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  • 2021-05-27 发布

2020高中物理实验:用单摆测定重力加速度 每课一练(人教版选修3-4)

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实验:用单摆测定重力加速度 每课一练(人教版选修3-4) ‎ ‎1.用单摆测定重力加速度的实验中,有如下器材供选用,请把应选用的器材填在横线上 ‎________.(填字母)‎ A.‎1 m长的粗绳 B.‎1 m长的细线 C.半径为‎1 cm的小木球 D.半径为‎1 cm的小铅球 E.时钟 F.停表 G.最小刻度为mm的米尺 H.最小刻度为cm的米尺 I.铁架台 J.附砝码的天平 ‎2.在“用单摆测定重力加速度”的实验中,同学们采用了以下几种测量摆长的不同方法,‎ 其中不妥或错误的方法是(  )‎ A.装好单摆,用力拉紧摆线,用米尺测出摆线长度,然后加上摆球的半径 B.让单摆自然下垂,用米尺测出摆线长度,然后加上摆球的半径 C.将单摆取下并放在桌面上,用米尺测出摆线长度,然后加上摆球的半径 D.让单摆自然下垂,用米尺直接测出摆线悬点到摆球球心的距离 ‎3.(1)某同学在探究影响单摆周期的因素时有如下操作,请你判断是否恰当(选填“是”‎ 或“否”).‎ ‎①把单摆从平衡位置拉开约5°释放:________;‎ ‎②在摆球经过最低点时启动停表计时:________;‎ 图4‎ ‎③用停表记录摆球一次全振动的时间作为周期:________.‎ ‎(2)该同学改进测量方法后,得到的部分测量数据见下表.用螺旋测微器测量其中一个摆 球直径的示数如图4所示,该球的直径为________mm.根据表中数据可以初步判断单摆 周期随________的增大而增大.‎ 数据组编号 摆长/mm 摆球质量/g 周期/s ‎1‎ ‎999.3‎ ‎32.2‎ ‎2.0‎ ‎2‎ ‎999.3‎ ‎16.5‎ ‎2.0‎ ‎3‎ ‎799.2‎ ‎32.2‎ ‎1.8‎ ‎4‎ ‎799.2‎ ‎16.5‎ ‎1.8‎ ‎5‎ ‎501.1‎ ‎32.2‎ ‎1.4‎ ‎6‎ ‎501.1‎ ‎16.5‎ ‎1.4‎ ‎4.在做“用单摆测定重力加速度”的实验时,用摆长l和周期T计算重力加速度的公式 是g=______,如果已知摆球直径为‎2.0 cm,让刻度尺的零点对准摆线的悬点,摆线竖 直下垂,如图5甲所示,那么单摆摆长是______.如果测定了40次全振动的时间如图乙 中秒表所示,那么秒表读数是______s.单摆的振动周期是______s.‎ ‎ ‎ 图5‎ ‎5.某同学做实验时,一时找不到摆球,就用重锤代替摆球,分别用不同的摆长做了两次 实验,测摆长时只测了摆线长,其长度分别为l1和l2,并测出相应周期为T1和T2,用上 述测量的数据正确计算出g值,那么他计算重力加速度的表达式应为g=________.‎ ‎6.下面是用单摆测定重力加速度实验中获得的有关数据 摆长l/m ‎0.5‎ ‎0.6‎ ‎0.8‎ ‎1.1‎ 周期T2/s2‎ ‎2.2‎ ‎2.5‎ ‎3.2‎ ‎4.5‎ ‎(1)利用上述数据在坐标图(图6)中描出l-T2图象.‎ 图6‎ ‎(2)利用图象,取T2=0.1×4π2s2=3.95 s2,求重力加速度.‎ ‎7.将一单摆装置竖直悬挂于某一深度为h(未知)且开口向下的小筒中(单摆的下部分 露于筒外),如图7甲所示,将悬线拉离平衡位置一个小角度后由静止释放,设单摆摆动 过程中悬线不会碰到筒壁,如果本实验的长度测量工具只能测量出筒的下端口到摆球球 心的距离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筒的深度h和当地的重力加速度g.‎ 图7‎ ‎(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关系图象如图乙所示,那么真正的图象应该是a、b、c中 的________.‎ ‎(3)由图象可知,小筒的深度h=________ m;当地g=________ m/s2.‎ 参考答案 ‎1.BDFGI 解析 测摆长时是从悬点到球心的距离,若用粗绳,粗绳质量不能忽略,则摆长无法测定,故选B.铅球密度大,摆动中阻力的影响相对小些.摆长的测定也相对准确,故选D.计时时,使用停表方便,故选F.测长度时,应准确到mm,故选G.本实验中不需测质量,但必须将小球悬挂,故选I,不选J.‎ ‎2.ACD [摆长为悬点到摆球球心的距离,即线长加上摆球的半径.A项中由于摆线一般都有一定弹性,若拉紧则测得的摆长偏大,应在自然下垂情况下测摆长,所以B项正确;C项中取下单摆,则无法找到悬挂点,将给测量带来较大的误差;D项中用米尺去测悬点到球心的距离会造成误差,球的直径应用游标卡尺单独测量.所以正确的做法为B项,不妥或错误的为A、C、D项.]‎ ‎3.(1)①是 ②是 ③否 ‎(2)20.685(20.683~20.687) 摆长 ‎ 解析 (1)①单摆在摆角不超过5°时可看做是简谐运动.②摆球经过最低点时速度最大,滞留的时间最短,计时误差最小.③为了减小测量周期时的误差,应测单摆完成30~50次全振动所用的时间来求出周期.‎ ‎(2)螺旋测微器上的固定刻度读数为‎20.5 mm,可动部分的读数约为18.5,则测量结果为‎20.5 mm+18.5×‎0.01 mm=‎20.685 mm.分析表中数据可以看出,摆长不变时周期不变,摆长变短时周期变短.‎ ‎4. ‎87.40 cm 75.2 1.88‎ 解析 由单摆的周期公式T=2π 可知g=;因刻度尺的零点对准摆线的悬点,图甲球心对应刻度尺上的读数就是摆长,l=88.40-=‎87.40 cm;图乙中秒表读数为(60+15.2) s=75.2 s;‎ 单摆周期T= s=1.88 s.‎ ‎5. 解析 设重锤的等效半径为r,由单摆的周期公式T=2π ,得g=,‎ 则g=①‎ g=②‎ 由①②式解得g=.‎ ‎6.(1)如图所示 ‎(2)‎9.48 m/s2‎ 解析 (2)由图得斜率k==0.24,则重力加速度g==4π2×‎0.24 m/s2=‎9.48 m/s2.‎ ‎7.(1)BD (2)a (3)0.3 9.86‎ 解析 本实验主要考查用单摆测重力加速度的实验步骤、实验方法和数据处理方法.‎ ‎(1)测量筒的下端口到摆球球心之间的距离L要用到毫米刻度尺,测单摆的周期需要用秒表,所以测量工具选B、D.‎ ‎(2)设摆线在筒内部分的长度为h,由T=2π 得,T2=L+h,可知T2-L关系图象为a.‎ ‎(3)将T2=0,L=-‎30 cm代入上式可得 h=‎30 cm=‎‎0.3 m 将T2=1.20,L=0代入上式可求得 g=π2≈‎9.86 m/s2‎