2023届高考物理一轮实验专题：用单摆测定重力加速度（word版含答案）

1、试卷第 =page 1 1页，共 =sectionpages 3 3页2023届高考物理一轮实验专题：用单摆测定重力加速度1（2022江苏南通模拟预测）某小组在“用单摆测量重力加速度”实验中：（1）组装单摆时，用一块开有狭缝的橡皮夹牢摆线的上端，再用铁架台的铁夹将橡皮夹紧，如图甲所示。这样做的目的有_；A保证摆动过程中摆长不变B需要改变摆长时便于调节C保证摆球在同一竖直平面内摆动（2）安装好实验装置后，先用刻度尺测量摆线长l，再用游标卡尺测量摆球直径d，其示数如图乙所示，则d=_mm；（3）某次实验过程中，用秒表记录时间的起点应该是摆球运动过程中的_（选填“最高点”或“最低点”）；（4）该组同

2、学测出五组单摆振动周期T与摆长L的数据如下表，请在图丙中作出T2-L关系图像_。根据图像算出重力加速度g=_m/s2；（结果保留3位有效数字）次数12345L/m0.50000.60000.70000.80000.9000T/s1.431.551.671.781.90T2/s22.042.402.793.173.61（5）若测量值与当地重力加速度值相比偏大，可能原因是_（写出一个）。2（2022北京八十中模拟预测）某研究性学习小组在进行“用单摆测量重力加速度”的实验中（实验装置如图甲所示），已知单摆在摆动过程中的最大偏角小于。在测量单摆的周期时，从单摆运动到最低点开始计时且记数为1，到第次经过

3、最低点所用的时间为。在测量单摆的摆长时，先用毫米刻度尺测得摆球悬挂后的摆线长（从悬点到摆球的最上端）为，再用螺旋测微器测得摆球的直径为（读数如图乙所示）。从图乙可知，摆球的直径为_。小组某同学认为单摆周期为，你认为是否正确_。（A正确；B不正确）用上述物理量的符号写出求重力加速度的一般表达式_。在测量时，由于操作失误，致使摆球不在同一竖直平面内运动，而是在一个水平面内做圆周运动，如图所示，这时如果测出摆球做这种运动的周期，仍用单摆的周期公式求出重力加速度，则求出的重力加速度与重力加速度的实际值相比_（填偏大、偏小、不变），说明理由_。3（2022北京丰台模拟预测）物理实验一般都涉及实验目的、实

4、验原理、实验仪器、实验方法、实验操作、数据分析等。例如：（1）实验仪器。用螺旋测微器测某金属丝的直径，示数如图1所示。则该金属丝的直径为_。（2）数据分析。打点计时器在随物体做匀变速直线运动的纸带上打点，纸带的一部分如图2示，B、C、D为纸带上标出的连续3个计数点，相邻计数点之间还有4个计时点没有标出。打点计时器接在频率为50的交流电源上。则物体运动的加速度_（结果保留两位有效数字）。（3）实验原理。某同学用单摆测量重力加速度的大小，他测量摆线的长度l和对应的周期T，得到多组数据，作出了图像，如图3所示。他认为根据图线可求得重力加速度，则从理论上分析，他求得的重力加速度g_真实值（选填“大于”

5、“等于”或“小于”）。请分析说明理由。4（2022天津市宁河区芦台第一中学一模）某研究性学习小组在进行“用单摆测定重力加速度”的实验中（实验装置如图所示），已知单摆在摆动过程中的最大偏角小。（1）安装好实验装置后，先用游标卡尺测量摆球直径d，测量的示数如图所示，则摆球直径_，再测量摆线长l，则单摆摆长_（用d、l表示）；（2）摆球摆动稳定后，当它到达最低点时启动秒表开始计时，并记录此后摆球再次经过最低点的次数，当时刚好停表.停止计时的秒表读数为，该单摆的周期为_s（周期要求保留三位有效数字）；（3）计算重力加速度测量值的表达式为_（用T、L表示），如果测量值小于真实值，可能原因是_；A将摆球经

6、过最低点的次数n计少了B计时开始时，秒表启动稍晚C将摆线长当成了摆长D将摆线长和球的直径之和当成了摆长（4）正确测量不同摆长L及相应的单摆周期T，并在坐标纸上画出与L的关系图线，如图所示由图线算出重力加速度的大小_（保留3位有效数字，计算时取9.86）。5（2022天津市滨海新区塘沽第一中学三模）（1）在“用单摆测定重力加速度”的实验中：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；组别摆球材料摆长最大摆角全振动次数N/次1铜0.40202铁1.00503铝0.40104木1.0050以上实验中，若完成n次全振动的

