高中物理教科版 (2019)選擇性必修第一冊(cè)第二章機(jī)械振動(dòng)4 實(shí)驗(yàn)：用單擺測(cè)量重力加速度當(dāng)堂達(dá)標(biāo)檢測(cè)題-試卷下載-教習(xí)網(wǎng)

第二章　分層作業(yè)13　實(shí)驗(yàn):用單擺測(cè)量重力加速度A級(jí) 必備知識(shí)基礎(chǔ)練1.在用單擺測(cè)量重力加速度的實(shí)驗(yàn)時(shí)。(1)為了減小測(cè)量周期時(shí)的誤差,擺球應(yīng)在經(jīng)過(guò)最　　(選填“高”或“低”)點(diǎn)時(shí)開(kāi)始計(jì)時(shí)。(2)某同學(xué)測(cè)得的g值偏大,其原因可能是　　　　。 A.擺球質(zhì)量太大B.實(shí)驗(yàn)室的海拔太高C.把n次全振動(dòng)的時(shí)間誤作為(n+1)次全振動(dòng)的時(shí)間2.在用單擺測(cè)重力加速度的實(shí)驗(yàn)中。(1)下面敘述正確的是　　　　。(填選項(xiàng)前的字母) A.選用長(zhǎng)1 m左右的細(xì)棉線B.選用長(zhǎng)50 cm左右的彈性細(xì)線C.選用直徑約為2 cm的實(shí)心鋼球D.選用直徑約為2 cm的空心木球E.選用如圖甲所示的纏繞懸掛方式F.選用如圖乙所示的夾緊懸掛方式(2)實(shí)驗(yàn)中測(cè)出單擺的擺線長(zhǎng)為l、擺球直徑為d、單擺完成n次全振動(dòng)所用的時(shí)間為t,則重力加速度g=　　　　　　　。(用l、d、n、t表示) (3)測(cè)得的重力加速度的值比當(dāng)?shù)刂亓铀俣鹊闹灯?可能的原因是　　　　。 A.擺球的質(zhì)量偏大B.單擺振動(dòng)的振幅偏小C.計(jì)算擺長(zhǎng)時(shí)沒(méi)有加上擺球的半徑D.將實(shí)際振動(dòng)次數(shù)n誤記成n+13.在用單擺測(cè)量重力加速度的實(shí)驗(yàn)中。(1)需要記錄的數(shù)據(jù)有:小鋼球的直徑d、擺線長(zhǎng)l和周期T。(2)用游標(biāo)卡尺測(cè)小鋼球的直徑如圖甲所示,則直徑d為　　　　 mm。甲(3)擺長(zhǎng)L的表達(dá)式為　　　　　　。(用字母表示) (4)多次改變擺長(zhǎng)使單擺做小角度擺動(dòng),測(cè)量擺長(zhǎng)L及相應(yīng)的周期T,作出的T2-L圖像為一條過(guò)原點(diǎn)的傾斜直線,如圖乙所示。已知傾斜直線的斜率是k,則可測(cè)得此地重力加速度g=　　　　。(用π和k表示) 乙B級(jí) 關(guān)鍵能力提升練4.根據(jù)單擺周期公式,可以通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)量當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣取?/span>(1)如圖甲所示,組裝單擺時(shí),應(yīng)在下列器材中選用　　　　。甲A.長(zhǎng)度為1 m左右的細(xì)線B.長(zhǎng)度為30 cm左右的細(xì)線C.直徑為1.8 cm的塑料球D.直徑為1.8 cm的鐵球(2)為使重力加速度的測(cè)量結(jié)果更加準(zhǔn)確,以下是實(shí)驗(yàn)過(guò)程中的一些做法,其中正確的有　　　　。A.在擺球運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中,必須保證懸點(diǎn)固定B.擺線偏離平衡位置的角度不能太大C.測(cè)量周期時(shí)應(yīng)該從擺球運(yùn)動(dòng)到最高點(diǎn)時(shí)開(kāi)始計(jì)時(shí)(3)測(cè)出懸點(diǎn)O至小球球心的距離(擺長(zhǎng))l及單擺完成n次全振動(dòng)所用的時(shí)間t,則重力加速度g=　　　。