(4)如图乙所示，乙同学用细线和小铁锁制成一个单摆，由于无法确定铁锁的重心位置，只测出摆线长，实验得到的图线应为____（填“a”、“b”或“c”），测出的重力加速度g与真实值相比_____（填“偏大”、“偏小”或“不变”）。13．用单摆测定重力加速度的实验装置如图所示。(1)测出悬点O至小球球心的距离（摆长）L及单摆完成n次全振动所用的时间t，则重力加速度g=________（用L、n、t表示）。(2)用多组实验数据作出T2－L图像，也可以求出重力加速度g，已知三位同学作出的T2－L图线的示意图如图中的a、b、c所示，其中a和b平行，b和c都过原点，图线b对应的g值最接近当地重力加速度的值。则相对于图线b，下列分析正确的是____（选填选项前的字母）。A．出现图线a的原因可能是误将悬点到小球下端的距离记为摆长LB．出现图线c的原因可能是误将49次全振动记为50次C．图线c对应的g值小于图线b对应的g值D．图线a对应的g值大于图线b对应的g值(3)某同学测出不同摆长时对应的周期T，作出T2－L图线，如图所示，再利用图线上任意两点A、B的坐标(x1，y1)、B(x2，y2)，可求得g=________。若该同学测摆长时漏加了小球半径，而其他测量、计算均无误，也不考虑实验误差，则用上述方法算得的g值和真实值相比是________的（选填“偏大”“偏小”或“不变”）。14．实验小组的同学们用如图所示的装置做“用单摆测定重力加速度”的实验。①测出悬点O到小球球心的距离（摆长）L及单摆完成n次全振动所用的时间t，则重力加速度g=_________（用L、n、t表示）。②实验时除用到秒表、刻度尺外，还应该用到下列器材中的_____(选填选项前的字母)。A．长约1m的细线B．长约1m的橡皮绳C．直径约1cm的均匀铁球D．直径约10cm的均匀木球③选择好器材，将符合实验要求的单摆悬挂在铁架台上，应采用图______中所示的固定方式。④某实验小组组装单摆时，在摆线上端的悬点处，用一块开有狭缝的橡皮夹牢摆线，再用铁架台的铁夹将橡皮夹紧，如图所示。这样做的目的是___________(填字母代号)。A．保证摆动过程中摆长不变B．可使周期测量得更加准确C．需要改变摆长时便于调节D．保证摆球在同一竖直平面内摆动⑤他组装好单摆后在摆球自然悬垂的情况下，用毫米刻度尺量得从悬点到摆球的最低端的长度L=，再用游标卡尺测量摆球直径，结果如图所示，则该摆球的直径为______mm。

⑥将单摆正确悬挂后进行如下操作，其中正确的是_________(选填选项前的字母)。

A．测出摆线长作为单摆的摆长B．把单摆从平衡位置拉开一个很小的角度释放，使之做简谐运动C．在摆球经过平衡位置时开始计时D．用秒表测量单摆完成1次全振动所用时间并作为单摆的周期⑦甲同学多次改变单摆的摆长并测得相应的周期，他根据测量数据画出了如图所示的图象，但忘记在图中标明横坐标所代表的物理量。你认为横坐标所代表的物理量是_____(选填“l2”“l”或“l”)，若图线斜率为k，则重力加速度g=_________(用k表示)。⑧乙同学测得的重力加速度数值大于当地的重力加速度的实际值，造成这一情况的原因可能是___________(选填选项前的序号)。

A．开始摆动时振幅较小B．开始计时时，过早按下停表C．测量周期时，误将摆球(n-1)次全振动的时间记为n次全振动的时间D．测量摆长时从悬点到小球下端边缘的距离为摆长15．用单摆测定重力加速度的实验装置如图1所示。①组装单摆时，应在下列器材中选用_______________（选填选项前的字母）。A．长度为1m左右的细线B．长度为30cm左右的细线C．直径为2cm左右的塑料球D．直径为2cm左右的铁球②选择好器材，将符合实验要求的摆球用细线悬挂在铁架台横梁上，应采用图2中______（选填“甲”或者“乙”）所示的固定方式。③将单摆正确组装后进行如下操作，其中正确的是：___________（选填选项前的字母）。A．