2.5 实验:用单摆测量重力加速度—【新教材】人教版(2019)高中物理选择性必修第一册同步检测 Word版含答案

文档属性

名称 2.5 实验:用单摆测量重力加速度—【新教材】人教版(2019)高中物理选择性必修第一册同步检测 Word版含答案
格式 zip
文件大小 435.5KB
资源类型 教案
版本资源 人教版(2019)
科目 物理
更新时间 2020-11-24 08:10:09

图片预览

文档简介

高中物理选择性必修第一册
第二章机械振动
第5节
实验:用单摆测量重力加速度
1.某同学用单摆测重力加速度,装置如图甲所示。
(1)实验前测出单摆的摆长为L,实验时,把单摆从平衡位置拉开一个很小的角度由静止释放,使之做简谐运动,在摆球经过__________位置时开始计时,记录n次全振动的时间为t,则当地的重力加速度为g=_______(用测得的物理量符号表示)。
(2)多次改变摆长,重复实验,测出每次实验的摆长L及小球摆动的周期T,作出L一T2图像,如图乙所示,根据图像求得当地的重力加速度g=______m/s2.(结果保留三位有效数字)
2.某物理实验小组在“用单摆测定重力加速度”的实验中进行了如下的操作:
(1)以下关于本实验的措施中正确的是_____。
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,应从摆球摆至最高点时开始计时
(2)实验小组的甲同学用游标卡尺测摆球的直径,示数如图所示,则摆球直径是_____。
(3)该实验小组实验时,测得摆线长为,小球的直径甲同学已经在第(2)问中测出,单摆完成50次全振动所用的时间为()则重力加速度大小_____。(结果保留三位有效数字)
(4)实验小组中乙同学和丙同学在运用图像法处理实验数据时,乙同学实验后方才发现自己测量摆长时忘了加上摆球的半径,已知图中虚线②、③与平行,则乙同学当时作出的图象应该是图中虚线_____。
3.用单摆测重力加速度的实验:
(1)为了使测量误差尽量小,下列说法正确的是_____。
A.须选用密度和直径都较小的摆球
B.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平面内摆动
D.计时起、终点都应在摆球的最高点且不少于30次全振动的时间
(2)如图所示,某同学在野外做用单摆测量重力加速度”的实验时,由于没有合适的摆球,他找到了一块外形不规则的石块代替摆球。操作时,他用刻度尺测量摆线的长度L作为摆长,测出n次全振动的总时间t,由得到周期T,求出重力加速度,这样得到的重力加速度的测量值比真实值_____(填“大”或“小”)。为了克服无法准确测量摆长的困难,该同学将摆线长度缩短为,重复上面的实验,得出周期,由此他得到了较精确的重力加速度的值_____(用给出的物理量符号表示)。
4.在“用单摆测量重力加速度”的实验中,可供选择的实验器材如下:
A.铁架台
B.长约0.1m的尼龙丝线
C.长约1m的尼龙丝线
D.直径约1cm过圆心有一小孔的钢球
E.直径约1cm过圆心有一小孔的木球
F.铁夹
G.秒表
H.天平
I.游标卡尺
(1)实验中应选的器材是_____
A.ACDFGI
B.ABDFGI
C.ACEFGI
D.ACDFGHI
(2)还应补上的器材是_____
(3)某同学的操作步骤为:
a.取一根丝线,下端系住直径为d的钢球,上端固定在铁架台上;
b.用刻度尺测得丝线长度l;
c.在摆线偏离竖直方向的位置释放小球;
d.用秒表记录小球完成n次全振动的总时间t,得到周期;
e.用公式计算重力加速度。
(4)已知单摆在任意摆角时的周期公式可近似为,式中T0为摆角θ趋近于时的周期,a为常数。为了用图像法验证该关系式,需要测量的物理量有_____;若某同学在实验中得到了如图所示的图线,图像的纵轴表示,则图像的横轴表示______,图线与纵轴的交点坐标为_____。
