高二物理 第9單元45分鐘過關(guān)檢測（訓(xùn)練11 實驗：用單擺測定重力加速度）（有解析） 大綱人教版第二冊

用心 愛心 專心1 訓(xùn)練訓(xùn)練 1111 實驗實驗 用單擺測定重力加速度用單擺測定重力加速度 1 在用單擺測定重力加速度時 擺球應(yīng)選用 A 半徑為 1 cm 的木球 B 半徑為 1 cm 的鋁球 C 半徑為 1 cm 的空心鋼球 D 半徑為 1 cm 的實心鋼球 答案 答案 D 解析 解析 鋼球密度大 同樣的體積更重 符合單擺測 g 時對小球的要求 小一些 重一些好 2 為了提高周期的測量精度 下列做法可取的是 A 在平衡位置啟動秒表 完成一次全振動計時結(jié)束 B 在最大位移處啟動秒表 第一次回到這一位置結(jié)束計時 C 在平衡位置啟動秒表 完成 30 次全振動計時結(jié)束 D 在最大位移處啟動秒表 完成 30 次全振動計時結(jié)束 答案 答案 C 解析 解析 在平衡位置啟動原因是 此時速度最大 易區(qū)分 計時誤差相對小 測 30 次目的是多次 理由見解析 測量求平均值 3 有粗細相同的棉線 絲線和鐵絲 在選取作為單擺的擺繩時 應(yīng)選取 A 棉線 因為它比較輕 B 絲線 因為它既輕又不易發(fā)生形變 C 鐵絲 因為它較重且擺動起來又容易穩(wěn)定 D 任意選取哪一種都一樣 因為單擺的擺動周期僅與擺長有關(guān) 答案 答案 B 解析 解析 理想的單擺的擺線是一條沒有伸縮和質(zhì)量的線段 而實際情況中擺線既有形變又有質(zhì) 量 對實驗結(jié)果有一定的影響 相對而言 絲線更符合條件 棉線差在形變上 而鐵絲太重了 會造 成實際擺的重心上移 影響擺長測量的準確度 4 針對用單擺測重力加速度的實驗 下面各種對實驗誤差的影響的說法中正確的是 A 在擺長和時間的測量中 時間的測量對實驗誤差影響較大 B 在擺長和時間的測量中 長度的測量對實驗誤差影響較大 C 將振動次數(shù) n 記為 n 1 測算出的 g 值比當?shù)氐墓J值偏大 D 將擺線長當作擺長 未加擺球的半徑測算出的 g 值比當?shù)氐墓J值偏大 答案 答案 AC 解析 解析 對于單擺重力加速度的實驗 重力加速度表達式 g 由于與周期是平方關(guān)系 它 2 2 4 T l 若有誤差 在平方后會更大 所以時間的測量影響更大些 選 A 另外 如果振動次數(shù)多數(shù)了一次 會造成周期的測量值變小 重力加速度測量值變大 C 也對 若擺長未加小球的半徑 將使擺長 的測量值變小 g 值變小 D 項錯 5 某學(xué)生利用單擺測定重力加速度 在以下各實驗步驟中 有錯誤的步驟是 A 在未懸掛之前先測定好擺長 B 測得的擺長為 10 cm C 將擺球拉離平衡位置 擺角約 15 后 讓其在豎直平面內(nèi)振動 D 測單擺周期時 應(yīng)從擺球通過平衡位置開始計時 答案 答案 ABC 解析 解析 應(yīng)在懸掛好后 利用米尺來測量擺長 A 錯 測出的擺長不能是 10 cm 這樣 l 不滿足單擺 條件 l R B 錯 將擺球拉離平衡位置 擺角應(yīng)小于 5 C 錯 只有 D 正確 用心 愛心 專心2 6 某同學(xué)在做 用單擺測定重力加速度 的實驗時 如果測得的 g 值偏小 可能的原因是 A 測擺線長時擺線拉得過緊 B 擺線上端懸點未固定 振動中出現(xiàn)松動使擺線長度增大了 C 開始計時時 遲按秒表 D 實驗中誤將 49 次全振動計為 50 次全振動 答案 答案 B 