河北省2013高考物理二轮复习 实验专题训练 用单摆测定重力和加速度

1 河北河北 20132013 高考二轮复习实验专题训练高考二轮复习实验专题训练 用单摆测定重力和加速度用单摆测定重力和加速度 1 一位同学用单摆做测量重力加速度的实验 他将摆挂起后 进行了如下步骤 A 测摆长 l 用米尺量出摆线的长度 B 测周期 T 将摆球拉起 然后放开 在摆球某次通过最低点时 按下秒表开始计时 同时 将此次通过最低点作为第一次 接着一直数到摆球第 60 次通过最低点时 按秒表停止计时 读出这段时间 t 算出单摆的周期 T t 60 C 将所测得的 l 和 T 代入单摆的周期公式 T 2 算出 g 将它作为实验的最后结果写 l g 入报告中去 指出上面步骤中遗漏或错误的地方 写出该步骤的字母 并加以改正 不要求进行误差计 算 解析 A 用米尺量摆长时 摆长的下端从球心算起 B T C g 应测量多次 然后取平均值做实验结果 t 29 5 答案 见解析 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 4 2l T2 1 如果已知摆球直径为 2 00cm 让刻度尺的零点对准摆线的悬点 摆线竖直下垂 如图 所示 那么单摆摆长是 m 如果测定了 40 次全振动的时间如图 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 3 某同学在实验中 测量 6 种不同摆长情况下单摆的振动周期 记录表格如下 l m0 40 50 80 91 01 2 T s1 261 421 791 902 002 20 2 T2 s21 592 023 203 614 004 84 以 l 为横坐标 T2 为纵坐标 作出 T2 l 图线 并利用此图线求重力加速度 g 解析 该题考查用单摆测定重力加速度的实验原理 秒表的读数方法 误差分析和数据的图 像处理法 1 单摆摆长 87 40cm 秒表读数 75 2s 单摆周期 T s 1 88s 75 2 40 2 由 g 可知 g 偏小的原因可能是摆长的记录值偏小或周期 T 的记录值偏大 故答案 4 2l T2 是 A B C 3 由 T 2 可得 T2 所以 T2 l 图线是过坐标原点的一条直线 直线斜率是 l g 4 2l g k g 在图线上取较远的两点 l1 T l2 T 则 k 所以 g 4 2 g 4 2 k2 12 2 T2 2 T2 1 l2 l1 作出图像如上图所示 由直线上的点 0 4 1 59 和 1 0 4 00 可求出 k 4 2 l2 l1 T2 2 T2 1 4 g m s2 9 86m s2 4 00 1 59 1 0 0 4 4 2 k 4 3 142 4 答案 1 0 8740 75 2 1 88 2 ABC 3 见解析图 9 86m s2 3 某同学利用单摆测定当地重力加速度 发现单摆静止时摆球重心在球心的正下方 他仍 将从悬点到球心的距离当做摆长 L 通过改变摆线的长度 测得 6 组 L 和对应的周期 T 画 出 L T2 图像 然后在图线上选取 A B 两个点 坐标如下图所示 他采用恰当的数据处理 方法 计算重力加速度的表达式应为 g 请你判断该同学得到的实验结果与摆球 重心就在球心处的情况相比 将 填 偏大 偏小 或 相同 3 解析 设 A B 点摆线长为 LA 和 LB 摆线到重心的距离为 L 所以 A B 两处的摆长分别 为 LA L 和 LB L 根据周期公式 T 2 得 l l g gT2 4 2 则 LA L gT2 A 4 2 LB L gT2 B 4 2 得 LB LA gT2 B 4 2 gT2 A 4 2 g T2 B T2 A 4 2 所以 g 4 2 LB LA T2 B T2 A 从上式可以看出 最终的结果与重心的位置无关 所以不影响 g 值的测量 答案 相同 4 2 LB LA T2 B T2 A 4 1 在做 