5.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,只要测出多组单摆的摆长l和周期T,作出图像,就可以求出当地的重力加速度,理论上图像是一条过坐标原点的直线,某同学在实验中,用一个直径为d的带孔实心钢球作为摆球,多次改变悬点到摆球顶部的距离,分别测出摆球做简谐运动的周期T后,作出图像,如图所示。
(1)造成图线不过坐标原点的原因可能是_____。
A.摆球的振幅过小
B.将计为摆长l
C.将计为摆长l
D.摆球质量过大
(2)由图像求出重力加速度_____。(保留三位有效数字,取)
6.用单摆测定重力加速度的实验装置如下图所示.
(1)组装单摆时,应在下列器材中选用__________(选填选项前的字母).
A.长度为1
m左右的细线
B.长度为30
cm左右的细线
C.直径为1.8
cm的塑料球
D.直径为1.8
cm的铁球
(2)测出悬点O到小球球心的距离(摆长)L及单摆完成n次全振动所用的时间t,则重力加速度g=_______(用L、n、t表示).
(3)下表是某同学记录的乙组实验数据,并做了部分计算处理.
组次
1
2
3
摆长L/cm
80.00
90.00
100.00
50次全振动所用的时间t/s
90.0
95.5
100.5
振动周期T/s
1.80
1.91
重力加速度g/(ms-2)
9.74
9.73
请计算出第3组实验中的T=________s,g=___________.
(4)用多组实验数据做出图像,也可以求出重力加速度g,已知三位同学做出的图线的示意图如下图中的a、b、c所示,其中a和b平行,b和c都过原点,图线b对应的g值最接近当地重力加速度的值.则相对于图线b,下列分析正确的是_________(选填选项前的字母).
A.出现图线a的原因可能是误将悬点到小球下端的距离记为摆长L
B.出现图线c的原因可能是误将49次全振动记为50次
C.图线c对应的g值小于图线b对应的g值
(5)某同学在家里测重力加速度.他找到细线和铁锁,制成一个单摆,如下图所示,由于家里只有一根量程为30
cm的刻度尺,于是他在细线上的A点做了一个标记,使得悬点O到A点间的细线长度小于刻度尺量程.保持该标记以下的细线长度不变,通过改变O、A间细线长度以改变摆长.实验中,当O、A间细线的长度分别为和时,测得相应单摆的周期为、.由此可得重力加速度g=__________(用、、、表示).
7.某同学用实验的方法探究影响单摆周期的因素.
(1)他组装单摆时,在摆线上端的悬点处,用一块开有狭缝的橡皮夹牢摆线,再用铁架台的铁夹将橡皮夹紧,如图所示.这样做的目的是________(填字母代号).
A.保证摆动过程中摆长不变
B.可使周期测量得更加准确
C.需要改变摆长时便于调节
D.保证摆球在同一竖直平面内摆动
(2)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低端的长度L
=
0.9990m,再用游标卡尺测量摆球直径,结果如图所示,则该摆球的直径为_______mm,单摆摆长为________m.
(3)下列振动图象真实地描述了对摆长约为1m的单摆进行周期测量的四种操作过程,图中横作标原点表示计时开始,A、B、C均为30次全振动的图象,已知,,这四种操作过程合乎实验要求且误差最小的是________(填字母代号).
8.在“用单摆测量重力加速度实验”中,使用下列实验器材.
(1)A、
1.2m的细线
B、
2m的弹性绳
C、
带孔的小铁球
D、
带孔的软木球
E、光电门传感器
应选用哪种绳________,应选用哪种球________,光电门的摆放位置为________(选填“最高点”或“最低点”)
(2)右图为光电门传感器电流强度I与t的图像,则周期为(________)
A、
B、
C、
D、
