2011年高考物理 实验7用单摆测定重力加速度练习

20112011 年高考物理年高考物理 实验实验 7 7 用单摆测定重力加速度练习用单摆测定重力加速度练习 1 12 分 2009 高考重庆理综 某同学在探究影响单摆周期的因 素时有如下操作 请判断是否恰当 填 是 或 否 把单摆从平衡位置拉开约 5 释放 在摆球经过最低点时启动秒表计时 用秒表记录摆球一次全振动的时间作为周 期 该同学改进测量方法后 得到的部分测量数据见表 用螺旋测微器测量其中一个摆球 直径的示数见右图 该球的直径为 mm 根据表中数据可以初步判断单摆周期随 的增大而增大 数据组编号摆长 mm摆球质量 g周期 s 1999 332 22 0 2999 316 52 0 3799 232 21 8 4799 216 51 8 5501 132 21 4 6501 116 51 4 解析 本题由用单摆测重力加速度的实验衍生而来 同时考查了螺旋测微器的读 数 意在考查考生对基本的实验工具的使用和读数 基本实验的操作步骤和数据处理的掌 握程度 单摆的摆角小于 5 时 单摆做简谐振动 当球摆到最低点时 速度最大 此位置开始计时误差小 为了减小误差 应该记录 30 50 次全振动的时间 然后再计算出单摆的周期 分析表格中的数据可知 当两摆的摆长相同 质量不同时 周期相同 而质量相同 摆长长的周期大 答案 是 是 否 20 685 20 683 20 687 摆长 2 12 分 2009 高考浙江理综 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甲 乙所示 测量方法正确的是 选填 甲 或 乙 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 右侧分 别放置一激光光源与光敏电阻 如图甲所示 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 变化图线如图乙 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 2 倍的另一小球进行实验 则该 单摆的周期将 填 变大 不变 变小 图乙中的 t 将 填 变大 不变 或 变小 解析 本题第 1 问主要考查游标卡尺的使用方法 意在考查考生对基本实验仪器 的使用 第 2 问主要考查以单摆的周期公式的理解以及阅读图形的能力 意在考查考生的 分析综合能力与实验能力 通过 R 随 t 的变化图象可知 单摆半个周期的时间为 t1 t0 t1 t0 所以单摆的摆长将会变大 周期 T 将会变大 t 表示小球通过光敏电阻与激光器 之间的时间 当摆球直径变大时 通过的时间将会变大 答案 1 乙 2 2t0 3 变大 变大 3 8 分 在 用单摆测定重力加速度 的实验中 采用了以下几种不同的测量摆长的 方法 其中不妥或错误的是 A 装好单摆 用力拉紧摆线 用米尺测量摆线长度 然后加上摆球半径 B 让单摆自然下垂 用米尺直接测出悬点到球心的距离 C 让单摆自然下垂 用米尺测出摆线长度 然后加上摆球的半径 D 把单摆取下并放于桌面上 用米尺测出摆线长 然后加上摆球的半径 解析 正确的测摆长的方法是让单摆自然下垂 用米尺测出摆线长 L0 用游标卡 尺测小球直径 D 则摆长 L L0 D 2 答案 ABD 4 8 分 2009 南京模拟 某同学在用单摆做测重力加速度的实验中 用了一不规则小 铁块代替小球 因而无法测量摆长的确切值 他第一次用长 l1的悬线 测得周期 T1 第二 次用长 l2的悬线 测得周期 T2 则 g 值应为 A B 4 2 l1 l2 T2 1 T2 2 4 2 l1 l2 T2 1 T2 2 C D 无法计算 4 2 l1l2 T1T2 解析 由 T 2 得 T1 2 T2 2 所以 T g 4 2l1 T g 4 2l2 所 l g l1 g l2 g 2 12 2 以 T T g 4 2 l1 l2 所以 g 即 B 对 2 12 2 4 2 l1 l2 T2 1 T2 2 答案 B 5 8 分 在用单摆测定重力加速度的实验中 以选用下列哪些器材较好 请把所选用 器材前的字母依次填写在题后的横线上 A 长 1m 左右的细线 B 长 30cm 左右的细线 C 直径 2cm 的铅球 D 直径 2cm 的木球 E 停表 F 时钟 G 最小刻度是厘米的直尺 H 最小刻度是毫米的直尺 所选用的器材是 答案 ACEH 6 8 分 某同学利用单摆测重力加速度的实验中 测出多 组摆长 L 与周期 T 的数据 根据实验数据 作出了 T2 L 的关 系图象如图所示 1 该同学实验中出现的错误可能是 2 虽然实验中出现了错误 但根据图中仍可算出重力加速度 其值为 m s2 取 3 14 结果保留三位有效数字 答案 1 漏加小球半径 2 9 86 7 12 分 2008 大连模拟 在用单摆测重力加速度的实验中 测得单摆摆角小于 5 时 完成 n 次全振动时间为 t 用毫米刻度尺测得摆线长为 l 用 螺旋测微器测得摆球直径为 d 1 测得重力加速度的表达式为 g 2 螺旋测微器的读数如图所示 摆球直径 d 3 实验中某学生所测 