备考2020年高考物理一轮复习：51 实验：探究单摆的运动、用单摆测定重力加速度

试卷更新日期：2019-11-07 类型：一轮复习

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一、多选题

  • 1. 在做“用单摆测定重力加速度”的实验中， 如果某同学测得的g值偏大，可能的原因是__________。（填字母代号）
    A、计算摆长时没有计入摆球的半径 B、开始计时时，秒表过迟按下 C、停止计时时，秒表过迟按下 D、实验中误将39次全振动数为40次

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二、实验探究题

  • 2. 利用“落体法”测定重力加速度的实验装置如图所示，已知所使用的电磁打点计时器的频率为50赫兹。

    (1)、实验中所使用的电源应为（选填“交流”或“直流”）电源。
    (2)、除了图中的实验器材外，下列必须使用到的是____________。
    A、天平及砝码 B、秒表 C、毫米刻度尺
    (3)、让物体从高处由静止下落，打点计时器就在纸带上打下一系列的点，在某次实验中得到了一条较为理想的纸带，如图所示，在纸带上依次确定了5个点，各个点到“A”点的距离已标注在纸带上，请根据纸带回答：

    ①测量中有一个不合理的读数应修改为cm；

    ②当地的重力加速度大小是m/s2（结果保留三位有效数字）。

    ③由于实验器材本身带来的影响而使得测出的重力加速度值比实际值偏小，请指出一条影响测量结果的原因：

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  • 3. 甲乙两位同学设计了利用数码相机的连拍功能测重力加速度的实验。实验中，甲同学负责释放金属小球，乙同学负责在小球自由下落的时候拍照。已知相机每间隔0.1s拍1幅照片。
    (1)、若要从拍得的照片中获取必要的信息，在此实验中还必须使用的器材是       。（填正确答案标号）
    A、米尺 B、秒表 C、光电门 D、天平
    (2)、简述你选择的器材在本实验中的使用方法。

    答：

    (3)、实验中两同学由连续3幅照片上小球的位置a、b和c得到ab=24.5cm、ac=58.7cm，则该地的重力加速度大小为g=m/s2。（保留2位有效数字）

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  • 4.                     
    (1)、在“用单摆测定重力加速度”的实验中，有人提出以下几点建议，其中对提高测量结果精确度有利的是________．
    A、测量摆长的方法：用刻度尺量出从悬点到摆球间细线的长 B、测量周期时，从小球到达最大位移处开始计时，测出摆球完成一次全振动的时间 C、适当加长摆线 D、为了便于计时观察，单摆的摆角应尽量大些
    (2)、用毫米刻度尺测得摆线长为L；用游标卡尺测得摆球的直径为d；用秒表测得单摆完成n次全振动的时间为t，若用给定物理量符号表示当地的重力加速度g，则g＝ ． (写出表达式，不必计算结果)

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  • 5. 某同学在做“用单摆测重力加速度”实验中，先测得摆线长为 97.50cm ，摆球直径为 2.00cm ，然后用停表记录了单摆振动50次所用的时间如图所示，则

     

    (1)、该摆摆长为cm，停表表示的读数为s．
    (2)、如果测得的g值偏小，可能的原因是________．
    A、测摆线时摆线拉得过紧 B、摆线上端悬点未固定，振动中出现松动，使摆线长度增加了 C、开始计时时，停表过迟按下 D、实验时误将49次全振动数为50次

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  • 6. 在“利用单摆测重力加速度”的实验中，
    (1)、以下做法正确的是__________
    A、测量摆长时，用刻度尺量出悬点到摆球间的细线长度作为摆长L B、测量周期时，从小球经过平衡位置开始计时，经历50次全振动总时间为t，则周期为 t50 C、摆动中出现了轻微的椭圆摆情形，王同学认为对实验结果没有影响而放弃了再次实验的机会 D、释放单摆时，应注意细线与竖直方向的夹角不能超过5°
    (2)、黄同学先测得摆线长为97.92cm，后用游标卡尺测得摆球直径（如图），读数为cm；再测得单摆的周期为2s，最后算出当地的重力加速度g的值为m/s2。（ π2 取9.86，结果保留两位小数）

    (3)、实验中，如果摆球密度不均匀，无法确定重心位置，刘同学设计了一个巧妙的方法不计摆球的半径。具体做法如下：第一次量得悬线长L1 ， 测得振动周期为T1；第二次量得悬线长L2 ， 测得振动周期为T2 ， 由此可推得重力加速度的表达式为g＝。