7、时间为t，用毫米刻度尺测得的摆线长（悬点到摆球上端的距离）为L，用刻度尺测得摆球的直径为d。用上述物理量的符号写出测重力加速度的一般表达式_；实验中某同学发现测得的重力加速度的值总是偏大，下列原因中可能的是_；A实验室处在高山上，距离海面太高 B单摆所用的摆球质量太大了C实际测出n次全振动的时间t，误作为（n+1）次全振动的时间D以摆线长作为摆长来计算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，画出如图图象中的实线，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，则该同学做出的图象为_。（已知和两条图线和平行）A虚线B虚线C虚线D虚线6（20

8、22山东省实验中学二模）小河同学设计实验测量当地的重力加速度，实验器材主要由一个可调速的电动机、智能手机、细铜丝、钢管支架和不锈钢底座组成，其中可调速的电动机是由一个低速旋转电动机、一个直流电机调速器和一个直流开关电源组成。手机在水平面内稳定做匀速圆周运动时可处理为“圆锥摆”模型，手机上装载的Phyphox软件配合手机内的陀螺仪可直接测得手机做圆周运动的角速度和向心加速度a，Tracker软件可通过拍下的视频分析测量绕杆做圆周运动时悬线与竖直方向的夹角及手机做圆周运动的半径r。有了a，r的实测数据，即可在误差允许范围之内测量当地重力加速度。（1）小河同学根据所学过的力学知识推出当地重力加速度表

9、达式为：_（用a和表示）（2）若保持角速度不变，改变线长L，根据测得的5组数据描点作图，直线拟合后得到图像如图所示，直线斜率为k，圆心到悬点距离为h，当地重力加速度表达式为：_（用k和h表示）（3）根据下面数据描绘图像，请在答题卡的坐标纸上描出序号为4的点( )，并由图像计算重力加速度_（结果保留三位有效数字）序号夹角/（）夹角正切半径r/m角速度向心加速度144.900.9980.4034.9549.789247.251.0820.4344.94110.577349.501.1110.4864.83311.348449.901.1880.4664.96111.683553.101.3320.

10、5454.91212.9997（2022天津市滨海新区塘沽第一中学模拟预测）（1）在用“单摆测重力加速度”的实验中：某同学在实验中测得的小球直径为d，测定了摆线的长度为l，用秒表记录小球完成n次全振动的总时间为t，则当地的重力加速度的表示式为g=_（用d、l、n、t表示）。若该同学用游标卡尺测定了小球的直径，如图1所示，则小球直径为_cm；为了尽可能减小实验误差，下述操作中可行的是_。A选用不可伸长的细线作为摆线B当小球通过最高点时开始计时C让小球尽可能在同一竖直面内摆动D减小摆球的质量（2）用电流表和电压表测一个电阻值约为25k、额定功率为0. 05W的电阻Rx的阻值，备用器材有：A量程01

11、00A，内阻约为500的电流表A1B量程0500A，内阻约为300的电流表A2C量程01V，内阻约为10k的电压表V1D量程015V，内阻约为100k的电压表V2E. 量程050V，内阻约为500k的电压表V3F. 直流稳压电源，两端的输出电压为16VG. 滑动变阻器，阻值范围0500，允许最大电流1AH. 待测电阻Rx，开关和导线若干为了测量准确，电压表应选_，电流表应选_（填写仪器前的序号）；若测量值为R测，真实值为R真，那么在操作、读数、计算均正确无误的情况下，R测_R真（选填“大于”、“等于”或“小于”）；在下面方框内画出实验电路图_。8（2022甘肃兰州一中二模）某同学想在家里做用单

12、摆测定重力加速度的实验，但没有合适的摆球，他只好找到一块大小为3cm左右，外形不规则的大理石块代替小球。实验步骤：A石块用细尼龙线系好，结点为M，将尼龙线的上端固定于O点B用刻度尺测量OM间尼龙线的长度L作为摆长C将石块拉开一个大约=30的角度，然后由静止释放D从摆球摆到最高点时开始计时，测出30次全振动的总时间t，由得出周期E改变OM间尼龙线的长度，再做几次实验，记下相应的L和TF求出多次实验中测得的L和T的平均值作计算时使用的数据，带入公式g=(）2L求出重力加速度g（1）你认为该同学在以上实验步骤中有重大错误的是哪些步骤_？为什么_？（2）该同学用OM的长作为摆长，这样做引起的系统误差将

13、使重力加速度的测量值比真实值偏大还是偏小_？你认为用何方法可以解决摆长无法准确测量的困难_？9（2022天津河西一模）居家防疫期间，小明在家里做“用单摆测定重力加速度”的实验。他找到了一块外形不规则的小石块代替摆球，设计的实验步骤是：A将小石块用不可伸长的细线系好，结点为N，细线的上端固定于O点；B用刻度尺测量ON间细线的长度l作为摆长；C将石块拉开一个大约的角度，然后由静止释放；D从石块摆至某一位置处开始计时，测出30次全振动的总时间t，由得出周期；E改变ON间细线的长度再做几次实验，记下相应的l和T；F根据公式，分别计算出每组l和T对应的重力加速度g，然后取平均值即可作为重力加速度的测量结