g 值偏大 其原因可能是 A 实验室海拔太高 B 摆球太重 C 测出 n 次全振动时间为 t 误作为 n 1 次全振动时间进行计算 D 以摆线长与摆球直径之和作为摆长来计算 答案 1 4 2n2 l t2 d 2 2 7 326mm 7 325mm 7 328mm 都正确 3 CD 8 12 分 2009 北京东城区质检 1 在做 用单摆 测定重力加速度 的实验中 某一同学用最小分度为 毫米的米尺测得摆线的长度为 980 0mm 用游标尺上 有 10 个小的等分刻度的游标卡尺测得摆球的直径如图 所示 则摆球的直径为 mm 该单摆的摆长 为 mm 2 把摆球从平衡位置拉开一个小角度由静止释放 使单摆在竖直平面内摆动 当摆球 摆动稳定后 在摆球通过平衡位置时启动秒表 并数下 1 直到摆球第 n 次同向通过平 衡位置时按停秒表 读出经历的时间 t 则单摆的周期为 3 利用单摆周期公式测重力加速度时 测出几组摆长和相应的周期 T 并作出 T2 L 图线 如图所示 图线上 A B 两点的纵坐标分别为 x1 y1 x2 y2 则可以求得重力加 速度 g 答案 1 22 0 991 0 2 3 t n 1 4 2 x2 x1 y2 y1 9 12 分 2009 天津六校联考 某同学利用单摆测定当地重力加速度 g 发现单摆静止 时摆球重心在球心的正下方 于是他应用所学的物理知识设计出一个测量重心偏离球心的 距离的实验 实验步骤如下 A 用游标卡尺测出小球的直径 d B 将单摆安装好后 用刻度尺测出摆线的长度 L C 让单摆在小角度下摆动 用秒表测出单摆完成 30 次全振动的时间 求出周期 T D 改变摆线的长度 共测得 6 组 L 的值和对应的周期 T 即 L1 T1 L2 T2 L3 T3 L4 T4 L5 T5 L6 T6 1 甲同学只用两组数据 L1 T1 L2 T2 和 d 表 示重心偏离球心的距离 h 则该同学求得的 h 2 乙同学认为甲同学的数据处理方法 填 偶然 或 系统 误差较大 就利用 所得的实验数据画出 L T2图线如图所示 其中正 d 2 确的图线应是 填 A B 或 C 从 图中可得出重心偏离球心的距离 h 当地重力加速度 g 解析 1 根据单摆周期公式得 T1 2 L1 d 2 h g T2 2 L2 d 2 h g 解得 h T2 2 L1 d 2 T2 1 L2 d 2 T2 1 T2 2 2 根据单摆周期公式 T 2 得 T2 L h 从解析式可得正确的 L d 2 h g 4 2 g d 2 是 A 图线 因为多次测量只能减小偶然误差 系统误差不能通过多次测量来减小 所以应 填偶然误差 通过比较系数得 h b cm g m s2 0 04 2b a 答案 1 T2 2 L1 d 2 T2 1 L2 d 2 T2 1 T2 2 2 偶然 A b cm m s2 0 04 2b a 总结提升 求解本题时易错误地认为重心的位置不确定 导致不能精确测量摆长 这样就不能较精确地测量重力加速度 10 12 分 在 利用单摆测重力加速度 的实验中 1 以下做法中正确的是 A 测量摆长的方法 用刻度尺量出从悬点到摆球间的细线的长 B 测量周期时 从小球到达最大振幅位置开始计时 摆球完成 50 次全振动时 及时 停表 然后求出完成一次全振动的时间 C 要保证单摆自始至终在同一竖直面内摆动 D 单摆振动时 应注意使它的偏角开始时小于 15 2 某同学先用米尺测得摆线长为 97 43cm 用游标卡尺测得摆球直径如图甲所示为 cm 则单摆的摆长为 cm 然后用秒表记录单摆振动 50 次所用的时间如 图乙所示 从图可读出时间为 s 则单摆的周期为 s 当地的重力加速度 g m s2 3 下表是另一同学在实验中获得的有关数据 摆长 l m 0 50 60 81 1 周期平方 T2 s2 2 22 43 24 8 利用上述数据 在如图所示坐标图描出 l T2图象 利用图象 求出的重力加速度为 g m s2 4 实验中 如果摆球密度不均匀 无法确定重心位置 一位 同学设计了一个巧妙的方法而不用测量摆球的半径 具体作法如下 第一次量得悬线长为 l1 测得振动周期为 T1 第二次量得悬线长为 l2 测得振动周期为 T2 由此可推得重力加 速度 g 解析 1 测量摆长时 应用刻度尺量出从悬点到摆球球心间的距离 所以 A 错误 测量周期时 应从小球到达最低位置 即平衡位置 时开始计时 不能在小球到达振幅位置 开始计时 所以 B 错误 实验时 要保证小球的运动是简谐运动 因而必须使小球始终在 竖直面内运动 避免小球做圆锥摆运动 并且小球摆动的最大偏角应小于 10 所以 C 正确 D 错误 2 由图甲中可读出小球直径 d 2 125cm 所以单摆的摆长 l L 98 49cm d 2 由图乙可读出单摆振动 50 次所用的时间 t 99 8s 所以单摆运动的周期为 T 1 996s t 50 由单摆运动周期公式 T 2 得 l g g 9 75m s2 4 2l T2 3 由表中给出的数作出的图象如图所示 由图象求得 g 9 85m s2 4 由单摆周期公式 T 2 有 T2 4 2 l g l g 则 T 4 2 T 4 2 解得 2 1 l