2025版新教材高中物理第二章机械振动专项5创新实验课时作业教科版选择性必修第一册

eq\a\vs4\al(专)eq\a\vs4\al(项)5创新试验提实力1．某试验小组用如图甲所示的试验装置进行“测量重力加速度”并“验证机械能守恒定律”两个试验．该小组把轻质细绳的一端与一个摆球相连，另一端系在力传感器的挂钩上，整个装置位于竖直面内，将摆球拉离竖直方向肯定角度，由静止释放，与传感器相连的计算机记录细绳的拉力F随时间t变更的图线．(1)首先测量重力加速度．将摆球拉离竖直方向的角度小于5°，让小球做单摆运动，拉力F随时间t变更的图线如图乙所示．①由图乙可知该单摆的周期T约为________s(保留两位有效数字).②该小组测得该单摆的摆长为L，则重力加速度的表达式为________(用测量或者已知的物理量表示).(2)然后验证机械能守恒定律．将摆球拉离竖直方向较大角度后由静止释放，拉力F随时间t变更的图线如图丙所示．①要验证机械能守恒，还须要测量的物理量是________．②若图中A点的拉力用F1表示，B点的拉力用F2表示，则小球从A到B的过程中，验证机械能守恒的表达式为________(填表达式前的字母序号)．A．eq\f(1,2)(F2－mg)＝mg－F1B．eq\f(1,2)(mg－F1)＝F2－mgC．F2－mg＝mg－F12．传感器在物理试验探讨中具有广泛的应用．单摆在运动过程中，摆线的拉力在做周期性的变更，这个周期性变更的力可用拉力传感器显示出来，从而可进一步探讨单摆的运动规律．(1)试验时用游标卡尺测量摆球直径，示数如图甲所示，该摆球的直径d＝________mm.(2)接着测量了摆线的长度为l0，试验时用拉力传感器测得摆线的拉力F随时间t变更的图像如图乙所示，则重力加速度的表达式g＝________(用题目和图中的已知量表示).(3)某小组变更摆线长度l0，测量了多组数据，在进行数据处理时，甲同学把摆线长l0作为摆长，干脆利用公式求出各组重力加速度值再求出平均值；乙同学作出T2­l0图像后求出斜率，然后算出重力加速度，两同学处理数据的方法对结果的影响是：甲________，乙________(选填“偏大”“偏小”或“无影响”).专项5创新试验1．答案：(1)①0.75②g＝eq\f(4π2L,T2)(2)①摆球的质量②A解析：(1)①小球做单摆运动，经过最低点拉力最大，由图乙可知11.0s到14.0s内有4个全振动，该单摆的周期T＝eq\f(14.0－11.0,4)s＝0.75s.②依据单摆周期公式T＝2πeq\r(\f(L,g))，可得重力加速度g＝eq\f(4π2L,T2).(2)①图中A点对应速度为零的位置，即最高位置，依据受力分析可得F1＝mgcosθ，图中B点对应速度最大的位置，即最低点位置，依据牛顿其次定律可得F2－mg＝eq\f(mv2,L)，小球从A到B的过程中，重力势能减小量为ΔEp＝mg(L－Lcosθ)，动能的增加量为ΔEk＝eq\f(1,2)mv2＝eq\f(1,2)(F2－mg)L，要验证机械能守恒，需满意ΔEp＝ΔEk，解得eq\f(1,2)(F2－mg)＝mg－F1，所以还须要测量的物理量是摆球的质量．②验证机械能守恒的表达式为eq\f(1,2)(F2－mg)＝mg－F1，A正确，B、C错误．2．答案：(1)15.4(2)eq\f(π2（l0＋\f(d,2)）,4teq\o\al(\s\up1(2),\s\do1(0)))(3)偏小无影响解析：(1)主尺示数是15mm，游标尺示数是4×0.1mm＝0.4mm，摆球的直径为15mm＋0.4mm＝15.4mm.(2)在单摆摇摆的过程中，每一个周期中有两次拉力的最大值，由F－t图像可知，单摆周期T＝4t0，依据公式T＝2πeq\r(\f(l,g))整理得：g＝eq\f(π2（l0＋\f(d,2)）,4teq\o\al(\s\up1(2),\s\do1(0))).(3)依据上式，甲同学把摆线长l0作为摆长，则摆