高二物理 第9单元45分钟过关检测（训练11 实验：用单摆测定重力加速度）（有解析） 大纲人教版第二册

用心 爱心 专心1 训练训练 1111 实验实验 用单摆测定重力加速度用单摆测定重力加速度 1 在用单摆测定重力加速度时 摆球应选用 A 半径为 1 cm 的木球 B 半径为 1 cm 的铝球 C 半径为 1 cm 的空心钢球 D 半径为 1 cm 的实心钢球 答案 答案 D 解析 解析 钢球密度大 同样的体积更重 符合单摆测 g 时对小球的要求 小一些 重一些好 2 为了提高周期的测量精度 下列做法可取的是 A 在平衡位置启动秒表 完成一次全振动计时结束 B 在最大位移处启动秒表 第一次回到这一位置结束计时 C 在平衡位置启动秒表 完成 30 次全振动计时结束 D 在最大位移处启动秒表 完成 30 次全振动计时结束 答案 答案 C 解析 解析 在平衡位置启动原因是 此时速度最大 易区分 计时误差相对小 测 30 次目的是多次 理由见解析 测量求平均值 3 有粗细相同的棉线 丝线和铁丝 在选取作为单摆的摆绳时 应选取 A 棉线 因为它比较轻 B 丝线 因为它既轻又不易发生形变 C 铁丝 因为它较重且摆动起来又容易稳定 D 任意选取哪一种都一样 因为单摆的摆动周期仅与摆长有关 答案 答案 B 解析 解析 理想的单摆的摆线是一条没有伸缩和质量的线段 而实际情况中摆线既有形变又有质 量 对实验结果有一定的影响 相对而言 丝线更符合条件 棉线差在形变上 而铁丝太重了 会造 成实际摆的重心上移 影响摆长测量的准确度 4 针对用单摆测重力加速度的实验 下面各种对实验误差的影响的说法中正确的是 A 在摆长和时间的测量中 时间的测量对实验误差影响较大 B 在摆长和时间的测量中 长度的测量对实验误差影响较大 C 将振动次数 n 记为 n 1 测算出的 g 值比当地的公认值偏大 D 将摆线长当作摆长 未加摆球的半径测算出的 g 值比当地的公认值偏大 答案 答案 AC 解析 解析 对于单摆重力加速度的实验 重力加速度表达式 g 由于与周期是平方关系 它 2 2 4 T l 若有误差 在平方后会更大 所以时间的测量影响更大些 选 A 另外 如果振动次数多数了一次 会造成周期的测量值变小 重力加速度测量值变大 C 也对 若摆长未加小球的半径 将使摆长 的测量值变小 g 值变小 D 项错 5 某学生利用单摆测定重力加速度 在以下各实验步骤中 有错误的步骤是 A 在未悬挂之前先测定好摆长 B 测得的摆长为 10 cm C 将摆球拉离平衡位置 摆角约 15 后 让其在竖直平面内振动 D 测单摆周期时 应从摆球通过平衡位置开始计时 答案 答案 ABC 解析 解析 应在悬挂好后 利用米尺来测量摆长 A 错 测出的摆长不能是 10 cm 这样 l 不满足单摆 条件 l R B 错 将摆球拉离平衡位置 摆角应小于 5 C 错 只有 D 正确 用心 爱心 专心2 6 某同学在做 用单摆测定重力加速度 的实验时 如果测得的 g 值偏小 可能的原因是 A 测摆线长时摆线拉得过紧 B 摆线上端悬点未固定 振动中出现松动使摆线长度增大了 C 开始计时时 迟按秒表 D 实验中误将 49 次全振动计为 50 次全振动 答案 答案 B 解析 解析 因为 g l测 l真g测l真 g测 g真 对于 C T测g真 对于 D T测g真 7 一位同学用单摆做测定重力加速度的实验 他将单摆挂起后 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 60 t 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入 g l 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 答案 答案 A 要用卡尺量出摆球直径 d 摆长 l 等于摆线长与之和 B T C g 应多测几次 2 d 5 29 t 然后取平均值作为实验的最后结果 解析 解析 本题偏重实验操作中的注意事项 测摆长应测出摆球的重心到悬点的距离 要用游标 卡尺测摆球直径 d 摆长 l 等于 摆的长加 d 2 测周期是关键 也是本题难点 易错点 题中所述从第 1 次到第 60 次通过最低点 经历的时间 是 60 1 2 29 5 个周期 所以 T t 29 5 在数据处理上 应分别对 l 和 T 测量多次 求出它们的平均值 l 和 T 然后代入公式 4 2l T2 g 求出的 g 值才可以作为实验最终结果 也可以测多次 l 和 T 用 g 4 2l T2算出多个 g值 再用 g g1 g2 gn n 求平均值 多次测量求平均值的目的是为了克服偶然误差 8 在 用单摆测定重力加速度 的实验中 