《 备考指南 物理 》课件-第12章 实验12

第十二章实验十二知识巩固练习1．(2020年全国卷Ⅱ)用一个摆长为80.0cm的单摆做实验，要求摆动的最大角度小于5°，则开始时将摆球拉离平衡位置的距离应不超过______cm.(保留1位小数．单摆被拉开小角度的情况下，某同学想设计一个新单摆，要求新单摆摆动10个周期的时间与原单摆摆动11个周期的时间相等．新单摆的摆长应该取为______cm.(结果保留1位小数)【答案】(1)6.9(2)96.8【解析】拉离平衡位置的距离x＝2π×80cm×eq\f(5°,360°)≈6.98cm.题中要求摆动最大角度小于5°，且保留1位小数，所以拉离平衡位置不超过6.9cm；根据单摆周期公式T＝πeq\r(\f(L,g))，结合题意可知10T′＝11T，代入数据为10eq\r(L′)＝11eq\r(80cm)解得新单摆的摆长为L′≈96.8cm.2．在“用单摆测定重力加速度”实验中：(1)除长约1m的细线、带铁夹的铁架台、有小孔的小球、游标卡尺外，下列器材中，还需要________．(A．秒表 B．米尺C．天平 D．弹簧秤(2)用游标卡尺测小球的直径，测量结果如图所示．则小球的直径是________．(3)下列做法正确的是________．(填正确答案的标号)A．从摆球达到最高位置时开始计时B．记录摆球完成一次全振动的时间C．要让摆球在竖直平面内摆动的角度不小于5°D．选用的细线应细、质量小，且不易伸长(4)从悬点到球心的距离是摆长L.改变摆长L的长度，测得6组L和对应的周期T，画出L－T2图线，在图线上选取A、B两个点，A、B两个点的坐标如图所示．则重力加速度的表达式是________．(用题给字母表示)【答案】(1)AB(2)12.5mm(3)D(4)eq\f(4π2LB－LA,T\o\al(2,B)－T\o\al(2,A))【解析】(1)在实验中，需要测量单摆的周期，所以需要秒表；需要测量摆线的长度，所以需要米尺；摆球的质量不需要测量，所以不需要天平或弹簧秤，所以A、B选项是正确的．(2)游标卡尺的主尺读数为12mm，游标读数为0.1×5mm＝0.5mm，所以最终读数为(3)摆球经过平衡位置时速度最大，在该处计时测量误差较小，故A错误．通过测量n次全振动的时间t，通过T＝eq\f(t,n)求出周期．测量一次误差较大．B错误．摆球在同一竖直面内摆动，不能做圆锥摆．当摆角不超过5°时其摆动可视为简谐振动，C错误．选用的细线应细、质量小，且不易伸长，D正确．(4)根据T＝2πeq\r(\f(L,g))，得L＝eq\f(gT2,4π2).可知图线的斜率k＝eq\f(g,4π2)，又由图像知k＝eq\f(LB－LA,T\o\al(2,B)－T\o\al(2,A))所以得g＝eq\f(4π2LB－LA,T\o\al(2,B)－T\o\al(2,A)).综合提升练习3．(2021年温州名校期末)如图甲所示，某学习小组在实验室做“探究周期与摆长的关系”的实验．(1)若用秒表测出单摆完成n次全振动所用的时间为t.请写出周期的表达式T＝________.(用t、n表示)(2)若利用拉力传感器记录拉力随时间变化的关系，由图乙可知，该单摆的周期T＝________s.(3)在多次改变摆线长度并测量后，根据实验数据，利用计算机作出周期与摆线长度的关系(T2－L)图线，并根据图线得到方程T2＝kL＋b.由此可知当地的重力加速度g＝________，摆球半径r＝________(用k、b、π表示)．【答案】(1)eq\f(t,n)(2)2.0(3)eq\f(4π2,k)eq\f(b,k)【解析】(1)单摆完成n次全振动所用的时间t，则周期的表达式T＝eq\f(t,n).(2)单摆摆动过程中，每次经过最低点时拉力最大，每次经过最高点时拉力最小，拉力变化的周期为1.0s，故单摆的摆动周期为2.0s.(3)根据T＝2πeq\r(\f(L,g))得T2＝eq\f(4π2,g)L′，知图线的斜率k＝eq\f(4π2,g)，因此g＝eq\f(4π2,k)；而L′＝L＋r，由图线得到方程T2＝kL＋b，因此摆球半径r＝eq\f(b,k).4．在利用单摆测量当地重力加速度的实验中：(1)利用游标卡尺测得金属小球直径如图甲所示，小球直径d＝________cm.(2)某同学的测量数据如下表．请在图乙中画出其l－T2图像.l/m0.4000.5000.6000.8001.200T2/s21.602.102.403.204.80由图像可得重力加速度g＝________m/s2(保留3位有效数字)．(3)某同学在实验过程中摆长没有加小球的半径，其他操作无误．那么他得到的实验图像可能是下列图像中的________．ABCD【答案】(1)2.27(2)图见解析9.86(3)B【解析】(1)小球的直径d＝22mm＋0.1mm×7＝(2)l－T2图像如图所示由T＝2πeq\r(\f(l,g))可得l＝eq\f(g,4π2)T2，k＝eq\f(g,4π2).对应图像可得k＝eq\f(1.200－0.