专题1.16 重力加速度的测量--2024高考物理模拟题分类（名师解析）

中小学教育资源及组卷应用平台
2024高考物理模拟题分类解析
第一部分 运动的描述和直线运动
专题1.16 重力加速度的测量
1.（6分）（2024年4月安徽安庆示范高中联考）安庆市一同学利用光电门测量安庆市的重力加速度，他先利用螺旋测微器测量小球直径，测量结果如右图。再安装好实验设备，使直径为d的小球下落过程中球心通过光电门B该学生通过断开电磁铁开关使小球从A点下落经过光电门，记录挡光时间，并测出电磁铁下侧面到光电门的距离h。
（1）用螺旋测微器测量小球直径，小球直径d= cm；
（2）重力加速度的表达式是 （用题中的字母表示）；
（3）请你提出一种减小实验系统误差的方法 。
.【参考答案】（每空2分，共6分）
（1）
（2）
（3）增大电磁铁到光电门的高度h（或选用同质量密度更大的小球）
【名师解析】（1）用螺旋测微器测量小球直径，根据螺旋测微器读数规则，可知小球直径d=9.mm+0.045mm=9.045mm=0.9045 cm；（2）经过光电门B的速度
则
2. （2024黑龙江牡丹江市第二共同体期末联考）某同学用如图甲所示的装置测量当地的重力加速度大小，实验步骤如下：
（1）用螺旋测微器测量小球的直径如图乙所示，小球的直径________。
（2）将小球从点由静止释放，小球通过光电门B的遮光时间为。
（3）用刻度尺测量出小球下落的高度
（4）调整的大小，重复上述过程，得到多组数据，以为纵轴、为横轴，画出图像，该图像为过原点、斜率为的直线，则当地的重力加速度大小________（用表示）。
（5）若某同学在安装器材时小球的释放点稍向左边偏移了一些，导致小球经过光电门时，虽然小球也能遮光，但光线无法对准球心。大家都没注意到这个问题，用这样的装置完成了实验，这会导致重力加速度的测量值________（填“偏小”“偏大”或“不变”）。
【参考答案】 ①. 3.340 ②. ③. 偏大
【名师解析】
（1）[1] 用螺旋测微器测量小球的直径3mm+0.01mm×34.0=3.340mm
（4）[2]根据运动学公式有
，
得
则
解得
（5）[3]若某同学在安装器材时小球的释放点稍向左边偏移了一些，导致小球经过光电门时，虽然小球也能遮光，但光线无法对准球心，则实际挡光宽度小于小球直径，则
可知重力加速度的测量值偏大。
3. （2024陕西渭南一模）某同学用图所示实验装置测量当地的重力加速度。让重锤做自由落体运动，选取打点计时器打出的纸带较清晰的一条如图所示来完成数据测量与处理。在纸带上取6个打点计时器所打的点，其中1、2、3点相邻，4、5、6点相邻，在3点和4点之间还有若干个点。打点计时器所用电源频率，s1是l、3两点的距离，s3是4、6两点的距离，s2是2、5两点的距离。
（1）求点2速度的表达式_______；求重力加速度的表达式___________（用sl、s2、s3及f表示）。
（2）该同学测得的数据， ， ，依公式可求得重力加速度 _______m/s2（保留三位有效数字）。
（3）测量值小于当地的重力加速度真实值的原因是______________________。
【参考答案】 ①. ②.
③. 9.65##9.60##9.61##9.62##9.63##9.64##9.66##9.67##9.68##9.69##9.70
④. 重锤受空气阻力或打点过程中纸带受到阻力
【名师解析】
（1）[1]根据中点时刻的速度等于平均速度得点2速度为
[2]同理，根据中点时刻的速度等于平均速度得点5速度为
根据匀加速直线运动位移速度公式可知
重力加速度的表达式
（2）[3]代入数据解得
（3）[4]测量值小于当地的重力加速度真实值的原因是重锤受空气阻力或打点过程中纸带受到阻力。
4. （2024山西大同期末）某同学利用如图所示的装置测定当地的重力加速度。图中1、2是两个光电门（当滑块通过光电门时，光电计时器可以显示滑块的挡光时间），木板的一端在水平面上，将涂有润滑油的木板的一端垫起，让滑块从木板的顶端滑下，光电门1、2各自连接的光电计时器显示的挡光时间分别为t1和t2。用游标卡尺测得滑块的宽度为d，测得1、2间的距离为x，木板的倾角为θ。
（1）滑块通过光电门1时的速度大小为_____________，通过光电门2时的速度大小为_____________。
（2）本实验_____________（填“需要”或“不需要”）测量滑块的质量。
（3）认为木板光滑，则当地的重力加速度大小g=_____________（用d、t1、t2、x、θ表示）。
（4）由于木板不可能完全光滑，若测量及数据处理均无误，则测得的重力加速度___________（填“偏大”或“偏小”）。
【参考答案】 （1） ①. ②. （2） ③. 不需要
（3） ④. （4） ⑤. 偏小
【名师解析】
（1）[1][2]滑块通过光电门1时的速度大小为
通过光电门2时的速度大小为
（2）[3]本实验通过
即
测定当地的重力加速度，m可约去，所以不需要测量滑块的质量
（3）[4]根据
得
（4）[5]由于木板不可能完全光滑
偏小，测得的重力加速度
偏小
