专题4.1 单摆实验(解析版)

1、2020年高考物理100考点最新模拟题千题精练（物理实验）第四部分选考实验专题4.1单摆实验1.（2019石家庄二模）在“利用单摆测重力加速度”的实验中，由单摆的周期公式得到T2=1.只需测量出多组单摆的摆长1和运动周期T,作出T2-1图象，就可求出当地的重力加速度。某同学在实验中，用一个直径为d的实心钢球作为摆球，多次改变悬点到摆球顶部的距离10,分别测出摆球做简谐运动的周期T后，作出的T2-1图象如图。造成图象不过坐标原点的原因可能将10记为摆长1（10+d）计为摆长1将钢球的（N-1）全振动记为N次将钢球的（N+1）全振动记为N次【参考答案】A；9.87。【名师解析】图象不通过坐标原点，

2、将图象向右平移1cm就会通过坐标原点，故相同的周期下，摆长偏小1cm，故可能是测摆长时漏掉了摆球的半径；将10记为摆长1；选项A正确。由单摆周期公式T=2叱右得：T21则T2-1图象的斜率：k=m雷;厂4解得：g=n2=9.87m/s2o2.（2018杭州市期末）（1）如图19甲所示，为小金在进行“探究单摆周期与摆长的关系”实验时，用秒表记录下单摆50次全振动所用时间，由图可知该次实验中50次全振动所用的时间为s.（2）如图乙所示，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，再用铁架台的铁便于测量单摆周期保证摆动过程中摆长不变保证摆球在同一竖直平面内摆动（3）小金同学以摆线

3、的长度（L）作为纵坐标，以单摆周期的平方（厂）作为横坐标，作出L-T2的图象如图丙所示,则其作出的图线是（填“图线1”“图线2”或“图线3”）.若作出的图线的斜率为k,能否根据图象得到当地的重力加速度？.（若不可以，填“否”；若可以求出，则写出其表达式）【参考答案】（1）99.8（2）B（3）图线2g=4n2k【名师解析】秒表的读数为90s+9.8s=99.8s,即50次全振动所用时间；（2）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，这样做主要是为了防止小球在摆动过程中把摆线拉长，故B正确；L2丘D（3）根据单摆周期T=2ng可得，L=4n2D2，故应为图线2；根据图象斜率k=

4、4n，所以g=4n2k.3（多选）（2017安徽江淮联考）某实验小组在研究单摆时改进了实验方案，将一力传感器连接到计算机上。图甲中O点为单摆的固定悬点，现将小摆球（可视为质点）拉至A点，此时细线处于张紧状态，释放摆球，则摆球将在竖直平面内的A、B、C之间来回摆动，其中B点为运动中的最低位置，ZAOB=ZCOB=a,a小于10且是未知量。同时由计算机得到了摆线对摆球的拉力大小F随时间t变化的曲线图乙（F、F.、t2均为已知量）,maxmin12且图中t=0时刻为摆球从A点开始运动的时刻（重力加速度为g）。根据题中（包括图中）所给的信息，下列说法正确的是（）该单摆的周期为t2根据题中（包括图中）所

5、给的信息可求出摆球的质量根据题中（包括图中）所给的信息不能求出摆球在最低点B时的速度若实验时，摆球做了圆锥摆，则测得的周期变长若增加摆球的质量，摆球的周期不变参考答案】ABE【名师解析】由乙图可知单摆的周期T=t2,故选项A正确;在B点拉力有最大值，根据牛顿第二定律Fmax-mg=m在A、C两点有拉力最小值,Fmin=mgcos叽由A到B机械能守恒，即mgl（l-cosa）=mv2,由此可求得摆球的质量m=曲八二故选项B正确，选项C错误;若实验时，摆球做了圆锥摆，则周期的表达式为LcosaT=2n，显然周期变小,故选项D错误，根据单摆周期公式T=2n:可知，单摆周期与摆球质量无关，故选项E正确

6、。4.（2016绍兴期末）某同学用实验的方法探究影响单摆周期的因素。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）。保证摆动过程中摆长不变可使周期测量得更加准确需要改变摆长时便于调节保证摆球在同一竖直平面内摆动,1111111111111主尺cm111111111111111110游标尺10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L=0.9990m,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。下列振动图象真实地描述了对摆长约为1m的单摆进行周

7、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sin5=0.087,sin15。=0.26,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）。【名师解析】在“探究影响单摆周期的因素”实验中，要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。摆球的直径d=12mm+0 x0.1mm=12.0mmd摆长l=L2=0.9990m0.0060m=0.9930m。单摆振动的摆角0kB，即玄石，即gAgB，因为北大更靠近9gAkB8TA3=8,所以g=k=9，由图乙可得T=2,BAB4n2LATAgA由T2=gL得，l=T2g

8、=2。BBB8.某同学在用单摆测定重力加速度的实验中进行了如下的操作（1）用游标卡尺测量摆球的直径如图甲所示，可读出摆球的直径为cm。把摆球用细线悬挂在铁架台上，测量摆线长，通过计算得到摆长1。23cm丙（2）用停表测量单摆的周期。当单摆摆动稳定且到达最低点时开始计时并记为1，单摆每经过最低点计一次数当数到n=60时停表的示数如图乙所示，该单摆的周期是T=s（结果保留三位有效数字）。（3）测量出多组周期T、摆长1的数值后，画出T2-1图线如图丙所示，此图线斜率的物理意义是（）1A.gB.gg_D.4n24nC.T在(3)中，描点时若误将摆线长当作摆长，那么画出的直线将不通过原点，由图线斜率得到的重力加速度与原来相比，其大小()A.偏大B.偏小C.不变D.都有可能【参考答案】：(1)2.06(2)2.29(3)C(4)C丄【名师解析】(1)摆球的直径为d=20mm+6xiomm=20.6mm=2.06cm。停表的读数为t=60s+7.5s=67.5s,根据题意有601592tt=2T=2T,所以周期T=59=2.29s。根据单摆的周