2020屆高三物理練習(xí) 實(shí)驗(yàn)：探究單擺的運(yùn)動、用單擺測定重力加速度 新人教版

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1、選考部分 選修3-4 第十二章 第3單元 實(shí)驗(yàn)：探究單擺的運(yùn)動、用單擺測定重力加速度1某同學(xué)測得g值比當(dāng)?shù)貥?biāo)準(zhǔn)值偏大，其原因可能是()A測量擺長時(shí)忘記加上小球半徑B振幅過小C將擺長當(dāng)成了擺線長和球直徑之和D擺動次數(shù)多記了一次E小球不是在豎直平面內(nèi)擺動F擺球質(zhì)量過大，空氣阻力影響所致解析：因?yàn)門2 ，所以g，由g的表達(dá)式可知g測偏大的原因可能是l測偏大或T測偏小，可知C、D正確，A錯；小球做圓錐擺的周期T2 T擺，故E正確；因?yàn)閱螖[周期和振幅與擺球質(zhì)量無關(guān)，故B、F錯答案：CDE2在“用單擺測定重力加速度”的實(shí)驗(yàn)中：(1)下面所給器材中，選用哪些器材較好，請把所選用器材前的字母依次填寫在題后的橫

2、線上A長1 m左右的細(xì)線B長30 cm左右的細(xì)線C直徑2 cm的鉛球 D直徑2 cm的鋁球E秒表 F時(shí)鐘G最小刻度是厘米的直尺H最小刻度是毫米的直尺所選用的器材是_(2)實(shí)驗(yàn)時(shí)對擺線偏離豎直線的偏角要求是_解析：本實(shí)驗(yàn)的原理：振動的單擺，當(dāng)擺角10時(shí)，其振動周期與擺長的平方根成正比，與重力加速度的平方根成反比，而與偏角的大小(振幅)、擺球的質(zhì)量無關(guān)，周期公式為T2 ，變換這個公式可得g42.因此，本實(shí)驗(yàn)中測出單擺的擺長l和振動周期T，就可以求出當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣萭的值，本實(shí)驗(yàn)的目的是測量重力加速度g的值，而非驗(yàn)證單擺的振動規(guī)律因此實(shí)驗(yàn)中應(yīng)選用較長的擺長l，這樣既能減小擺長的測量誤差，又易于保證偏

3、角不大于10，而且由于振動緩慢，方便計(jì)數(shù)和計(jì)時(shí)，故選A.本實(shí)驗(yàn)所用的實(shí)際擺要符合理論要求，擺長要有1 m左右，應(yīng)選用不易伸長的細(xì)線，擺球直徑要小于2 cm，應(yīng)選用較重的小球，故選C.由于重力加速度g與周期的平方成反比，周期T的測量誤差對g的影響是較大的，所用計(jì)時(shí)工具應(yīng)選精確度高一些的，故選E.由于擺長l應(yīng)是懸點(diǎn)到鉛球的邊緣的距離l加上鉛球的半徑r.鉛球半徑用游標(biāo)卡尺測量出(也可由教師測出后提供數(shù)據(jù))，因此l應(yīng)讀數(shù)準(zhǔn)確到毫米位實(shí)驗(yàn)中應(yīng)用米尺或鋼卷尺來測量，故選H.答案：(1)A、C、E、H(2)小于103(2020重慶高考)(1)某同學(xué)在探究影響單擺周期的因素時(shí)有如下操作，請判斷是否恰當(dāng)(填“是

4、”或“否”)把單擺從平衡位置拉開約5釋放：_；在擺球經(jīng)過最低點(diǎn)時(shí)啟動秒表計(jì)時(shí)：_；用秒表記錄擺球一次全振動的時(shí)間作為周期：_.(2)該同學(xué)改進(jìn)測量方法后，得到的部分測量數(shù)據(jù)見下表用螺旋測微器測量其中一個擺球直徑的示數(shù)如圖1235所示該球的直徑為_mm.根據(jù)表中數(shù)據(jù)可以初步判斷單擺周期隨_的增大而增大數(shù)據(jù)組編號擺長/mm擺球質(zhì)量/g周期/s1999.332.22.02999.316.52.03799.232.21.84799.216.51.85501.132.21.46501.116.51.4解析：(1)單擺在最大擺角不超過10時(shí)可看做是簡諧運(yùn)動擺球經(jīng)過最低點(diǎn)時(shí)速度最大，滯留的時(shí)間最短，計(jì)時(shí)誤差

5、最小為減小測量周期時(shí)的誤差，應(yīng)測單擺完成3050次全振動所用的時(shí)間來求出周期螺旋測微器上的固定刻度讀數(shù)為20.5 mm，可動部分的讀數(shù)約為18.5，則測量結(jié)果為20.5 mm18.50.01 mm20.685 mm.分析表中數(shù)據(jù)可以看出，擺長不變時(shí)周期不變，擺長變化時(shí)周期才發(fā)生變化答案：(1)是是否(2)20.685(20.68320.687)擺長4下面是“用單擺測定重力加速度”的實(shí)驗(yàn)中獲得的有關(guān)數(shù)據(jù)：擺長l/m0.50.60.81.1周期T2/s22.02.53.24.5(1)利用上述數(shù)據(jù)在圖1236所示的坐標(biāo)中作出lT2圖象圖1236(2)利用圖象，取T20.1423.95 s2，求出重力

6、加速度的值解析：(1)圖象如圖所示(2)由圖象中讀出：當(dāng)T23.95 s2時(shí)，l0.96 m，則重力加速度g m/s29.6 m/s2.答案：(1)圖象見解析(2)9.6 m/s25(2020重慶模擬)在“用單擺測定重力加速度”的實(shí)驗(yàn)中，為防止擺球在擺動過程中形成“圓錐擺”，實(shí)驗(yàn)中采用了如圖1237甲所示的雙線擺測出擺線長度為L，線與水平橫桿夾角為，擺球半徑為r.若測出擺動的周期為T，則此地重力加速度為_；某同學(xué)用10分度的游標(biāo)卡尺測量擺球的直徑時(shí)，主尺和游標(biāo)如圖乙所示，則擺球的半徑r為_mm.解析：單擺的擺長為lLsinr，由周期公式T2 ，此地的重力加速度為g.由圖知擺球的半徑r16.0 mm8.0 mm.答案：8.06在利用單擺測定重力加速度的實(shí)驗(yàn)中，由單擺做簡諧運(yùn)動的周期公式得到g42l/T2.只要測出多組單擺的擺長l和運(yùn)動周期T，作出T2l圖象，就可以求出當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣壤碚撋蟃2l圖象是一條過坐標(biāo)原點(diǎn)的直線，某同學(xué)根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)作出的圖象如圖1238所示(1)造成圖象不過坐標(biāo)原點(diǎn)的原因是_；(2)由圖象求出的重力加速度g_m/s2.(取29.87)解析：(1)由單擺周期公式T2 得T242由圖象知，當(dāng)l0時(shí)，T20，說明l偏小，是由于漏測小球半徑造成的(2)由上式知k，g9.87 m/s2.答案：(1)漏測小球半徑(2)9.87