14、果。(1)小石块摆动的过程中，充当回复力的是_；A重力B拉力C拉力沿水平方向的分力D重力沿圆弧切线方向的分力(2)为使测量更加准确，步骤 D中，小明应从_（选填“最大位移”或“平衡位置”）处开始计时；(3)小明用ON的长l为摆长，利用公式求出的重力加速度的测量值比真实值_（选填“偏大”或“偏小”）；(4)小红利用小明测出的多组摆长l和周期T的值，作出图线如图所示，通过测量计算出图线的斜率为k，由斜率 k求重力加速度的表达式是_；(5)在步骤F中，有同学认为可以先将多次测量的摆长l取平均值得到，周期T取平均值得到，再带入公式，得到重力加速度g的测量结果，你认为这种做法是否正确并说明理由_。10（

15、2022河北石家庄三模）某同学在“利用单摆测重力加速度”的实验中，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L0，分别测出摆球做简谐运动的周期T后，作出的T2L图像如图所示。进而可求出当地的重力加速度g。造成图像不过坐标原点的原因可能是_；A将L0记为摆长LB将（L0+d）计为摆长LC将摆球的（N1）次全振动记为了N次D将摆球的（N1）次全振动记为了N次由图像可求出重力加速度g=_m/s2（取，结果保留三位有效数字）11（2022北京海淀模拟预测）某同学在“利用单摆测量重力加速度”的实验中，采用图1所示的实验装置。(1)为提高实验精度，组装单摆时，在下列器材中，应该选用_；

16、（用器材前的字母表示）A长度为30cm左右的细线B长度为1m左右的细线C直径为1.0cm的塑料球D直径为1.0cm的实心钢球(2)下表是某同学记录的5组实验数据，并做了部分计算处理。组次12345摆长L/cm70.0080.0090.00100.00110.0050次全振动时间t/s84.090.095.5100.0105.0振动周期T/s1.681.801.912.10重力加速度g/（ms-2）9.799.749.739.85请计算出第4组实验中的T=_s，g=_m/s2，（结果保留3位有效数字）(3)为了减小实验误差，他决定用图象法处理数据，利用上表数据作出T2L图象如图所示。计算出图线的

17、斜率为k，则重力加速度测量值的表达式为g=_。(4)某研学小组利用单摆制作了一种测量微小时间差的装置，它由两个摆长有微小差别的单摆构成，两个单摆的悬挂点位于同一高度的前后两个不同点，使得两单摆摆动平面前后相互平行。具体操作如下：首先测得两单摆完成50次全振动的时间分别为50.00s和49.00s，然后把两摆球向右拉至相同的摆角处（小于5），事件1发生时立刻释放长摆摆球，事件2发生时立刻释放短摆摆球，测得短摆经过8全振动后，两摆恰好第一次同时同方向通过某位置，由此可得出事件1到事件2的微小时间差t=_s。为了提高该装置对时间差的分辨能力，你认为可以做出的改进是什么？_（至少说一种）12（2022

18、天津南开一模）用单摆测定重力加速度的实验装置如图所示。(1)组装单摆时，应在下列器材中选用_（选填选项前的字母）。A长度为1 m左右的细线B长度为30 cm左右的细线C直径为1.8 cm的塑料球D直径为1.8 cm的铁球(2)测出悬点O到小球球心的距离（摆长）L及单摆完成n次全振动所用的时间t，则重力加速度g=_（用L、n、t表示）。(3)用多组实验数据作出T2L图象，也可以求出重力加速度g。已知三位同学作出的T2L图线的示意图如图中的a、b、c所示，其中a和b平行，b和c都过原点，图线b对应的g值最接近当地重力加速度的值。则相对于图线b，下列分析正确的是_（选填选项前的字母）。A出现图线a的

19、原因可能是误将悬点到小球下端的距离记为摆长LB出现图线c的原因可能是误将49次全振动记为50次C图线c对应的g值小于图线b对应的g值(4)某同学在家里测重力加速度。他找到细线和铁锁，制成一个单摆，如图所示，由于家里只有一根量程为30 cm的刻度尺，于是他在细线上的A点做了一个标记，使得悬点O到A点间的细线长度小于刻度尺量程。保持该标记以下的细线长度不变，通过改变O、A间细线长度以改变摆长。实验中，当O、A间细线的长度分别为l1、l2时，测得相应单摆的周期为T1、T2由此可得重力加速度g=_（用l1、l2、T1、T2表示）。13（2022浙江三模）(1)在下列学生实验中，需要用到打点计时器的有_

