高考物理一轮复习 实验12 探究单摆周期与摆长的关系练习（含解析）.doc

实验十二探究单摆周期与摆长的关系用单摆测定重力加速度1(多选)将一个电动传感器接到计算机上，就可以测量快速变化的力，用这种方法测得的某单摆摆动时悬线上拉力的大小随时间变化的曲线如图所示某同学由此图象提供的信息作出的下列判断中，正确的是()at0.2 s时摆球正经过最低点bt1.1 s时摆球正经过最低点c摆球摆动过程中机械能减小d摆球摆动的周期是t1.4 s答案：ac解析：悬线拉力在经过最低点时最大，t0.2 s时，f有正向最大值，故a选项正确；t1.1 s时，f有最小值，不在最低点，周期应为t1.2 s，因振幅减小，故机械能减小，c选项正确2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.(1)如果已知摆球直径为2.00 cm，让刻度尺的零点对准摆线的悬点，摆线竖直下垂，如图甲所示，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单摆的摆动周期是_s.(2)如果测得的g值偏小，可能的原因是_(填写代号)a测摆长时，忘记了摆球的半径b摆线上端悬点未固定，振动中出现松动，使摆线长度增加了c开始计时时，秒表过早按下d实验中误将39次全振动次数记为40次答案：(1)87.50 cm75.21.88(2)abc3有两个同学利用假期分别去参观北大和南大的物理实验室，各自在那里利用先进的dis系统较准确地探究了“单摆的周期t与摆长l的关系”，他们通过校园网交换实验数据，并由计算机绘制了t2l图象，如图甲所示，去北大的同学所测实验结果对应的图线是_(填“a”或“b”)另外，在南大做探究的同学还利用计算机绘制了a、b两个摆球的振动图象(如图乙所示)，由图可知，两单摆摆长之比_.在t1 s时，b球振动的方向是_答案：b沿y轴负方向解析：由单摆的周期公式t2 得：t2l，即图象的斜率k，重力加速度越大，斜率越小，我们知道北京的重力加速度比南京的大，所以去北大的同学所测实验结果对应的图线是b；从题图可以得出tb1.5ta，由单摆的周期公式得：ta2，tb2，联立解得；从题图可以看出，t1 s时b球正在向负最大位移运动，所以b球的振动方向沿y轴负方向4某同学用实验的方法探究影响单摆周期的因素(1)他组装单摆时，在摆线上端的悬点处，用一块开有狭缝的橡皮夹牢摆线，再用铁架台的铁夹将橡皮夹紧，如图所示这样做的目的是_(填字母代号)a保证摆动过程中摆长不变b可使周期测量得更加准确c需要改变摆长时便于调节d保证摆球在同一竖直平面内摆动(2)他组装好单摆后在摆球自然悬垂的情况下，用毫米刻度尺从悬点量到摆球的最低端的长度l0.999 0 m，再用游标卡尺测量摆球直径，结果如图所示，则该摆球的直径为_mm，单摆摆长为_m.(3)下列振动图象真实地描述了对摆长约为1 m的单摆进行周期测量的四种操作过程，图中横坐标原点表示计时开始，a、b、c均为30次全振动的图象，已知sin 50.087，sin 150.26，这四种操作过程合乎实验要求且误差最小的是_(填字母代号)答案：(1)ac(2)12.00.993 0(3)a解析：(1)在“探究影响单摆周期的因素”实验中，应使单摆在摆动过程中摆长不变，而且摆长便于调节，故选项a、c正确，选项b、d错误(2)摆球的直径d12 mm00.1 mm12.0 mm摆长ll0.999 0 m0.006 0 m0.993 0 m.(3)单摆振动的摆角5，当5时单摆振动的振幅alsin 50.087 m8.7 cm，且为了计时准确，应在摆球摆至平衡位置时开始计时，故选项a正确，选项b、c、d错误5在“探究单摆周期与摆长的关系”实验中(1)a同学按如图所示的实验装置进行实验甲、乙两图是从不同角度对同一实验装置拍摄所得的效果，甲图为摆球静止在平衡位置的情形，乙图为摆球振动过程中某一时刻的情形根据图示，请指出a同学的实验装置或实验操作中2个不正确之处：_；_.(2)b同学在探究此实验过程中，依据正确的实验装置和操作，测量6种不同摆长(l)情况下单摆的振动周期(t)，实验数据见如下的记录表格：次数123456摆长l/cm30.0050.0070.0090.00110.00130.0030次全振动的时间t/s33.142.647.156.762.668.6振动周期t/s1.101.421.571.892.092.29振动周期的平方t2/s21.212.022.463.574.375.24请你将测量数据标在坐标纸上，并作出t2随l变化的关系图象(3)请你根据(2)中作出的t2随l变化的关系图象，说明能否求出实验所在地的重力加速度g.若不能，说明理由；若能，则写出相应的重力加速度的数学表达式，并指出所用字母的含义_.答案：(1)摆球的体积太大摆球摆动过程中摆角太大(2)见下图(3)能g，式中k表示图线的斜率解析：(1)单摆实验中摆球应选用密度较大的金属球，直径应较小，由图片可以看出实验所用的摆球体积太大；由甲图可以看出单摆悬线的上端随意卷在铁架台的杆上，这样摆动时摆长可能会改变，正确的做法应是单摆悬线应夹紧在铁夹中，以免摆动时发生摆线下滑，摆长改变的现象；由乙图可看出摆角过大(2)在坐标纸上横坐标可取20、40、60、80、100、120，单位是cm，纵坐标可以取1.0、2.0、3.