(3)甲同学用秒表做该实验,但所得周期比该实验得到的大,则可能的原因是________.
9.小郑同学想在家里做用单摆测定重力加速度的实验,但没有合适的摆球,他找到了一块大小约为3cm、外形不规则的大理石块代替小球.他设计的实验步骤的是:
A.将石块用细线系好,结点为M,将细线的上端固定于O点(如图所示)
B.用刻度尺测量OM间细线的长度l作为摆长
C.将石块拉开一个约为5°的偏角,然后由静止释放
D.从摆球摆到最低点时开始计时,测出石块经过最低点30次的总时间t,由得出周期
(1)则该同学以上实验步骤中有错误的是_________(填写序号).
(2)根据单摆周期公式推导可得重力加速度的表达式为_____________;若该同学用OM的长作为摆长代入上述公式(其他错误已纠正),这样做引起的系统误差将使重力加速度的测量值________(填“大于”“小于”或“等于”)真实值.
10.可以利用单摆实验测定当地重力加速度,则:
(1)用摆长L和周期T计算重力加速度的公式是g=____________.
(2)如果已知摆球直径为2.00
cm,让刻度尺的零点对准摆线的悬点,摆线竖直下垂,如图所示,那么单摆摆长是_______cm。
(3)如果测定了40次全振动的时间如图中秒表所示,那么秒表读数是_____s,此单摆的摆动周期是___s。
11.(1)在“用单摆测定重力加速度”的实验中,某同学用分度的游标尺测得摆球的直径如图所示,可知摆球的直径为_____.他测量摆球完成次全振动所用的时间为,测得的摆线长.根据以上数据计算,得到当地的重力加速度为_____.
(2)他测得的值偏小,可能原因是:__________.
A.测摆线长时摆线拉得过紧
B.摆线上端末牢固地系于悬点,振动中出现松动,使摆线长度增加了
C.开始计时时,秒表过迟按下
D.实验中误将次全振动计为次
12.用单摆测定重力加速度的实验装置如图所示。
(1)以下合理的是_____(填选项前的字母)
A.选用长度为1m左右的细线与小钢球
B.选用长度为30cm左右的细线与小塑料球
C.测量悬点到小球顶点的距离即为摆长
D.当摆球经过最低点时启动秒表计时
(2)实验时,测得单摆摆线长为,小球的直径为d,完成n次全振动所用的时间为,则重力加速度_______(用、n、d、t表示)。
(3)甲同学根据实验数据做出周期的平方()与摆长(L)关系的图像,如图甲所示,图像是一条过原点的倾斜直线,斜率为k。由此可知重力加速度_____。
(4)如图乙所示,乙同学用细线和小铁锁制成一个单摆,由于无法确定铁锁的重心位置,只测出摆线长,实验得到的图线应为____(填“a”、“b”或“c”),测出的重力加速度g与真实值相比_____(填“偏大”、“偏小”或“不变”)。
13.用单摆测定重力加速度的实验装置如图所示。
(1)测出悬点O至小球球心的距离(摆长)L及单摆完成n次全振动所用的时间t,则重力加速度g=________(用L、n、t表示)。
(2)用多组实验数据作出T2-L图像,也可以求出重力加速度g,已知三位同学作出的T2-L图线的示意图如图中的a、b、c所示,其中a和b平行,b和c都过原点,图线b对应的g值最接近当地重力加速度的值。则相对于图线b,下列分析正确的是____(选填选项前的字母)。
A.出现图线a的原因可能是误将悬点到小球下端的距离记为摆长L
B.出现图线c的原因可能是误将49次全振动记为50次
C.图线c对应的g值小于图线b对应的g值
D.图线a对应的g值大于图线b对应的g值
(3)某同学测出不同摆长时对应的周期T,作出T2-L图线,如图所示,再利用图线上任意两点A、B的坐标(x1,y1)、B(x2,y2),可求得g=________。若该同学测摆长时漏加了小球半径,而其他测量、计算均无误,也不考虑实验误差,则用上述方法算得的g值和真实值相比是________的(选填“偏大”“偏小”或“不变”)。
