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-鲁科版高三全册物理试题.doc

实验十九 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”的实验时,只测量了悬点与小球上端结点之间的距离L,并通过改变L而测出对应的摆动周期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。本实验所需的测量工具有_。 (2)如果实验中所得到的T2-L关系图象如图所示,那么真正的图象应该是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)本实验需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=2,解得T2=+,当L=0时,T2=>0,则真正的图象是a。(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=1.2 cm,图线的斜率大小k=,由图象可知,k= s2/m=4 s2/m,解得g=9.86 m/s2。答案:(1)B、D(2)a(3)1.29.862.用单摆测定重力加速度的实验中:(1)实验时用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,实验时用拉力传感器测得摆线的拉力F随时间t变化的图象如图乙所示,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14 mm,游标尺示数是3×0.05 mm=0.15 mm,金属球的直径为14 mm+0.15 mm=14.15 mm;(2)在单摆摆动的过程中,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+;根据T=2整理得 g = 。答案:(1)14.15(2)4t0l0+3.在做“探究单摆周期与摆长的关系”的实验时,(1)为了利用单摆较准确地测出重力加速度,可选用的器材为_。 A.20 cm长的结实的细线、小木球、秒表、米尺、铁架台 B.100 cm长的结实的细线、小钢球、秒表、米尺、铁架台 C.100 cm长的结实的细线、大木球、秒表、50 cm量程的刻度尺、铁架台 D.100 cm长的结实的细线、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”)点的位置时开始计时,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)实验时某同学测得的g值偏大,其原因可能是_。 A.实验室的海拔太高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.摆线上端未牢固地系于悬点,振动中出现了松动,使摆线长度增加了 【解析】(1)实验中应采用长1 m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开始计时。由题分析可知,单摆全振动的次数为N=31,周期为T=;(3)海拔太高时,重力加速度较小,这肯定不是测量结果偏大的原因,A项错误;摆球的重力越重,误差越小,B项错误;实验中误将n次全振动计为n+1次,根据T=求出的周期变小,g偏大,C项正确;摆线上端未牢固地系于悬点,振动中出现松动,使摆线长度增加了,依据:T=2,测得的单摆周期变大,故由g=可知得到的g值偏小,D项错误。答案:(1)B(2)低(3)C4.在利用单摆测定重力加速度的实验中:(1)应选用下列哪些器材为好?1米长细线1 米长粗线10厘米细线泡沫塑料小球小铁球秒刻度秒表时钟厘米刻度米尺毫米刻度米尺答:_。 (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,可能是下列原因中的_。 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1 m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。(2)根据单摆的周期公式T=2得,T2=l,可知图线的斜率k=,解得g=。(3)根据T=2得,g=。计算摆长时,只考虑悬线长度,而未加小球半径,则摆长的测量值偏小,导致重力加速度测量值偏小,A项正确;测量周期时,将n次全振动误记为n+1次全振动,则周期测量值偏小,导致重力加速度测量值偏大,B项错误;计算摆长时,将悬线长加小球直径,则摆长的测量值偏大,导致重力加速度的测量值偏大,C项错误;单摆振动时,振幅偏小,不影响重力加速度的测量,D项错误。答案:(1)(2)l(3)A5.某小组在做“用单摆测定重力加速度”实验后,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=2,式中Ic为由该摆决定的常量,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,实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实验,实验数据见表,并测得摆的质量m=0.50 kg。r/m0.450.400.350.300.250.20T/s2.112.142.202.302.432.64(1)由实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=2,可得T2r=+r2,所以图中纵轴表示T2r。(2)Ic单位与mr2单位一致,因为mr2的国际单位为kg·m2,所以Ic的国际单位为kg·m2;结合T2r=+r2和题图中的截距和斜率,解得Ic的值约为0.17。(3)重力加速度g的测量值是通过求斜率得到的,与质量无关,所以若摆的质量测量值偏大,重力加速度g的测量值不变。答案:(1)T2r(2)kg·m20.17(3)不变