20、；A研究平抛运动B探究加速度与力、质量的关系C验证机械能守恒定律D探究单摆周期与摆长的关系(2)林同学做“探究小车速度随时间的变化规律”实验时，是否需要补偿阻力？_（选填“是”或“否”）。实验中打点计时器打下的纸带如图甲所示，则计数点4对应的速度大小为_m/s（结果保留两位有效数字）；(3)吴同学做“探究单摆周期与摆长的关系”实验时，安装好单摆，将摆球从平衡位置拉开一个小角度静止释放，使摆球在竖直平面内稳定摆动，当摆球经过_（选填“最大位移处”或“平衡位置”）时开始计时，并计数为“1”，当摆球第80次经过此位置停止计时，秒表读数如图乙所示，其读数为_s，单摆的周期_s（计算结果保留三位有效数字

21、）。14（2022天津和平高考模拟）甲同学根据单摆周期公式，测量当地的重力加速度如图所示，将细线的上端固定在铁架台上，下端系一小钢球，就做成了单摆并设计如下实验步骤：A摆线要选择细些的、伸缩性小些的，并且尽可能长一些B摆球尽量选择质量大些、体积小些的C用天平测量小球的质量D用米尺测量从悬点到球最高点的长度，用游标卡尺测量小球直径，准确算出单摆摆长E.拉开摆球，使摆线偏离平衡位置以内，在释放摆球的同时开始计时，记录摆球完成次全振动的时间F.根据公式计算单摆周期，并利用单摆周期公式求出当地重力加速度，多次测量取平均甲同学用游标卡尺测量小钢球直径，如图所示，读数为_mm乙同学认为甲同学设计的实验方案

22、中_（填步骤前的字母）是没有必要的，还认为某操作步骤错误，并对其加以更正为_15（2022北京丰台二模）（1）地球表面附近的物体由于地球吸引而受到重力作用，准确测量重力加速度g值对于许多科学研究都有着重要意义如图1所示实验装置，是利用单摆测定重力加速度写出单摆的周期公式，并据此推导g的表达式_；若分别测出一系列摆长L及其对应的周期T，以摆长L为横轴，以周期的平方T2为纵轴作出T2L图像（题中未画出），通过图像斜率k，即可得到重力加速度g值a请写出重力加速度g和k的关系式_b若在实验中无法测出小球直径d，只能测出摆线长L0，请在图2中画出T2L0图像，并写出与横、纵轴的交点坐标_（2）地球对物体

23、的万有引力可以认为是通过“场”来实现的在电场中，电场强度定义为，根据定义式还可以得到点电荷形成的电场场强为，两个式子的物理意义有所不同请你用类比的方法，写出地球“引力场强度”的表达式，并对其中的物理量做出说明_（3）对于g的两个单位：N/kg与m/s2，请简要写出两个单位对应的物理量g有何区别_16（2022上海宝山一模）“用单摆测定重力加速度”的实验：（1）实验中选用的摆球应符合的条件：_；（2）某同学实验步骤如下：I 选取一个摆线长约1m的单摆，把线的上端用铁夹固定在铁架台上，把铁架台放在实验桌边，使铁夹伸到桌面以外，让摆球自由下垂；II 用米尺量出悬线长度，精确到毫米，作为摆长；III拉

24、开较大角度放开小球让它来回摆动，用停表测出单摆做50次全振动所用的时间，计算出平均摆动一次的时间；IV变更摆长，重做几次实验，根据单摆的周期公式，计算出每次实验测得的重力加速度并求出平均值上述实验步骤疑似有二点错误，请指正：_； _；（3）把三位同学实验中得到的多组数据输入计算机生成T2L图线如图，其中a和b平行，b和c都过原点，则：图线a对应的g值_图线b对应的g值；图线c对应的g值_图线b对应的g值（选填“大于”“小于”或“等于”）17（2022上海青浦一模）某同学在做“用单摆测当地重力加速度的实验时（1）摆线偏离竖直方向的角度要控制在_度之内；实验中他测得摆线的长度为l0，摆球的直径为d

25、然后记录了单摆完成n次全振动所用时间为t，则重力加速度的表达式g_（用题中物理量的字母表示）（2）他在实验中通过改变摆长l并测出相应的周期T，再以T2为纵坐标、l为横坐标，作出T2l图象，但在测量摆长l时没有加小球的半径，由此绘制的图线是图中的_（3）如果实验测得的g值偏大，可能的原因是_A开始计时时，早按秒表B测摆线长度时摆线拉得过紧C摆线上端悬点未固定，振动中出现松动使摆线长度增大了D实验中误将n次全振动计为n1次全振动18（2022上海市实验学校一模）在做“用单摆测定重力加速度”的实验中，（1）用秒表测时间时为尽量减少误差，应从摆球通过_（选填“最高点”或“最低点”)时开始计时（2）某同学在正确操作和测量的情况下，测