用单摆测定重力加速度 的实验中 用主尺最小分度为 1mm 游标上有 20 个分 度的卡尺测量金属球的直径 结果如图 所示 可以读出此金属球的直径为 mm 2 单摆细绳的悬点与拉力传感器相连 将摆球拉开一小角度使单摆做简谐运动后 从某时 刻开始计时 拉力传感器记录了拉力随时间变化的情况 如图 所示 则该单摆的周期为 s 解析 1 球的直径为 14mm 0 05mm 7 14 35mm 2 由单摆的周期性结合 F t 图像可以得出 该单摆的周期为 2 0s 答案 1 14 35 2 2 0 4 5 在 用单摆测定重力加速度 的实验中 1 某同学分别选用四种材料不同 直径相同的实心球做实验 各组实验的测量数据如 下 若要计算当地的重力加速度值 应选用第 组实验数据 组别摆球材料摆长 L m最大摆角 全振动次 数 N 次 1 钢 0 4015 20 2 铁 1 005 50 3 铝 0 4015 10 4 木 1 005 50 2 甲同学选择了合理的实验装置后 测量出几组不同摆长 L 和周期 T 的数值 画出如图 T2 L 图像中的实线 OM 并算出图线的斜率为 k 则当地的重力加速度 g 用符号 表示 3 乙同学也进行了与甲同学同样的实验 但实验后他发现测量摆长时忘了加上摆球的半径 则该同学作出的 T2 L 图像为 A 虚线 不平行实线 OM B 虚线 平行实线 OM C 虚线 平行实线 OM D 虚线 不平行实线 OM 解析 1 2 2 由 T 2 得 L g T2 L 则 k 即 g 4 2 g 4 2 g 4 2 k 3 摆长 L l 线 代入上式得 d 2 T2 故 T2 l 线 4 2 g l线 d 2 4 2 g 2 2d g 故选项 B 正确 答案 1 2 2 4 2 k 3 B 5 6 1 在 探究单摆周期与摆长的关系 实验中 两位同学用游标卡尺测量小球的直径如图 所示 测量方法正确的是 填 或 2 实验时 若摆球在垂直纸面的平面内摆动 为了将人工记录振动次数改为自动记录振动 次数 在摆球运动最低点的左 右两侧分别放置一激光光源与光敏电阻 如图 所示 光敏 电阻与某一自动记录仪相连 该仪器显示的光敏电阻阻值 R 随时间 t 变化图像如图 所示 则该单摆的振动周期为 若保持悬点到小球顶点的绳长不变 改用直径是原小球直 径的 2 倍的另一小球进行实验 则该单摆的周期将 填 变大 不变 或 变小 图 中的 t 将 填 变大 不变 或 变小 解析 1 游标卡尺两外测量爪对齐时 图 放小球的地方并不对齐 正确的是图 2 一个周期内小球应该两次经过最低点 使光敏电阻的阻值发生变化 故周期为 t1 2t0 t1 2t0 小球的直径变大后 摆长变长 周期变大 使得每次经过最低点的时间 变长 答案 1 2 2t0 变大 变大 7 某同学在做 利用单摆测重力加速度 的实验时 先测得摆线长为 101 00cm 摆球直径 为 2 00cm 然后用秒表记录了单摆振动 50 次所用的时间为 101 5s 则 1 他测得的重力加速度 g m s2 2 他测得的 g 值偏小 可能的原因是 A 测摆线长时摆线拉得过紧 B 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 6 C 开始计时时 秒表过迟按下 D 实验中误将 49 次全振动数为 50 次 3 为了提高实验精度 在实验中可改变几次摆线长 l 并测出相应的周期 T 从而得出一组对 应的 l 与 T 的数据 再以 l 为横坐标 T2 为纵坐标将所得数据连成直线 并求得该直线的斜 率 k 则重力加速度 g 用 k 表示 答案 1 9 76 2 B 3 4 2 k 解析 1 本次实验中的摆长 l L r 101 00 1 00 cm 1 0200m 周期 T s 2 03s t N 101 5 50 由公式 g 可以解得 g 9 76m s2 4 2l T2 2 根据公式 g 知 g 偏小的原因可能是 l 的测量值偏小或 T 的测