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  • 7. 根据单摆周期公式 T=2πLg ，可以通过实验测定当地的重力加速度，实验装置如图甲所示。

    (1)、某次实验用游标卡尺测量小钢球直径，示数如图乙所示，读数为 mm。
    (2)、以下是实验过程中的一些做法，其中正确的有________。(多选)
    A、摆线要选择细些的、伸缩性小些的，并且适当长一些 B、摆球尽量选择质量大些、体积小些的 C、为了使摆的周期大一些、以方便测量，开始时拉开摆球，使摆线相距平衡位置有较大的角度 D、拉开摆球，使摆线偏离平衡位置大于5度，在释放摆球的同时开始计时，当摆球回到开始位置时停止计时，此时间间隔Δt即为单摆周期T E、拉开摆球，使摆线偏离平衡位置不大于5度，释放摆球，当摆球振动稳定后，从平衡位置开始计时，记下摆球做50次全振动所用的时间Δt，则单摆周期 T=Δt50

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  • 8. 在利用单摆测定重力加速度的实验中，由单摆做简谐运动的周期公式得到 g=4π2lT2 ，只要测出多组单摆的摆长l和运动周期T，作出T2-l图象，就可以求出当地的重力加速度．理论上T2-l图象是一条过坐标原点的直线，某同学根据实验数据作出的图象如图所示．

    (1)、造成图象不过坐标原点的原因可能是；
    (2)、由图象求出的重力加速度g=m/s2 ． （取 π2=9.87 ）

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  • 9. 在做“探究单摆周期与摆长的关系”的实验时
    (1)、为了利用单摆较准确地测出重力加速度，可供选用的器材为______。（只填序号）
    A、20cm长的细线、木球、秒表、米尺、铁架台 B、110cm长的细线、钢球、秒表、米尺、铁架台 C、110cm长的细线、木球、秒表、量程为50cm的刻度尺、铁架台 D、10cm长的细线、钢球、大挂钟、米尺、铁架台
    (2)、为了减小测量周期的误差，摆球应在经过最（填“高”或“低”）点的位置时开始计时，并计数为零，摆球每次通过该位置时计数加1，当计数为60时，所用的时间为t，则单摆周期为s。
    (3)、实验时某同学测得的重力加速度g值偏大，其原因可能是______。
    A、摆球太重 B、计算时误将小球的直径与摆线长相加 C、测出n次全振动时间为t，误作为（n +1）次全振动时间进行计算 D、摆线上端未牢固地系于悬点，振动中出现了松动，使摆线长度增加了

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  • 10. 在“用单摆测定重力加速度”的实验中：
    (1)、某同学用秒表测得单摆完成40次全振动的时间如图所示，则单摆的周期为s.

    (2)、实验中对提高测量结果精度有利的建议是 ．

    A．单摆的摆线不能太短

    B．单摆的摆球密度尽可能大

    C．单摆的摆角越大越好

    D．从平衡位置开始计时，测量一次全振动的时间作为摆动周期

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  • 11. 在“用单摆测定重力加速度”的实验中

    (1)、以下关于本实验的措施中正确的是_____（选填下列选项前的序号）
    A、摆角应尽量大些 B、摆线应适当长些 C、摆球应选择密度较大的实心金属小球 D、用停表测量周期时，应取摆球摆至最高点时开始计时
    (2)、若该同学测量了5种不同摆长与单摆振动周期的对应情况，并将记录的结果描绘在如图所示的坐标中，图中实线是根据实验数据点画出的T2﹣l图线；利用图象求得当地的重力加速度值为g=（保留三位有效数字）．

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  • 12. 某同学利用单摆测量重力加速度．
    (1)、为了使测量误差尽量小，下列说法正确的是

    A．组装单摆须选用密度和直径都较小的摆球   

    B．组装单摆须选用轻且不易伸长的细线

    C．实验时须使摆球在同一竖直面内摆动     

    D．摆长一定的情况下，摆的振幅尽量大

    (2)、如图所示，在物理支架的竖直立柱上固定有摆长约为1m的单摆，实验时，由于仅有量程为20cm、精度为1mm的钢板刻度尺，于是他先使摆球自然下垂，在竖直立柱上与摆球最下端处于同一水平面的位置做一标记点，测出单摆的周期T1；然后保持悬点位置不变，设法将摆长缩短一些，再次使摆球自然下垂，用同样方法在竖直立柱上做另一标记点，并测出单摆周期T2；最后用钢板刻度尺量出竖直立柱上两标记点之间的距离ΔL．用上述测量结果，写出重力加速度的表达式g = ．