(用l、n、t表示) (4)用上面的方法測(cè)得的g值比當(dāng)?shù)刂亓铀俣鹊膶?shí)際值偏大,可能的原因是　　　　。 A.擺球的質(zhì)量偏大B.計(jì)算擺長(zhǎng)時(shí),把懸線長(zhǎng)當(dāng)作了擺長(zhǎng)C.擺動(dòng)的偏角偏小D.測(cè)量周期時(shí),誤將n次全振動(dòng)數(shù)為(n+1)次全振動(dòng)(5)某同學(xué)在實(shí)驗(yàn)中改變擺長(zhǎng)重復(fù)實(shí)驗(yàn),他只測(cè)出了懸線的長(zhǎng)度l'及對(duì)應(yīng)的周期T,得到幾組數(shù)據(jù),再以l'為橫坐標(biāo),T2為縱坐標(biāo)作出T2-l'圖線如圖乙所示。已知圖線與縱軸的截距為b1,圖線上P點(diǎn)坐標(biāo)為(a,b2),則由此計(jì)算重力加速度g=　　　　。(用題中字母表示) 乙5.在用單擺測(cè)量重力加速度的實(shí)驗(yàn)中。(1)為了利用單擺較準(zhǔn)確地測(cè)出重力加速度,可選用的器材為　　　　。 A.20 cm長(zhǎng)的結(jié)實(shí)的細(xì)線、小木球、停表、米尺、鐵架臺(tái)B.100 cm長(zhǎng)的結(jié)實(shí)的細(xì)線、小鋼球、停表、米尺、鐵架臺(tái)C.100 cm長(zhǎng)的結(jié)實(shí)的細(xì)線、大木球、停表、50 cm量程的刻度尺、鐵架臺(tái)D.100 cm長(zhǎng)的結(jié)實(shí)的細(xì)線、大鋼球、大掛鐘、米尺、鐵架臺(tái)(2)利用如圖所示的方式測(cè)量單擺擺長(zhǎng)l為　　　　 cm。 (3)為了減小測(cè)量周期的誤差,擺球應(yīng)在經(jīng)過(guò)最　　　(選填“高”或“低”)點(diǎn)時(shí)開(kāi)始計(jì)時(shí),并計(jì)數(shù)為1,擺球每次通過(guò)該位置時(shí)計(jì)數(shù)加1,當(dāng)計(jì)數(shù)為51時(shí),所用的時(shí)間為t,則單擺周期為　　　　。 (4)某同學(xué)用一個(gè)鐵鎖代替小球做實(shí)驗(yàn)。只改變擺線的長(zhǎng)度,測(cè)量了擺線長(zhǎng)度分別為l1和l2時(shí)單擺的周期T1和T2,則可得重力加速度g=　　　　。(用測(cè)出的物理量表示) 6.在用單擺測(cè)定重力加速度的實(shí)驗(yàn)中,若均勻小球在垂直紙面的平面內(nèi)做小幅度的擺動(dòng),懸點(diǎn)到小球頂點(diǎn)的細(xì)線長(zhǎng)l,小球直徑為d,將激光器與傳感器左右對(duì)準(zhǔn),分別置于擺球的平衡位置兩側(cè),激光器連續(xù)向左發(fā)射激光束。在擺球擺動(dòng)過(guò)程中,當(dāng)擺球經(jīng)過(guò)激光器與傳感器之間時(shí),傳感器接收不到激光信號(hào)。將其信息輸入計(jì)算機(jī),經(jīng)處理后畫(huà)出相應(yīng)圖線。圖甲為該裝置示意圖,圖乙為所接收的激光信號(hào)I隨時(shí)間t變化的圖線,橫坐標(biāo)表示時(shí)間,縱坐標(biāo)表示接收到的激光信號(hào)強(qiáng)度。(1)在實(shí)驗(yàn)中,若擺線的長(zhǎng)度l可以準(zhǔn)確測(cè)量,擺球直徑忘記測(cè)量,現(xiàn)使用同一擺球,多次改變擺線長(zhǎng)度l,并測(cè)得每一次相應(yīng)的擺動(dòng)周期T,用作圖法進(jìn)行數(shù)據(jù)處理,下列說(shuō)法正確的是　　　　。 