2026版创新设计高考总复习物理(人教基础版)课时跟踪练-实验九　用单摆测量重力加速度的大小

实验九用单摆测量重力加速度的大小(分值:42分)温馨提示:此系列题卡,非选择题每空2分,分值不同题空另行标注1.(6分)(2025·四川成都高三月考)在“用单摆测量重力加速度”实验中,某同学进行如下步骤:(1)用10分度(测量值可准确到0.1mm)的游标卡尺测量小球的直径。某次测量的示数如图甲所示,读出小球直径d的值为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,用秒表测出单摆做n次全振动所用的时间t,秒表读数如图乙所示,读数为s。

(3)如果测得的g值偏大,可能的原因是。

A.先将单摆放在水平桌面上测出摆长l,后把单摆悬挂起来B.摆线上端未牢固地系于悬点,振动中出现松动,使摆线长度增加了C.摆球不在同一竖直平面内运动,成为圆锥摆运动D.测周期时,当摆球通过最低点时启动秒表并数“1”,数到摆球第40次通过平衡位置时按下秒表,读出时间t,得周期T=t2.(6分)(2025·山东烟台模拟)用如图甲所示实验装置做“用单摆测重力加速度”的实验。(1)为了减小测量误差,下列说法正确的是(选填字母代号)。

A.将钢球换成塑料球B.当摆球经过平衡位置时开始计时C.把摆球从平衡位置拉开一个很大的角度后释放D.记录一次全振动的时间作为周期,根据公式计算重力加速度g(2)若测得的重力加速度g值偏小,可能的原因是(选填字母代号)。

A.把悬点到摆球下端的长度记为摆长B.把摆线的长度记为摆长C.摆线上端未牢固地系于悬点,在振动过程中出现松动D.实验中误将摆球经过平衡位置49次记为50次(3)某同学利用质量分布不均匀的球体作摆球测定当地重力加速度,但是摆球的重心不在球心,在球心与悬点的连线上。他仍将从悬点到球心的距离当作摆长L,通过改变摆线的长度,测得6组L和对应的周期T,画出T2-L图线如图乙所示,然后在图线上选取A、B两个点,坐标分别为(LA,TA2),(LB,TB2),由图可计算出重力加速度g3.(6分)(2025·江西吉安六校联考)要测当地的重力加速度,实验小组的同学们找来一块外形不规则的小金属块,用长为l的细线悬挂于O点。(1)王同学实验时,让小金属块拉开一个小的角度,由静止释放,用手机的秒表功能测出金属块做简谐运动的周期T。改变摆线的长,多次实验,测得多组l、T,用l作为摆长L,作L-T2图像,作出的图像应是图乙中的(选填“A”或“B”)图像,由图像得到当地的重力加速度大小为g=(用图中所标物理量的值表示)。

(2)李同学用同样的装置做实验,测出悬点到金属块最低点的距离作为摆长L,改变摆线的长多次实验,同样测出多组L、T,在图乙L-T2坐标系中作出另一个图像,比较两个图像可知,金属块最高点和最低点间的距离为d=(用图中所标物理量的值表示)。

4.(8分)(2025·江西鹰潭模拟)(1)用单摆测重力加速度,为避免摆球晃动,采用图甲所示装置。两悬绳长都是l,与水平固定横杆夹角均为53°;用螺旋测微器测小球的直径如图乙所示,其值d=mm,使小球做简谐运动,用秒表记录了单摆n次全振动所用的时间为t,则当地重力加速度的表达式g=(用题中字母及π来表示)。

(2)若保持悬线与水平横杆夹角53°不变,通过改变悬线长,使小球做简谐运动,测得了多组悬线长l和对应的周期T,用图像法处理数据,并用这些数据作出T2-l图像为一直线,其斜率为k,由此可以得出当地的重力加速度g=(用含斜率k的代数式表示)。

(3)若测得的重力加速度数值大于当地的重力加速度的实际值,造成这一情况的原因可能是。

A.将悬线长加球半径当成摆长B.由于两边悬线没夹紧,球越摆越低C.测量周期时,误将n次经过最低点的时间当成了n次全振动的时间D.摆球的质量过大5.(8分)(2025·江西临川模拟)甲、乙两个学习小组分别利用单摆测量重力加速度。(1)甲组同学采用图甲所示的实验装置。①为比较准确地测量出当地重力加速度的数值,除秒表外,在下列器材中,还应该选用(用器材前的字母表示);

a.长度为30cm左右的细绳b.长度为1m左右的细绳c.直径为1.8cm的铁球d.直径为1.6cm的塑料球e.最小刻度为10mm的米尺f.最小刻度为1mm的米尺②用游标卡尺测量小球直径,示数如图乙所示,读数为cm。

(2)①A同学测出单摆的摆长为l,不同摆长时对应的单摆周期为T,利用图像方法处理数据,作T2-l图时描点如图丙。若他在图上将各数据点拟合成一条直线,可以得到的当地重力加速度为m/s2(保留3位有效数字,π2=9.86)。

②B同学在图甲所示装置的基础上再增加一个速度传感器,将摆球拉开一小角度使其做简谐运动,速度传感器记录了摆球振动过程中速度随时间变化的关系,如图丁所示的v-t图线。估算小球能摆到的最大高度约为m(保留1位有效数字)。

6.(8分)(2024·黑吉辽卷,12)图(a)为一套半圆拱形七色彩虹积木示意图,不同颜色的积木直径不同。某同学通过实验探究这套积木小幅摆动时周期T与外径D之间的关系。(1)用刻度尺测量不同颜色积木的外径D,其中对蓝色积木的某次测量如图(b)所示,从图中读出D=cm。

(2)将一块积木静置于硬质水平桌面上,设置积木左端平衡位置的参考点O,将积木的右端按下后释放,如图(c)所示。当积木左端某次与O点等高时记为第0次并开始计时,第20次时停止计时,这一过程中积木摆动了个周期。

(3)换用其他积木重复上述操作,测得多组数据。为了探究T与D之间的函数关系,可用它们的自然对数作为横、纵坐标绘制图像进行研究,数据如下表所示:颜色红橙黄绿青蓝紫lnD2.93922.78812.59532.48492.197……1.792lnT-0.45-0.53-0.56-0.65-0.78-0.92-1.02根据表中数据绘制出lnT-lnD图像如图(d)所示,则T与D的近似关系为。

A.T∝D B.T∝D2 C.T∝1D D.T∝(4)请写出一条提高该实验精度的改进