高考物理大全分類解析 專題47 用單擺測量重力加速度

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1、 10.（5分）（2013高考安徽理綜第21題I）根據(jù)單擺周期公式，可以通過實驗測量當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣取Ｈ鐖D1所示，將細線的上端固定在鐵架臺上，下端系一小鋼球，就做成了單擺。 （1） 用游標(biāo)卡尺測量小鋼球直徑，求數(shù)如圖2所示，讀數(shù)為_______mm。 （2） 以下是實驗過程中的一些做法，其中正確的有_______。 a.擺線要選擇細些的、伸縮性小些的，并且盡可能長一些 b.擺球盡量選擇質(zhì)量大些、體積小些的 c.為了使擺的周期大一些，以方便測量，開始時拉開擺球，使擺線相距平衡位置有較大的角度 d.拉開擺球，使擺線偏離平衡位置大于5度，在釋放擺球的同時開始計時，當(dāng)擺球回到開始

2、位置時停止計時，此時間間隔△t即為單擺周期T e.拉開擺球，使擺線偏離平衡位置不大于5度，釋放擺球，當(dāng)擺球振動穩(wěn)定后，從平衡位置開始計時，記下擺球做50次全振動所用的時間△t，則單擺周期 2003~2012年高考題 1(2012天津理綜)某同學(xué)用實驗的方法探究影響單擺周期的因素。 ①他組裝單擺時，在擺線上端的懸點處，用一塊開有狹縫的橡皮夾牢擺線，再用鐵架臺的鐵夾將橡皮夾緊，如圖所示。這樣做的目的是 （填字母代號） A．保證擺動過程中擺長不變 B．可使周期測量得更加準(zhǔn)確 C．需要改變擺長時便于調(diào)節(jié) D．保證擺球在同一豎直平面內(nèi)擺動 ② 他組裝好單擺后在擺

3、球自然懸垂的情況下，用毫米刻度尺從懸點量到擺球的最低端的長度L=0.9990m，再用游標(biāo)卡尺測量擺球直徑，結(jié)果如圖所示，則該擺球直徑為 mm，單擺擺長為 m. ③下列振動圖象真實地描述了對擺長約為1m的單擺進行周期測量的四種操作過程，圖中橫坐標(biāo)原點表示計時開始，A、B、C均為30次全振動的圖象，已知sin5°=0.087，sin15°=0.26，這四種操作過程合乎實驗要求且誤差最小的是 （填字母代號）。 2．（8分）（2012·上海物理）在“利用單擺測重力加速度”的實驗中。 （1）某同學(xué)嘗試用DIS測量周期。如圖，用一個磁性小球

4、代替原先的擺球，在單擺下方放置一個磁傳感器，其軸線恰好位于單擺懸掛點正下方。圖中磁傳感器的引出端A應(yīng)接到____________。使單擺做小角度擺動，當(dāng)磁感應(yīng)強度測量值最大時，磁性小球位于____________。若測得連續(xù)N個磁感應(yīng)強度最大值之間的時間間隔為t，則單擺周期的測量值為____________（地磁場和磁傳感器的影響可忽略）。 （2）多次改變擺長使單擺做小角度擺動，測量擺長L及相應(yīng)的周期T。此后，分別取L和T的對數(shù)，所得到的lgT-lgL圖線為____________（填：“直線”、“對數(shù)曲線”或“指數(shù)曲線”)；讀得圖線與縱軸交點的縱坐標(biāo)為c，由此得到該地重力加速度g=____

5、________。 3（2011福建理綜19題（1））某實驗小組在利用單擺測定當(dāng)?shù)刂亓铀俣鹊膶嶒炛校? ①用游標(biāo)卡尺測定擺球的直徑，測量結(jié)果如圖所示，則該擺球的直徑為 cm。 ②小組成員在實驗過程中有如下說法，其中正確的是 。（填選項前的字母） A.把單擺從平衡位置拉開30度的擺角，并在釋放擺球的同時開始計時 B.測量擺球通過最低點100次的時間t，則單擺周期為 C.用懸線的長度加擺球的直徑作為擺長，代入單擺周期公式計算得到的重力加速度值偏大 D.選擇密度較小的擺球，測得的重力加速度值誤差較小 【點評】此題考查游標(biāo)卡尺讀數(shù)、單擺實驗注意

6、事項等。 4.（2009年浙江卷）（1）在“探究單擺周期與擺長的關(guān)系”實驗中，兩位同學(xué)用游標(biāo)卡尺測量小球的直徑如圖甲、乙所示。測量方法正確的是___________（選填“甲”或“乙”）。 （2）實驗時，若擺球在垂直紙面的平面內(nèi)擺動，為了將人工記錄振動次數(shù)改為自動記錄振動次數(shù)，在擺球運動最低點的左、右兩側(cè)分別放置一激光光源與光敏電阻，如圖甲所示。光敏電阻與某一自動記錄相連，該儀器顯示的光敏電阻阻值R隨時間t變化圖線如圖乙所示，則該單擺的振動周期為　　　　。若保持懸點到小球頂點的繩長不變，改用直徑是原小球直徑2倍的另一小球進行實驗，則該單擺的周期將　　　　（填“變大”、“不變”或“變小”

