高中物理人教版 (2019)選擇性必修 第一冊(cè)第二章 機(jī)械振動(dòng)5 實(shí)驗(yàn)：用單擺測(cè)量重力加速度課后練習(xí)題

這是一份高中物理人教版 (2019)選擇性必修 第一冊(cè)第二章 機(jī)械振動(dòng)5 實(shí)驗(yàn)：用單擺測(cè)量重力加速度課后練習(xí)題，共6頁(yè)。試卷主要包含了86)，05mm×6=20等內(nèi)容，歡迎下載使用。
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.(多選)對(duì)用單擺測(cè)量重力加速度的實(shí)驗(yàn),下列說法正確的是(　　)A.如果有兩個(gè)大小相等且都帶孔的鐵球和木球,應(yīng)選用鐵球作擺球B.單擺偏角不超過5°C.為便于改變擺長(zhǎng),可將擺線的一頭繞在鐵架臺(tái)上的圓桿上以代替鐵夾D.測(cè)量擺長(zhǎng)時(shí),應(yīng)用力拉緊擺線2.利用單擺測(cè)重力加速度時(shí),若測(cè)得g值偏大,則可能是因?yàn)?　　)A.單擺的擺球質(zhì)量偏大B.測(cè)量擺長(zhǎng)時(shí),只考慮了懸線長(zhǎng),忽略了小球的半徑C.測(cè)量周期時(shí),把n次全振動(dòng)誤認(rèn)為是(n+1)次全振動(dòng)D.測(cè)量周期時(shí),把n次全振動(dòng)誤認(rèn)為是(n-1)次全振動(dòng)3.在用單擺測(cè)量重力加速度的實(shí)驗(yàn)中,有如下器材供選用,請(qǐng)把應(yīng)選用的器材填在橫線上　　　　　(填字母)。 A.1 m長(zhǎng)的粗繩B.1 m長(zhǎng)的細(xì)線C.半徑為1 cm的小木球D.半徑為1 cm的小鉛球E.時(shí)鐘F.停表G.分度值為1 mm的米尺H.分度值為1 cm的米尺I.鐵架臺(tái)J.附砝碼的天平4.在做用單擺測(cè)量重力加速度的實(shí)驗(yàn)過程中:(1)小李同學(xué)用游標(biāo)卡尺測(cè)得擺球的直徑如圖所示,則擺球直徑d=　　　　　mm。 (2)小張同學(xué)實(shí)驗(yàn)時(shí)不小心忘記測(cè)量小球的半徑,但測(cè)量了兩次懸線長(zhǎng)和周期,第一次測(cè)得懸線長(zhǎng)為l1,對(duì)應(yīng)振動(dòng)周期為T1;第二次測(cè)得懸線長(zhǎng)為l2,對(duì)應(yīng)單擺的振動(dòng)周期為T2,根據(jù)以上測(cè)量數(shù)據(jù)可推導(dǎo)出重力加速度的表達(dá)式為　　　　　。 5.如圖甲所示為采用光電門和示波器進(jìn)行單擺實(shí)驗(yàn)來測(cè)量當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣鹊难b置示意圖,兩根長(zhǎng)度相等的輕細(xì)線一端連接小球,另一端固定在鐵架臺(tái)的水平橫桿上。用游標(biāo)卡尺測(cè)量小球直徑,測(cè)量結(jié)果如圖乙所示。在小球擺動(dòng)的最低點(diǎn)處裝有光電門,并和示波器相連,當(dāng)小球通過光電門時(shí),示波器上將顯示被擋光的電壓脈沖圖像。把擺球從平衡位置拉開一個(gè)小角度(小于5°)由靜止釋放,使其在豎直平面內(nèi)擺動(dòng),示波器上顯示的電壓脈沖圖像如圖丙所示。甲乙丙(1)本實(shí)驗(yàn)中單擺的有效擺長(zhǎng)用L表示,周期用T表示,則重力加速度的表達(dá)式為g=　　　　; (2)圖乙中用游標(biāo)卡尺測(cè)得的小球直徑為　　　　 cm; (3)若實(shí)驗(yàn)中測(cè)得輕細(xì)線的長(zhǎng)度為84.10 cm,橫桿上兩固定點(diǎn)之間的距離為8.20 cm,則此單擺的有效擺長(zhǎng)為　　　　 cm; (4)由圖丙可知該單擺的周期為　　　　 s。 B級(jí) 關(guān)鍵能力提升練6.某物理實(shí)驗(yàn)小組在做用單擺測(cè)量重力加速度的實(shí)驗(yàn)。(1)以下關(guān)于本實(shí)驗(yàn)的措施正確的是　　　。 A.擺角應(yīng)盡量大些B.擺線應(yīng)適當(dāng)長(zhǎng)些C.