A.l與T不是線性關(guān)系,作l-T圖像時(shí)不能用直線連接各點(diǎn)B.l與T2是線性關(guān)系,l-T2圖像與縱軸的交點(diǎn)絕對(duì)值表示擺球半徑C.l與T2是線性關(guān)系,其l-T2圖像的斜率與準(zhǔn)確測(cè)量擺長(zhǎng)l0和周期T0作出的l0-圖像斜率相同D.l與T2是線性關(guān)系,但不能測(cè)出當(dāng)?shù)刂亓铀俣?/span>(2)由已知量(l、d、t0、Δt)可以求出,當(dāng)?shù)刂亓铀俣却笮〉挠?jì)算公式g=　　　　。 (3)關(guān)于上述實(shí)驗(yàn),下列說(shuō)法正確的是　　　　。 A.為了減小實(shí)驗(yàn)誤差,應(yīng)該讓擺線偏離豎直位置的夾角盡可能大些B.若增大擺球半徑,時(shí)間間隔t0將變大C.如果將擺球換成質(zhì)量更小(半徑不變)的塑料球,對(duì)實(shí)驗(yàn)不產(chǎn)生影響D.如果將實(shí)驗(yàn)用的擺線換成彈性細(xì)橡皮筋,對(duì)實(shí)驗(yàn)沒(méi)有影響答案：1.答案 (1)低　(2)C解析 (1)擺球經(jīng)過(guò)最低點(diǎn)時(shí)速度最大,對(duì)于相等的距離引起的時(shí)間誤差最小,測(cè)得的周期誤差最小,則擺球應(yīng)在經(jīng)過(guò)最低點(diǎn)時(shí)開(kāi)始計(jì)時(shí)。(2)由T=2π可知,擺球的質(zhì)量不影響g值的計(jì)算,所以擺球質(zhì)量太大不是測(cè)量結(jié)果偏大的原因,故A錯(cuò)誤;海拔越高,重力加速度越小,顯然不是測(cè)量結(jié)果偏大的原因,故B錯(cuò)誤;若將n次全振動(dòng)的時(shí)間誤作為(n+1)次全振動(dòng)的時(shí)間,則測(cè)得的周期偏小,根據(jù)單擺的周期公式T=2π,可知測(cè)得的g值會(huì)偏大,故C正確。2.答案 (1)ACF　(2)　(3)C解析 (1)由單擺周期公式T=2π,可得g=,即擺長(zhǎng)越長(zhǎng),單擺的周期越大,則測(cè)量擺長(zhǎng)、周期時(shí)產(chǎn)生的相對(duì)誤差就越小,故擺線要選擇較長(zhǎng)的、沒(méi)有彈性的細(xì)棉線;擺球的質(zhì)量越大,空氣阻力的影響就越小,擺動(dòng)就越穩(wěn)定,有利于測(cè)量單擺的周期,故選擇直徑約為2cm的實(shí)心鋼球;題圖甲所示的纏繞懸掛方式在擺動(dòng)時(shí)會(huì)導(dǎo)致擺長(zhǎng)變化,產(chǎn)生系統(tǒng)誤差,所以要選擇題圖乙所示的夾緊懸掛方式。故選ACF。(2)懸掛點(diǎn)到擺心的距離為l+,單擺周期為T=,則重力加速度為g=。(3)根據(jù)g=可知,擺球的質(zhì)量和單擺的振幅對(duì)計(jì)算結(jié)果沒(méi)有影響,A、B不符合題意;如果計(jì)算擺長(zhǎng)時(shí)沒(méi)有加上擺球的半徑,則會(huì)導(dǎo)致計(jì)算出的g偏小,C符合題意;如果將實(shí)際振動(dòng)次數(shù)n誤記成n+1,會(huì)導(dǎo)致計(jì)算出的g偏大,D不符合題意。3.答案 (2)18.6　(3)l+　(4)解析 (2)由題圖甲可得直徑為d=18mm+6×0.1mm=18.6mm。(3)由題意可得擺長(zhǎng)為L=l+。(4)由單擺周期公式T=2π得T2=L,所以T2-L圖像的斜率為k=,解得g=。4.答案 (1)AD　(2)AB　(3)　(4)D　(5)解析 (1)為了減小測(cè)量誤差,擺線應(yīng)選較長(zhǎng)的,擺球應(yīng)選密度較大的,故A、D正確。