7、），圖乙中的Δt將　　　?。ㄌ睢白兇蟆?、“不變”或“變小”）。 5.（2009年重慶卷）某同學(xué)在探究影響單擺周期的因素時有如下操作，請判斷是否恰當(dāng)（填 “是”或“否”）。 ①把單擺從平衡位置拉開約5°釋放； ②在擺球經(jīng)過最低點時啟動秒表計時； ③把秒表記錄擺球一次全振動的時間作為周期。 該同學(xué)改進測量方法后，得到的部分測量數(shù)據(jù)見表。用螺旋測微器測量其中 一個擺球直徑的示數(shù)見題圖1。該球的直徑為 mm。根據(jù)表中數(shù)據(jù)可以初步判斷單擺周期隨

8、 的增大而增大。 數(shù)據(jù)組編號 擺長/mm 擺球質(zhì)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 答案：①是，②是，③否，20.685(20.683-20.687)，擺長 解析：單擺作簡諧運動要求擺角小，單擺從平衡位置拉開約5°釋放滿足此條件；因為 6.（2008·天津理綜）某同學(xué)用單擺測重力加速度，發(fā)現(xiàn)單擺靜止時擺球重心在球心的正下方，他仍將從懸點到球心的距離當(dāng)作擺長L，通過改變擺線的

9、長度，測得6組L和對應(yīng)的周期T，畫出L－T2圖線，然后在圖線上選取A、B兩點，坐標(biāo)如圖所示．他采用恰當(dāng)?shù)臄?shù)據(jù)處理方法，則計算重力加速度的表達式應(yīng)為g＝ ．請你判斷該同學(xué)得到的結(jié)果與擺球重心就在球心處的情況相比，將 （填“偏大”、“偏小”或“相同”）． 7.（2008·上海物理）在“用單擺測重力加速度”的實驗中。 （1）某同學(xué)的操作步驟為： a．取一根細線，下端系住直徑為d的金屬小球，上端固定在鐵架臺上 b．用米尺量得細線長度l c．在細線偏離豎直方向5°位置釋放小球 d．用秒表記錄小球完成n次全振動所用的總時間t，得到周期

10、T＝t/n e．用公式g＝4p2l/T2計算重力加速度 按上述方法得出的重力加速度值與實際值相比_________（選填“偏大”、“相同”或“偏小”）。 （2）已知單擺在任意偏角q 時的周期公式可近似為T’＝T0[1＋a sin2（q /2）]，式中T0為偏角q 趨近于0°時的周期，a為常數(shù)。為了用圖像法驗證該關(guān)系式，需要測量的物理量有_________；若某同學(xué)在實驗中得到了如圖所示的圖線，則圖像中的橫軸表示_________。 8（2007·全國卷Ⅱ）在做“用單擺測定重力加速度”的實驗中，有人提出以下幾點建議： A、適當(dāng)加長擺線 B、質(zhì)量相同、體積不同的擺球，選用體

11、積較大的 C、單擺偏離平衡位置的角度不能太大 D、當(dāng)單擺經(jīng)過平衡位置時開始計時，經(jīng)過一次全振動后停止計時，用此時間間隔作為單擺振動的周期 其中對提高測量結(jié)果精確度有利的是 。 答案：AC 解析：為了提高測量結(jié)果的精確度，可以適當(dāng)加長擺線，可保證擺角小于10°；單擺偏離平衡位置的角度不能太大；選項AC正確。質(zhì)量相同、體積不同的擺球，選用體積較小的，以減小空氣阻力；當(dāng)單擺經(jīng)過平衡位置時開始計時，經(jīng)過50次全振動后停止計時，用此時間間隔除以50作為單擺振動的周期，選項BD錯誤。 9（2006·上海物理）有一測量微小時間差的裝置，是由兩個擺長略有微小差別的單擺同軸水平懸掛構(gòu)成

12、.兩個單擺擺動平面前后相互平行. （1）現(xiàn)測得兩單擺完成50次全振動的時間分別為50.0 s和49.0 s，則兩單擺的周期差ΔT=____________ s； （2）某同學(xué)利用此裝置測量小于單擺周期的微小時間差，具體操作如下：把兩擺球向右拉至相同的擺角處，先釋放長擺擺球，接著再釋放短擺擺球，測得短擺經(jīng)過若干次全振動后，兩擺恰好第一次同時同方向通過某位置，由此可得出釋放兩擺的微小時間差.若測得釋放兩擺的時間差Δt=0.165 s，則在短擺釋放____________ s（填時間）后，兩擺恰好第一次同時向____________（填方向）通過____________（填位置）； （3）為了

13、能更準(zhǔn)確地測量微小的時間差，你認(rèn)為此裝置還可做的改進是_________________. 10（2006·四川理綜）在“用單擺測定重力加速度”的實驗中，①測擺長時，若正確測出懸線長l和擺球直徑d，則擺長為 ；②測周期時，當(dāng)擺球經(jīng)過 位置時開始計時并計數(shù)1次，測出經(jīng)過該位置N次(約60～100次)的時間為t，則周期為 。 此外，請你從下列器材中選用所需器材，再設(shè)計一個實驗，粗測出重力加速度g，并參照示例填寫下表(示例的方法不能再用)。 A．天平； B．刻度尺； C．彈簧秤； D．電磁打點計時器； E．帶夾子的重錘；F．紙帶； G．導(dǎo)線若干； H．鐵架臺； I．低壓交流電源； J．低壓直流電源； K．小車； L．螺旋測微器； M．斜面(高度可調(diào)，粗糙程度均勻)。 所選器材 (只填器材序號) 簡述實驗方法 (不要寫出具體步驟) 示例 B、D、E、F、G、H、I 安裝儀器，接通電源，讓紙帶隨重錘豎直下落。 用刻度尺測出所需數(shù)據(jù)，處理數(shù)據(jù)，得出結(jié)果 實驗 設(shè)計