     

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  • 13. 某同学用下图所示装置测定重力加速度（已知打点频率为50Hz）

    (1)、实验时下面的步骤先后顺序是________。
    A、释放纸带 B、打开打点计时器
    (2)、打出的纸带如下图所示，可以判断实验时重物连接在纸带的端。(选填“左”或“右”)。

    (3)、已知纸带上记录的点为打点计时器打的点，打点计时器在打C点时物体的瞬时速度大小为m/s，所测得的重力加速度大小为m/s2。
    (4)、若当地的重力加速度数值为9.8m/s2 ， 请列出测量值与当地重力加速度的值有差异的一个原因。

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  • 14. 在“用单摆测重力加速度”的实验中，某同学的操作步骤如下：

    a．取一根细线，下端系住直径为 d=1.0 cm的金属小球，上端固定在铁架台上；

    b．用米尺量得固定点到小球上端之间细线的长度 l=98.2 cm；

    c．在摆线偏离竖直方向小于 5° 的位置静止释放小球；

    d．用秒表记录小球完成50次全振动的总时间 t=99.8s ．

    (1)、根据上述测量数据，可以得到：摆长L为m；周期T为s；测得重力加速度 g= m/s2 ．
    (2)、可以通过改变摆长重复实验，测得多组摆长L和对应的周期T的数据，然后以L为横坐标、为纵坐标，可以画出如图所示的图线．若图线上选取两个点坐标，求出其“斜率”为K ， 则由此数据可以算出重力加速度大小为 ．

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  • 15. 某课外兴趣小组做“用单摆测定重力加速度”的实验。
    (1)、下列选项是小组成员提出的建议，其中正确的是________；
    A、为了防止断裂，摆线要选择长些的、伸缩性大些的细绳 B、为了减小阻力，摆球尽量选择质量大些、体积小些的钢球 C、为了方便测量，应使摆线偏离竖直位置30°角静止释放 D、为了减小误差，在摆球经过平衡位置时开始计时，经过多次全振动后停止计时
    (2)、该小组成员用10分度的游标卡尺测摆球直径如图所示，摆球的直径为mm；

    (3)、该小组成员测出了摆线的长为l ， 摆球的直径为d ， n次全振动的总时间为t ， 则当地的重力加速度g=。

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  • 16. 某同学利用单摆测量重力加速度.

    (1)、他组装好单摆后在摆球自然悬垂的情况下，用毫米刻度尺从悬点量到摆球的最顶端的长度 L0 =96.82cm，再用螺旋测微器测量摆球直径，结果如图甲所示，则摆球直径d=cm；
    (2)、实验时，他利用如图乙所示装置记录振动周期，在摆球运动的最低点的左、右两侧分别放置一激光光源 与光敏电阻，光敏电阻与某自动记录仪相连，该仪器显示的光敏电阻阻值R随时间t的变化图线如图丙所示，则该单摆的振动周期为T=s；
    (3)、根据以上测量数据可得重力加速度g=(结果保留三位有效数字)，如果该同学测得的g值偏小，可能的原因是(填正确答案标号)

    A.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

    B.计算摆长时用的是L= L0 +d

    C.摆球摆动的振幅偏小

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  • 17.                               
    (1)、两个同学分别利用清华大学和广东中山大学的物理实验室，各自在那里用先进的DIS系统较准确地探究了“单摆的周期T与摆长L的关系”，他们通过校园网交换实验数据，并由计算机绘制了T2～L图象，如图甲所示．在中山大学的同学所测实验结果对应的图线是 (选填A或B)。

    (2)、在清华大学做实验的同学还利用计算机绘制了a、b两个摆球的振动图像，如图（乙）所示。关于a、b两个摆球的振动图像，下列说法正确的是_________________.
    A、a、b两个单摆的摆长相等 B、b摆的振幅比a摆小 C、a摆的机械能比b摆大 D、在t=1s时有正向最大加速度的是a摆

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  • 18. 下面是将用单摆测定重力加速度实验中获得有关数据所制作成的图像（l为摆长，T为周期）。

    (1)、请利用图像求出重力加速度g=m/s2
    (2)、在“用单摆测定重力加速度”的实验中，若测得的g值比当地的标准值偏小，可能是因为（       ）
    A、球的质量偏大 B、摆动的偏角偏小 C、计算摆长时，把悬线长 当作了摆长 D、测量周期时，将n次全振动误记成了(n+1)次全振动

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