14.实验小组的同学们用如图所示的装置做“用单摆测定重力加速度”的实验。
①测出悬点O到小球球心的距离(摆长)L及单摆完成n次全振动所用的时间t,则重力加速度g
=_________(用L、n、t表示)。
②实验时除用到秒表、刻度尺外,还应该用到下列器材中的_____(选填选项前的字母)。
A.长约1
m的细线
B.长约1
m的橡皮绳
C.直径约1
cm的均匀铁球
D.直径约10
cm的均匀木球
③选择好器材,将符合实验要求的单摆悬挂在铁架台上,应采用图______中所示的固定方式。
④某实验小组组装单摆时,在摆线上端的悬点处,用一块开有狭缝的橡皮夹牢摆线,再用铁架台的铁夹将橡皮夹紧,如图所示。这样做的目的是___________(填字母代号)。
A.保证摆动过程中摆长不变
B.可使周期测量得更加准确
C.需要改变摆长时便于调节
D.保证摆球在同一竖直平面内摆动
⑤他组装好单摆后在摆球自然悬垂的情况下,用毫米刻度尺量得从悬点到摆球的最低端的长度L=0.9990m,再用游标卡尺测量摆球直径,结果如图所示,则该摆球的直径为______mm。?
⑥将单摆正确悬挂后进行如下操作,其中正确的是_________(选填选项前的字母)。?
A.测出摆线长作为单摆的摆长
B.把单摆从平衡位置拉开一个很小的角度释放,使之做简谐运动
C.在摆球经过平衡位置时开始计时
D.用秒表测量单摆完成1次全振动所用时间并作为单摆的周期
⑦甲同学多次改变单摆的摆长并测得相应的周期,他根据测量数据画出了如图所示的图象,但忘记在图中标明横坐标所代表的物理量。你认为横坐标所代表的物理量是_____(选填“l2”“l”或“”),若图线斜率为k,则重力加速度g=_________(用k表示)。
⑧乙同学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___________(选填选项前的序号)。?
A.开始摆动时振幅较小
B.开始计时时,过早按下停表
C.测量周期时,误将摆球(n-1)次全振动的时间记为n次全振动的时间
D.测量摆长时从悬点到小球下端边缘的距离为摆长
15.用单摆测定重力加速度的实验装置如图1所示。
①组装单摆时,应在下列器材中选用_______________(选填选项前的字母)。
A.长度为1m左右的细线
B.长度为30cm左右的细线
C.直径为2cm左右的塑料球
D.直径为2cm左右的铁球
②选择好器材,将符合实验要求的摆球用细线悬挂在铁架台横梁上,应采用图2中______(选填“甲”或者“乙”)所示的固定方式。
③将单摆正确组装后进行如下操作,其中正确的是:___________(选填选项前的字母)。
A.测出摆线长作为单摆的摆长
B.把摆球从平衡位置拉开一个很小的角度释放,使之做简谐运动
C.在摆球经过平衡位置时开始计时
D.用秒表测量单摆完成1次全振动所用时间并作为单摆的周期
④甲同学用游标卡尺测得摆球的直径为d,用秒表测得摆球完成N次全振动所用的时间为t,用米尺测得摆线长为,根据以上数据,可得到当地的重力加速度g为__________。
⑤乙同学多次改变单摆的摆长l并测得相应的周期T,他根据测量数据画出了如图3所示的图像。你认为横坐标所代表的物理量应为____________(选填)。
参考答案
1.平衡位置
2.BC
20.4
9.70

3.BC

4.A
米尺
不同的摆角及所对应的周期
5.B
9.86
6.AD
2.01
9.76(9.76~9.77)
B
7.AC
12.0
0.9930
A
8.A
C
最低点
C
开始计时时,秒表太早按下,测量时间偏长,周期偏大
9.(1)BD
(2)
小于
10.
87.33-87.38
cm
75.2
1.88
11.2.04
9.6
B
12.AD
不变
13.
B
不变
14.
AC
图3
AC
12.0
BC
CD
15.AD

BC