5. （2024河北部分高中期末联考）我国曾对珠穆朗玛峰的高度进行了测量，其中一种方法是通过使用重力仪测量重力加速度，进而间接测量海拔高度。某同学受此启发就地取材，设计了测量当地重力加速度大小的实验。实验步骤如下：
（a）如图甲所示，选择合适高度的垫块，使木板的倾角为53°，在其上表面固定一与小物块下滑路径平行的刻度尺（图中未画出）。
（b）调整手机使其摄像头正对木板表面，开启视频录像功能。将小物块从大板顶端由静止释放，用手机记录下小物块沿木板向下做匀加速直线运动的情况。然后通过录像的回放，选择小物块运动路径上合适的一点作为测量参考起点，得到小物块相对于该点的运动距离L与运动时间t的数据。
（c）该同学选取部分实验数据，画出了图像，利用图像数据得到小物块下滑的加速度大小为5.6m/s2。
（d）再次调节垫块，改变木板的倾角，重复实验。
计算结果均保留两位有效数字。
（1）当木板的倾角为37°时，所绘图像如图乙所示。由图像可得，小物块过测量参考起点时速度的大小为___________m/s；根据图线求得小物块下滑时加速度的大小为________m/s2。
（2）根据上述数据，进一步分析得到当地的重力加速度大小为___________m/s2.（，）
（3）根据上述数据，进一步分析得到小物块与木板间的动摩擦因数为___________。
【参考答案】 （1） ①. 0.40 ②. 3.0 （2） ③. 9.6 （3） ④. 0.36
【名师解析】（1）[1][2]设物块过测量参考点时速度的大小为，根据位移一时间关系有
即
当
时速度即为参考点的速度，根据题图可得截距为0.80m/s，故
解得
图像的斜率表示加速度，则有
（2）（3）[3][4]木板的倾角为53°，小物块的加速度大小
对小物块，根据牛顿第二定律有
当倾角为37°时，有
联立解得
6．（2024重庆模拟2）某同学在学校利用频闪仪测重力加速度。暗室中，照相机的快门处于常开状态，频闪仪每隔一定时间发出一次短暂的强烈闪光，照亮运动的物体，于是胶片上记录了物体在几个闪光时刻的位置。某时刻，将一小球从O点由静止释放， 频闪仪每隔 0.04 s闪光一次，题11 图是小球自由下落时的部分频闪照片示意图，照片中的数字是小球下落的距离（单位：cm）。以下计算结果均保留两位有效数字。
（1）该小球运动到处的速度大小为 m/s。
（2）所测重力加速度大小为 m/s。
（3）该小球运动到处的速度大小为 m/s。
【参考答案】 （1） 1.1 （2） 9.7 （3） 1.5
【名师解析】（1）对频闪照片，取由 到 点这一段，下落时间为 0.04s，重力加速度约为 10m/s , 若O点是自由落体运动的起始点，由 自由落体运动规律，，可知，第一段 的时间间隔小于0.04s，说明O点是自由落体运动的起始点，因此不能直接用 的距离来计算 处的速度。根据质点匀变速直线运动的中间时刻速度等于平均速度，可得小球运动到 处的速度大小 。
（2）根据匀变速直线运动推理△x=aT2可得，△h=gT2，解得重力加速度： 。
（3）由匀变速直线运动的速度公式，小球运动到处的速度大小： 。
7. （2024山东潍坊1月质检）某实验小组“用智能手机慢动作测重力加速度”。手机相机在常规模式下录制视频的帧率为30FPS（30帧每秒，即相邻两帧之间的时间间隔为秒），而用“慢动作”功能，其帧率可达120FPS或者480FPS。为了完成实验，该实验小组完成了如下操作：
（1）将长为1m的刻度尺竖直固定，用手机支架置于刻度尺前1.5m处，手机的相机正对刻度尺中心，如右图所示。
（2）将一小球置于刻度尺前，将手机相机调到“慢动作（120FPS）”模式，然后先________后________。（填“点开始录制”和“释放小球”）
（3）用Phthoy提取视频帧图片，按照视频中时间先后对帧图片进行命名编号。去掉下落开始和结尾阶段拍摄角度不好的图片，选取了编号为386-406的图片，则选取图片部分的总时间为________s。
（4）为了防止间隔时间过短，每隔一张选取一张作为有效图片，得到小球的位置如下表所示：
图片编号 386 388 390 392 394 396 398 400 402 404 406
小球位置（cm） 5.20 7.40 9.80 12.50 15.40 18.60 22.10 25.80 29.80 34.10 38.60
则实验小组测得的重力加速度值为________（结果保留3位有效数字）。
【参考答案】 （2） ①. 点开始录制 ②. 释放小球 （3） ③. （4） ④. 9.50
【名师解析】
（2）[1][2]将一小球置于刻度尺前，将手机相机调到“慢动作（120FPS）”模式，然后先点开始录制后释放小球。
（3）[3]120帧每秒，即相邻两帧之间的时间间隔为秒），即选取图片部分的总时间为
（4）[4]因为相邻两帧之间的时间间隔为
由逐差法可知，实验小组测得的重力加速度值为
21世纪教育网 www.21cnjy.com 精品试卷·第 2 页 （共 2 页）
HYPERLINK "http://21世纪教育网(www.21cnjy.com)
" 21世纪教育网(www.21cnjy.com)