擺球應(yīng)選擇密度較大的實(shí)心金屬小球D.用停表測(cè)量周期時(shí),應(yīng)從擺球擺至最高點(diǎn)時(shí)開始計(jì)時(shí)(2)實(shí)驗(yàn)小組的甲同學(xué)用游標(biāo)卡尺測(cè)擺球的直徑,示數(shù)如圖所示,則擺球直徑是　　　 mm。 (3)該實(shí)驗(yàn)小組實(shí)驗(yàn)時(shí),測(cè)得擺線長(zhǎng)為l=1.0 m,小球的直徑甲同學(xué)已經(jīng)在(2)中測(cè)出,單擺完成50次全振動(dòng)所用的時(shí)間為100 s,π2=9.6,則重力加速度大小g=　　　　　 m/s2(結(jié)果保留三位有效數(shù)字)。 (4)實(shí)驗(yàn)小組中乙同學(xué)和丙同學(xué)運(yùn)用圖像法處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),乙同學(xué)在實(shí)驗(yàn)后方才發(fā)現(xiàn)測(cè)量擺長(zhǎng)時(shí)忘了加上擺球的半徑,已知圖中虛線②、③與ON平行,ON為丙同學(xué)作出的正確圖像,則乙同學(xué)當(dāng)時(shí)作出的T2-L圖像應(yīng)該是圖中虛線　　　　　。 7.將一單擺裝置豎直懸掛于某一深度為h(未知)且開口向下的小筒中(單擺的下部分露于筒外),如圖甲所示,將懸線拉離平衡位置一個(gè)小角度后由靜止釋放,設(shè)單擺擺動(dòng)過程中懸線不會(huì)碰到筒壁,如果本實(shí)驗(yàn)的長(zhǎng)度測(cè)量工具只能測(cè)量出筒的下端口到擺球球心的距離L,并通過改變L而測(cè)出對(duì)應(yīng)的擺動(dòng)周期T,再以T2為縱軸、L為橫軸作出函數(shù)關(guān)系圖像,那么就可以通過此圖像得出小筒的深度h和當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣?/span>g。(1)現(xiàn)有如下測(cè)量工具:A.時(shí)鐘;B.停表;C.天平;D.毫米刻度尺。本實(shí)驗(yàn)所需的測(cè)量工具有　　　　　。 (2)如果實(shí)驗(yàn)中所得到的T2-L關(guān)系圖像如圖乙所示,那么真正的圖像應(yīng)該是a、b、c中的　　　　　。 (3)根據(jù)圖像,小筒的深度為　　　　　,當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣却笮?/span>　　　　　。 8.某實(shí)驗(yàn)小組做用單擺測(cè)量重力加速度的大小的實(shí)驗(yàn)。甲(1)安裝好實(shí)驗(yàn)裝置后,先用游標(biāo)卡尺測(cè)量擺球直徑d,測(cè)量的示數(shù)如圖甲所示,則擺球直徑d=　　　　 cm,再測(cè)量出擺線長(zhǎng)l,則單擺擺長(zhǎng)L=　　　　(用d、l表示); (2)擺球擺動(dòng)穩(wěn)定后,當(dāng)它到達(dá)　　　　(選填“最低點(diǎn)”或“最高點(diǎn)”)時(shí)啟動(dòng)停表開始計(jì)時(shí),并記錄此后擺球再次經(jīng)過最低點(diǎn)的次數(shù)n(n=1,2,3…),當(dāng)n=60時(shí)剛好停表,停止計(jì)時(shí)的停表讀數(shù)為67.5 s,該單擺的周期為T=　　　　 s(保留三位有效數(shù)字); (3)計(jì)算重力加速度測(cè)量值的表達(dá)式為g=　　　　(用T、L表示),如果測(cè)量值小于真實(shí)值,可能的原因是　　　　; A.將擺球經(jīng)過最低點(diǎn)的次數(shù)n計(jì)少了B.計(jì)時(shí)開始時(shí),停表啟動(dòng)稍晚C.將擺線長(zhǎng)當(dāng)成了擺長(zhǎng)D.將擺線長(zhǎng)和球的直徑之和當(dāng)成了擺長(zhǎng)(4)正確測(cè)量不同擺長(zhǎng)L及相應(yīng)的周期T,并在坐標(biāo)紙上畫出T2-L圖線,如圖乙所示。由圖線算出重力加速度的大小g=　　　　 m/s2(保留三位有效數(shù)字,計(jì)算時(shí)π2取9.86)。 乙  
