2024高考物理一轮复习实验十九用单摆测量重力加速度的大小练习含解析鲁科版

PAGE5-试验十九用单摆测量重力加速度的大小1.某同学做“用单摆测重力加速度”的试验时,只测量了悬点与小球上端结点之间的距离L,并通过变更L而测出对应的摇摆周期T,再以T2为纵轴、L为横轴作出函数关系图象,那么就可以通过此图象得出小球的半径和当地的重力加速度g。 (1)现有如下测量工具:A.时钟;B.秒表;C.天平;D.毫米刻度尺。本试验所需的测量工具有________。

(2)假如试验中所得到的T2-L关系图象如图所示,那么真正的图象应当是a、b、c中的________。

(3)由图象可知,小球的半径r=________cm;当地的重力加速度g=________m/s2。

【解析】(1)本试验须要测量时间求出周期,并要测量绳的下端口到摆球球心的距离d,则所需的测量工具是秒表和毫米刻度尺,B、D项正确。(2)由单摆周期公式得T=2πL+rg,解得T2=4π2Lg(3)当T2=0时,L=-r,即图象与L轴交点坐标,由图示图象可知r=1.2cm,图线的斜率大小k=4π2g,由图象可知,k=0.060.015s答案:(1)B、D(2)a(3)1.29.862.用单摆测定重力加速度的试验中:(1)试验时用20分度的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变更的图象如图乙所示,则此单摆周期为________,摆长为________,重力加速度的表达式g=________(用题目中的物理量表示)。

【解析】(1)由图示游标卡尺可知,主尺示数是14mm,游标尺示数是3×0.05mm=0.15mm,金属球的直径为14mm+0.15mm=14.15mm;(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图象,单摆周期T=4t0,摆长为:l0+d2;依据T=2πlg整理得g=答案:(1)14.15(2)4t0l0+d23.在做“探究单摆周期与摆长的关系”的试验时, (1)为了利用单摆较精确地测出重力加速度,可选用的器材为________。

A.20cm长的牢固的细线、小木球、秒表、米尺、铁架台B.100cm长的牢固的细线、小钢球、秒表、米尺、铁架台C.100cm长的牢固的细线、大木球、秒表、50cm量程的刻度尺、铁架台D.100cm长的牢固的细线、大钢球、大挂钟、米尺、铁架台(2)为了减小测量周期的误差,摆球应在经过最________(选填“高”或“低”)点的位置时起先计时,并计数为1,摆球每次通过该位置时计数加1。当计数为63时,所用的时间为t秒,则单摆周期为________秒。

(3)试验时某同学测得的g值偏大,其缘由可能是________。

A.试验室的海拔太高B.摆球太重C.测出n次全振动时间为t,误作为(n+1)次全振动时间进行计算D.摆线上端未坚固地系于悬点,振动中出现了松动,使摆线长度增加了【解析】(1)试验中应采纳长1m左右,不能形变的细线,小球选用体积小质量大的金属球,B项正确;(2)摆球经过最低点的位置时速度最大,在相等的距离误差上引起的时间误差最小,测的周期误差最小。所以为了减小测量周期的误差,摆球应选经过最低点的位置时起先计时。由题分析可知,单摆全振动的次数为N=n-12(3)海拔太高时,重力加速度较小,这确定不是测量结果偏大的缘由,A项错误;摆球的重力越重,误差越小,B项错误;试验中误将n次全振动计为n+1次,依据T=tn求出的周期变小,g偏大,C项正确;摆线上端未坚固地系于悬点,振动中出现松动,使摆线长度增加了,依据:T=2πLg,测得的单摆周期变大,故由g=答案:(1)B(2)低t314.在利用单摆测定重力加速度的试验中:(1)应选用下列哪些器材为好?①1米长细线②1米长粗线③10厘米细线④泡沫塑料小球⑤小铁球⑥110⑦时钟⑧厘米刻度米尺⑨毫米刻度米尺答:____________。

(2)测出不同摆长对应的周期值T,作出T2-l图象,如图所示,T2与l的关系式是T2=________,利用图线上任两点A、B的坐标(x1,y1)、(x2,y2)可求出图线斜率k,再由k可求出g=________。

(3)若测得的g值偏小,可能是下列缘由中的________。

A.计算摆长时,只考虑悬线长度,而未加小球半径B.测量周期时,将n次全振动误记为n+1次全振动C.计算摆长时,将悬线长加小球直径D.单摆振动时,振幅偏小【解析】(1)摆线选择1m左右的长细线,摆球选择质量大一些,体积小一些的铁球,测量时间用秒表,测量摆长用毫米刻度尺。故选①⑤⑥⑨。(2)依据单摆的周期公式T=2πlg得,T2=4π2gl,可知图线的斜率k=4π(3)依据T=2πlg得,g=4答案:(1)①⑤⑥⑨(2)4π2gl5.某小组在做“用单摆测定重力加速度”试验后,为进一步探究,将单摆的轻质细线改为刚性重杆。通过查资料得知,这样做成的“复摆”做简谐运动的周期T=2πIc+mr2mgr,式中Ic为由该摆确定的常量,m为摆的质量,g为重力加速度,r为转轴到重心C的距离。如图甲,试验时在杆上不同位置打上多个小孔,将其中一个小孔穿在光滑水平轴O上,使杆做简谐运动,测量并记录r和相应的运动周期T;然后将不同位置的孔穿在轴上重复试验,试验数据见表r/m0.450.400.350.300.250.20T/s2.112.142.202.302.432.64(1)由试验数据得出图乙所示的拟合直线,图中纵轴表示__________。

(2)Ic的国际单位为__________,由拟合直线得到Ic的值为__________(保留到小数点后两位)。

(3)若摆的质量测量值偏大,重力加速度g的测量值__________(选填“偏大”“偏小”或“不变”)。

【解析】(1)由T=2πIc+