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物理基础训练27基础训练27 用单摆测重力加速度等势线的描绘与研究(实验四) （时间60分钟，赋分100分） 训练指要 通过训练进一步理解掌握用单摆测重力加速度的实验原理和方法.掌握用“模拟”静电场方法描绘等势线，学会用图象处理实验数据得出结论.第12题、第13题、第15题为创新题，提供了测重力加速度的其他途径，或单摆的其他方面灵活运用，开阔我们的眼界，激发了我们的思维. 一、选择题(每小题5分，共35分) 1.在“用单摆测定重力加速度”的实验中，单摆的摆角必须小于5，其原因是因为（ ） A.单摆 的周期与振幅有关，摆角超过5时，测出的周期偏大 B.摆角越大，受空气阻力越大，影响实验结果 C.因为简谐运动的周期与振幅无关.摆角小些给实验带来很大方便 D.摆角超过5，单摆的振动不再是简谐运动，周期公式失效 2.利用单摆测重力加速度的实验中，误差主要来自（ ） A.摆长测量中的误差 B.周期测量中的误差 C.摆角超过5时产生的误差 D.由于值的近似取值而带来的误差 3.在用单摆测重力加速度的实验中，摆球应在同一竖直平面内运动.某同学在做实验时，单摆不在同一竖直平面内，成一圆锥摆，如果在其他方面及测量中均无差错，他测出的g值与当地重力加速度的标准值g0比较，有（ ） A.g=g0B.gg0 C.gg0D.无法比较其大小 4.为了提高周期的测量精度，下列哪种做法是可取的（ ） A.用秒表直接测量一次全振动的时间 B.用秒表测30至50次全振动的时间，计算出平均周期 C.在平衡位置启动秒表和结束计时 D.在最大位移处启动秒表和结束计时 E.用秒表测100次全振动的时间，计算平均周期 F.在平衡位置启动秒表，并开始计数，当摆球第30次经过平衡位置时制动秒表，若读数为t，则T= 5.在电场中等势线的描绘实验中所用灵敏电流表的指针偏转方向与电流的关系是：当电流从正接线柱流入电流表G时，指针偏向正接线柱一侧.某同学用这个电表探测基准点2两侧的等势点时，把接电流表正接线柱的E1探针触在基准点2上，把接负接线柱的E2探针接触在纸上某一点，如图1271所示，若发现电表的指针发生了偏转，该同学移动E2的方向正确的是（ ） 图1271A.若电表指针偏向正接线柱一侧，E2向右移动 B.若电表指针偏向正接线柱一侧，E2向左移动 C.若电表指针偏向负接线柱一侧，E2向右移动 D.若电表指针偏向负接线柱一侧，E2向左移动6.电场中等势线的描绘中，根据不同的实验原理应相应选取不同的测量电表，下列选择正确的是（ ） A.若用“等电势”描绘等势线，则选用灵敏电流表 B.若用“等电势”描绘等势线，则选用电压表 C.若用“等电势差”描绘等势线，则选用电压表 D.若用“等电势差”描绘等势线，则选用电流表 7.在电场中等势线的描绘的实验中，先在导电纸上画出电极a、b(模拟点电荷)的连线，在连线上选取间距大致相同的5个点c、d、e、f、g，如图1272所示，G为灵敏电流表，甲、乙为两探针，则实验中（ ） 图1272A.探针甲不动，移动乙 B.探针乙不动，移动甲 C.电流表示数为零时说明电流计断路 D.图中虚线表示电场线 二、填空题(共42分) 8.（4分）某同学在做“利用单摆测重力加速度”实验中，先测得摆长为97.50 cm，摆球直径为2.00 cm，然后用秒表记录了单摆振动50次所用的时间如图1273所示，则该摆摆长为_ cm，秒表所示读数为_ s. 图12739.(6分)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1274所示，O为悬挂点，从图1274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=_.图127410.(6分）在利用单摆测定重力加速度的实验中，由单摆做简谐运动的周期公式得到g=L.只要测出多组单摆的摆长L和运动周期T，作出T2-L图象，就可以求出当地的重力加速度.理论上T2-L图象是一条过坐标原点的直线，某同学根据实验数据作出的图象如图1275所示. （1）造成图象不过坐标原点的原因是_； （2）由图象求出的重力加速度g=_ m/s2.