參考答案分層作業(yè)14　實(shí)驗(yàn):用單擺測(cè)量重力加速度1.AB　要符合單擺模型要求,故A、B項(xiàng)正確。C項(xiàng)中擺動(dòng)過程中懸點(diǎn)位置變化,導(dǎo)致擺長(zhǎng)變化,不符合要求。測(cè)擺長(zhǎng)時(shí),用力拉緊擺線會(huì)使形變量變大,擺長(zhǎng)偏大,故D項(xiàng)錯(cuò)誤。2.C　由單擺周期公式知T=2π,得g=,而T=,所以g=,由此可知C項(xiàng)正確。3.答案 BDFGI4.答案 (1)20.30　(2)g=解析 (1)擺球直徑d=2cm+0.05mm×6=20.30mm。(2)設(shè)小球的半徑為r,根據(jù)單擺的周期公式得T1=2π,T2=2π,聯(lián)立解得g=。5.答案 (1)　(2)2.000　(3)85.00　(4)1.85(1.84~1.86都正確)解析 (1)由T=2π可得g=。(2)由題圖乙讀得小球直徑為2.000cm。(3)此單擺的有效擺長(zhǎng)為cm+cm=85.00cm。(4)單擺完成一次全振動(dòng)需要的時(shí)間等于周期,一個(gè)周期內(nèi)單擺兩次經(jīng)過平衡位置,結(jié)合題圖丙可知該單擺的周期為1.85s。6.答案 (1)BC　(2)20.4　(3)9.70　(4)③解析 (1)擺角不應(yīng)過大,否則單擺就不是簡(jiǎn)諧振動(dòng),一般不超過5°,選項(xiàng)A錯(cuò)誤;擺線應(yīng)適當(dāng)長(zhǎng)些,有利于減小實(shí)驗(yàn)誤差,選項(xiàng)B正確;擺球應(yīng)選擇密度較大的實(shí)心金屬小球,以減小擺動(dòng)中的相對(duì)阻力,選項(xiàng)C正確;用停表測(cè)量周期時(shí),應(yīng)從擺球擺至最低點(diǎn)時(shí)開始計(jì)時(shí),選項(xiàng)D錯(cuò)誤。(2)擺球直徑是2cm+0.1mm×4=20.4mm。(3)單擺振動(dòng)的周期為T==2s,擺長(zhǎng)L=l+=1.0m+m=1.0102m,根據(jù)T=2π,解得g=m/s2=9.70m/s2。(4)若測(cè)量擺長(zhǎng)時(shí)忘了加上擺球的半徑,則T2-L的關(guān)系為T2=(L+r),則乙同學(xué)當(dāng)時(shí)作出的T2-L圖像應(yīng)該是虛線③。7.答案 (1)BD　(2)a　(3)0.3 m　9.86 m/s2解析 本實(shí)驗(yàn)主要考查用單擺測(cè)重力加速度的實(shí)驗(yàn)步驟、實(shí)驗(yàn)方法和數(shù)據(jù)處理方法。(1)測(cè)量筒的下端口到擺球球心之間的距離L要用到毫米刻度尺,測(cè)單擺的周期需要用停表,所以測(cè)量工具選B、D。(2)設(shè)擺線在筒內(nèi)部分的長(zhǎng)度為h,由T=2π得,T2=L+h,可知T2-L關(guān)系圖像為a。(3)將T2=0,L=-30cm代入上式可得h=30cm=0.3m將T2=1.20s2,L=0代入上式可求得g=π2=9.86m/s2。8.答案 (1)1.85　l+　(2)最低點(diǎn)　2.25　(3)　AC　(4)9.86解析 (1)由題圖甲讀出擺球直徑d=18mm+5×0.1mm=18.5mm=1.85cm;單擺的擺長(zhǎng)為擺線長(zhǎng)與擺球半徑之和,即L=l+。(2)測(cè)量周期時(shí),為了減小誤差,應(yīng)從擺球經(jīng)過最低點(diǎn)時(shí)開始計(jì)時(shí);該單擺的周期為T==2.25s。(3)由單擺周期公式T=2π可得g=。將擺球經(jīng)過最低點(diǎn)的次數(shù)計(jì)少了,則測(cè)得的周期偏大,因此得出的g偏小,故A正確;計(jì)時(shí)開始時(shí),停表啟動(dòng)稍晚,則總時(shí)間偏小,所得周期偏小,則g偏大,故B錯(cuò)誤;將擺線長(zhǎng)當(dāng)成了擺長(zhǎng),測(cè)出的擺長(zhǎng)偏小,則g偏小,故C正確;將擺線長(zhǎng)和球直徑之和當(dāng)成了擺長(zhǎng),測(cè)出的擺長(zhǎng)偏大,則g偏大,故D錯(cuò)誤。(4)由單擺周期公式T=2π可得T2=L,則T2-L圖線的斜率為k=,由圖線算出重力加速度的大小g=m/s2=9.86m/s2。