1 为了比较准确地测量出当地的重力加速度值 应选用下列所给器材中的哪些 将你所选用 的器材前的字母填在题后的横线上 A 长 1 m 左右的细绳 B 长 30 cm 左右的细绳 C 直径 2 cm 的铅球 D 直径 2 cm 的铁球 E 秒表 F 时钟 G 分度值是 1 cm 的直尺 H 分度值是 1 mm 的直尺 所选器材是 用心 爱心 专心3 2 实验时对摆球偏离竖直线的要求是 理由是 答案 答案 1 A C E H 2 偏角要求小于 5 理由见解析 解析 解析 1 根据本实验的原理 振动的单摆 当摆角小于 5 时 其振动周期与摆长的平方根成 正比 与重力加速度的平方根成反比 而与偏角的大小 振幅 摆球的质量无关 周期公式为 T 2 经变换得 g 因此 在实验中只要测出单摆的摆长 l 和振动周期 T 就可以求 g l 2 2 4 T l 出当地的重力加速度 g 的值 本实验的目的是测出 g 的值 而不是验证单摆的振动规律 如果 在实验中选用较短的摆线 既会增大摆长的测量误差 又不易于保证偏角 小于 5 摆线较 长 摆角容易满足小于 5 的要求 单摆的振动缓慢 方便计数和计时 所以应选 A 摆球应尽量 选重的 所以选 C 因为单摆振动周期 T 的测量误差对重力加速度 g 的影响较大 所以计时工具应选精确度高一 些的秒表 摆长的测量误差同时对 g 的影响较大 也应选精度较高的最小刻度为毫米的直尺 2 因为当摆球振动时 球所受的回复力 F mgsin 只有当 5 时 sin 此摆才称为单 摆 其振动才是简谐运动 周期 T 2 的关系式才成立 g l 9 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 00 cm 用刻度尺的零刻线对准摆线的悬点 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 答案 答案 0 874 0 m 或 87 40 cm 75 2 1 88 2 2 4 T l 解析 解析 40 次通过最低点时 按下秒表停止计时 读出这段时间 t 算出单摆的周期 T 将所 40 t 测得的 l 和 T 代入单摆的周期公式 T 2 算出 g 单摆的摆长应等于测量值 88 40 cm 减 g l 掉摆球的半径 1 cm 得到 87 40 cm 10 在 用单摆测定重力加速度 的实验中 1 摆动时偏角应满足的条件是 为了减小测量周期的误差 计时开始时 摆球应是经过最 填 高 或 低 点的位置 且用秒表测量单摆完成多次全 振动所用的时间 求出周期 2 用最小刻度为 1 mm 的刻度尺测摆长 测量情况如图所示 O 为悬挂点 从图中可知单 摆的摆长为 m 3 若用 l 表示摆长 T 表示周期 那么重力加速度的表达式为 g 用心 爱心 专心4 答案 答案 1 偏角小于 5 低 2 0 995 0 3 4 2l T2 11 下图为一单摆振动 30 次秒表的指示位置 秒表的读数是 s 单摆周期是 s 答案 答案 35 2 1 17 12 在 用单摆测定重力加速度 的实验中 单摆的摆角应 从摆球经过 开始计时 测出 n 次全振动的时间为 t 用毫米刻度尺测出摆线长为 l 用螺旋测微器 测出摆球的直径为 d 1 用上述物理量的符号写出测定重力加速度的一般表达式为 g 2 实验中某同学发现他测出的重力加速度值总是偏大 其原因可能是 A 实验室处在高山上 离海平面太高 B 单摆所用的摆球太重 C 测出 n 次全振动的时间为 t 误作为 n 1 次全振动的时间进行计算 D 以摆球直径与摆线之和作为摆长来计算 答案 答案 小于 5 平衡位置 1 2 22 2 4 t d ln 2 CD 解析 解析 1 因为 g 2 2 4 T l T l l 代入 n t 2 d 用心 爱心 专心5 得 g 2 22 2 4 t d ln 2 C 正确 由于 T测g真 D 正确 l测 l d l真 所以 g测 g真 A 错 高山上比海平面 g 小 g测 g真 B 错 g 与摆球质量无关 13 在用滴水法测重力加速度这个实验中 使一个水滴碰到盘子时恰好有另一水滴从水龙头开 始下落 测出水龙头到盘子间距离为 h m 再用秒表测时间 从第一个水滴到达盘中开始计时 到第 n 个水滴落至盘中 共用时间为 T s 重力加速度 g 答案 答案 2 n 1 2h T2 解析 解析 当第一个水滴到达盘中时开始计时至第 n 个水滴落至盘中 所用时间为 T s 则两个相 邻的水滴所用时间为 t T n 1 而这个时间恰好是一个水滴下落 h m 的时间 由 h gt2 2 得 g 2h t2 2 n 1 2h T2 14 某同学在 用单摆测定重力加速度 的实验中 所用摆球密度不均匀 无法确定重