适用于新高考新教材备战2025届高考物理一轮总复习第8章机械振动和机械波第2讲实验用单摆测定重力加速度

第2讲实验:用单摆测定重力加速度1.(2024广东河源期末)小明学习“用单摆测量重力加速度”实验后,利用图甲所示装置做了该实验。甲(1)测量摆长时,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L,再用游标卡尺测摆球的直径d,读数如图乙所示,则d=cm,若再测得单摆周期为T,则当地的重力加速度g=(用L、d、T表示)。

乙(2)在安装装置时,摆线上端有三种系挂方式,下列方式正确的是(填对应序号)。

(3)在测量周期时,若从摆球运动到最低点开始计时且记数为1,到第n次经过最低点所用的时间为t,则单摆周期为T=(用n、t表示)。

(4)假如把该装置搬到月球上进行实验,改变单摆的摆长l,多次测量单摆在不同摆长下所对应的周期T,并描绘出T2-l图像如图丙所示,则可求得月球重力加速度大小为m/s2。

丙2.(2024广东广州模拟)某探究性实验小组用如图1所示的实验装置来测量重力加速度。他们将两个完全相同的圆柱形小磁铁叠放在一起并用细线悬挂起来构成一个能在竖直平面内摆动的单摆。在细线的悬挂点正下方放有一根与小磁铁摆动平面垂直的粗直导体棒,导体棒通过导线与电流传感器一起构成一个闭合回路。当小磁铁摆动时,在回路中就会产生感应电流,电流传感器可以通过计算机记录相应的电流随时间变化的图像,如图2所示。图1图2图3(1)小李同学用20分度的游标卡尺测量一个圆柱形小磁铁的厚度,读数如图3所示,则其厚度d=cm,小张同学用卷尺测得细线悬挂点到与小磁铁的连接点之间的长度为l=99.67cm。

(2)图2中图线上(下)方标出的数据分别表示的是感应电流取极值时对应的时刻,由图可知,小磁铁摆动的周期为T=s(结果保留两位小数),进一步计算重力加速度g的表达式为g=(用题目所给的符号表示)。

3.(2024广东惠州一模)将一单摆竖直悬挂于某一深度未知且开口向下的小桶中,如图甲所示。将悬线拉离平衡位置一小角度后由静止释放,单摆摆动过程中悬线不与桶壁相碰。改变摆球球心到桶口的距离L,测出对应的摆动周期T,作出的T2-L关系图像应为图乙中的(选填“①”“②”或“③”),可求出桶的深度hx为m(小数点后保留三位)。

甲乙参考答案第2讲实验:用单摆测定重力加速度1.答案(1)2.1504(2)③(3)2(4)1.6解析(1)游标卡尺的读数为主尺的读数与游标尺读数之和,所以d=21mm+0.05×10mm=2.150cm;根据周期公式T=2πlg可得,g=4(2)为防止摆球摇摆及实验过程摆长变化,应该用夹子固定摆线悬点,故选③。(3)从摆球运动到最低点开始计时且记数为1,到第n次经过最低点所用的时间为t,则单摆全振动的次数为N=n-12,则单摆的周期为(4)根据单摆周期公式T=2πlg,将T2=2π2s2、l=0.8m代入,可得g月=1.6m/s22.答案(1)0.330(2)2.014解析(1)小磁铁的厚度d=3mm+6×0.05mm=0.330cm。(2)感应电流连续两个最大值(或最小值)对应的时间差等于小磁铁摆动的周期T=(2.29根据T=2πl+dg得,3.答案①0.300解析单摆摆动过程中悬线不与桶壁相碰,则