(2)為使重力加速度的測(cè)量結(jié)果更加準(zhǔn)確,在擺球運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中,必須保證懸點(diǎn)固定,防止振動(dòng)過(guò)程中擺長(zhǎng)變化,故A正確;擺線偏離平衡位置的角度不能太大,一般不超過(guò)5°,故B正確;測(cè)量周期時(shí)應(yīng)該從擺球運(yùn)動(dòng)到最低點(diǎn)時(shí)開(kāi)始計(jì)時(shí),這樣會(huì)減小誤差,故C錯(cuò)誤。(3)單擺周期為T=,由T=2π,解得g=。(4)根據(jù)g=知,重力加速度與擺球的質(zhì)量和擺動(dòng)的偏角無(wú)關(guān),故A、C錯(cuò)誤;把懸線長(zhǎng)當(dāng)作了擺長(zhǎng),則擺長(zhǎng)偏小,根據(jù)g=知,計(jì)算的重力加速度的值偏小,故B錯(cuò)誤;實(shí)驗(yàn)中誤將n次全振動(dòng)數(shù)為(n+1)次,則周期的測(cè)量值偏小,根據(jù)g=知,重力加速度的測(cè)量值偏大,故D正確。(5)由單擺周期公式得T=2π=2π,解得T2=l'+r,結(jié)合圖像的斜率k=,解得重力加速度g=。5.答案 (1)B　(2)91.60　(3)低　　(4)解析 (1)實(shí)驗(yàn)中應(yīng)采用長(zhǎng)1m左右、長(zhǎng)度不發(fā)生變化的細(xì)線,體積小、質(zhì)量大的金屬球,故選B。(2)刻度尺的最小刻度為1mm,由題圖讀出懸點(diǎn)到球上端a點(diǎn)的距離為90.80cm,球的直徑為92.40cm-90.80cm=1.60cm,則單擺擺長(zhǎng)l為90.80cm+cm=91.60cm。(3)擺球經(jīng)過(guò)最低點(diǎn)時(shí)速度最大,在相等的距離誤差上引起的時(shí)間誤差最小,測(cè)的周期誤差最小,所以為了減小測(cè)量周期的誤差,擺球應(yīng)在經(jīng)過(guò)最低點(diǎn)時(shí)開(kāi)始計(jì)時(shí)。由題分析可知,單擺全振動(dòng)的次數(shù)為=25,周期為。(4)設(shè)擺線與鐵鎖連接處到鐵鎖重心的距離為r,由T=2π,可得T1=2π,T2=2π,解得g=。6.答案 (1)ABC　(2)　(3)B解析 (1)由單擺周期公式有T=2π,整理得l=T2-,可見(jiàn)l與T不是線性關(guān)系,作l-T圖像時(shí)不能用直線連接各點(diǎn);l與T2是線性關(guān)系,l-T2圖像與縱軸的交點(diǎn)絕對(duì)值表示擺球半徑,其斜率k=,與準(zhǔn)確測(cè)量擺長(zhǎng)l0和周期T0作出的l0-圖像斜率相同,由斜率可求出當(dāng)?shù)刂亓铀俣?。故A、B、C正確。(2)在擺球擺動(dòng)過(guò)程中,當(dāng)擺球經(jīng)過(guò)激光器與傳感器之間時(shí),傳感器接收不到激光信號(hào),結(jié)合題圖乙可知T=2t0,又T=2π,可得當(dāng)?shù)刂亓铀俣却笮〉挠?jì)算公式為g=。(3)在擺角較小時(shí),擺球的運(yùn)動(dòng)可以看成簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng),所以擺線偏離豎直方向的角度應(yīng)小于5°,選項(xiàng)A錯(cuò)誤;若增大擺球半徑,則擺長(zhǎng)變長(zhǎng),根據(jù)T=2π可知周期將變大,時(shí)間間隔t0將變大,選項(xiàng)B正確;如果將擺球換成質(zhì)量更小(半徑不變)的塑料球,則阻力變大,對(duì)實(shí)驗(yàn)會(huì)產(chǎn)生影響,選項(xiàng)C錯(cuò)誤;如果將實(shí)驗(yàn)用的擺線換成彈性細(xì)橡皮筋,擺長(zhǎng)會(huì)發(fā)生變化,會(huì)對(duì)實(shí)驗(yàn)有影響,選項(xiàng)D錯(cuò)誤。

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