(取2=9.87) 图127511.(9分)在用电流场摸拟静电场描绘电场等势线的实验中，在下列所给出的器材中：(1)应选用的是_；(用器材前的字母表示) A.6 V的交流电源 B.6 V的直流电源 C.100 V的直流电源 D.量程00.5 V，零刻度在刻度盘中央的电压表 E.量程0300 A，零刻度在刻度盘中央的电流表 (2)在实验过程中，要把复写纸、导电纸、白纸铺放在木板上，它们铺放的顺序(自下而上)应是_、_、_. (3)在实验中，按下电键，接通电路，若有一个探针与基准点O接触，另一探针已在基准点两侧找到了实验所需要的两点a、b.如图1276所示，则此探针在与a点接触时，电表的指针应_(选填“左偏”“右偏”“指零”)；当此探针与b点接触时，电表指针应_.(选填“左偏”“右偏”“指零”) 图1276 12.(9分)现给定以下器材： A.闪光照相机 B.秒表 C.打点计时器 D.交流电源4 V6 V E.导线若干 F.纸带 G.复写纸 H.铁架台 I.游标卡尺 J.重物 K.刻度尺 L.直径1 cm的钢球 M.1 m长弹性细线 N.照相底片 设计一个测当地重力加速度g的实验方案. （1）从给定器材中选（填器材前面的字母）_，作为实验器材； （2）需要测量的物理量是_； （3）用你测量出的物理量写出重力加速度g的表达式:g=_. 13.（8分）用滴水法可以测定重力加速度的值，方法是：在自来水龙头下面固定一块挡板A，使水一滴一滴断续地滴落到挡板上，如图1277所示.仔细调节水龙头，使得耳朵刚好听到前一个水滴滴在挡板上的声音的同时，下一个水滴刚好开始下落.首先量出水龙头口离挡板的高度h，再用秒表计时，计时方法是：当听到某一水滴滴在挡板上的声音的同时，开启秒表开始计时，并数“1”，以后每听到一声水滴声，依次数“2，3”，一直数到“n”时，按下秒表按钮停止时，读出秒表的示数为t. 图1277 图1278（1）写出用上述测量量计算重力加速度g的表达式. g=_. (2)为了减小误差，改变h的数值，测出多组数据， 次数高度h/cm空中运动时间t/s120.100.20225.00.23332.430.26438.450.28544.000.30650.120.32记录在表格中（表中t是水滴从水龙头口到A板所用的时间，即水滴在空中运动的时间），请在图1278中所示的坐标纸上作出适当的图象，并利用图象求出重力加速度g的值. g=_（要求2位有效数字）.三、论述、计算题（共23分） 14.（10分）某同学利用单摆测重力加速度的实验获得如下数据： 摆长l/m0.5000.6000.8001.100周期T/s1.431.551.792.09请你用“T2l”图线的方法求出当地的重力加速度，并写出处理过程和画“T2l”图线.15.（13分）从一座高大建筑物顶端下垂一条轻质长绳至地面，长绳上端固定，测量工具仅 限用秒表、米尺，其他实验器材根据需要自选.请回答下面两个问题： （1）如果已知当地的重力加速度g，请设计测量该建筑物高度的方案； （2）如果不知当地的重力加速度g，请设计测量该建筑物高度的方案. 物理基础训练27答案一、1.D 2.B3.B 单摆振动周期：T=2,g=.圆锥摆周期：T=2,g=.实际的是g0=,而测出的是g=,hl,故gg0.4.BC 5.BC 6.AC 7.A二、8.98.50;99.89.(1)偏角小于5，低 （2）0.9960 (3)4210.(1)测单摆摆长时漏掉了摆球的半径或所测得摆长偏短 （2）9.8711.(1)BE (2)白纸，复写纸，导电纸 （3）指零，指零12.方案（一）：（1）器材CDEFGHJK （2）测相邻的相等时间（t）段位移差s (3)g=方案（二）：（1）器材：ALNK （2）测量相邻两点间的长度差s (3)g= (k为相机的物像比，t为闪光周期）13.(1) （2）作图略，9.8 ms-2三、14.图略 g=9.96 ms-215.(1)选一个金属重锤固定在长绳的下端，构成一个单摆，给摆球一个初速度使其做简谐运动，用秒表测得n次全振动的时间t,则其周期是T=