解析 解析 因為 g l測 l真g測l真 g測 g真 對于 C T測g真 對于 D T測g真 7 一位同學(xué)用單擺做測定重力加速度的實驗 他將單擺掛起后 進行了如下步驟 A 測擺長 l 用米尺量出擺線的長度 B 測周期 T 將擺球拉起 然后放開 在擺球某次通過最低點時 按下秒表開始計時 同時將此次 通過最低點作為第一次 接著一直數(shù)到擺球第 60 次通過最低點時 按秒表停止計時 讀出這段 時間 t 算出單擺的周期 T 60 t C 將所測得的 l 和 T 代入單擺的周期公式 T 2 算出 g 將它作為實驗的最后結(jié)果寫入 g l 報告中去 指出上面步驟中遺漏或錯誤的地方 寫出該步驟的字母 并加以改正 答案 答案 A 要用卡尺量出擺球直徑 d 擺長 l 等于擺線長與之和 B T C g 應(yīng)多測幾次 2 d 5 29 t 然后取平均值作為實驗的最后結(jié)果 解析 解析 本題偏重實驗操作中的注意事項 測擺長應(yīng)測出擺球的重心到懸點的距離 要用游標 卡尺測擺球直徑 d 擺長 l 等于 擺的長加 d 2 測周期是關(guān)鍵 也是本題難點 易錯點 題中所述從第 1 次到第 60 次通過最低點 經(jīng)歷的時間 是 60 1 2 29 5 個周期 所以 T t 29 5 在數(shù)據(jù)處理上 應(yīng)分別對 l 和 T 測量多次 求出它們的平均值 l 和 T 然后代入公式 4 2l T2 g 求出的 g 值才可以作為實驗最終結(jié)果 也可以測多次 l 和 T 用 g 4 2l T2算出多個 g值 再用 g g1 g2 gn n 求平均值 多次測量求平均值的目的是為了克服偶然誤差 8 在 用單擺測定重力加速度 的實驗中 1 為了比較準確地測量出當?shù)氐闹亓铀俣戎?應(yīng)選用下列所給器材中的哪些 將你所選用 的器材前的字母填在題后的橫線上 A 長 1 m 左右的細繩 B 長 30 cm 左右的細繩 C 直徑 2 cm 的鉛球 D 直徑 2 cm 的鐵球 E 秒表 F 時鐘 G 分度值是 1 cm 的直尺 H 分度值是 1 mm 的直尺 所選器材是 用心 愛心 專心3 2 實驗時對擺球偏離豎直線的要求是 理由是 答案 答案 1 A C E H 2 偏角要求小于 5 理由見解析 解析 解析 1 根據(jù)本實驗的原理 振動的單擺 當擺角小于 5 時 其振動周期與擺長的平方根成 正比 與重力加速度的平方根成反比 而與偏角的大小 振幅 擺球的質(zhì)量無關(guān) 周期公式為 T 2 經(jīng)變換得 g 因此 在實驗中只要測出單擺的擺長 l 和振動周期 T 就可以求 g l 2 2 4 T l 出當?shù)氐闹亓铀俣?g 的值 本實驗的目的是測出 g 的值 而不是驗證單擺的振動規(guī)律 如果 在實驗中選用較短的擺線 既會增大擺長的測量誤差 又不易于保證偏角 小于 5 擺線較 長 擺角容易滿足小于 5 的要求 單擺的振動緩慢 方便計數(shù)和計時 所以應(yīng)選 A 擺球應(yīng)盡量 選重的 所以選 C 因為單擺振動周期 T 的測量誤差對重力加速度 g 的影響較大 所以計時工具應(yīng)選精確度高一 些的秒表 擺長的測量誤差同時對 g 的影響較大 也應(yīng)選精度較高的最小刻度為毫米的直尺 2 因為當擺球振動時 球所受的回復(fù)力 F mgsin 只有當 5 時 sin 此擺才稱為單 擺 其振動才是簡諧運動 周期 T 2 的關(guān)系式才成立 g l 9 在做 用單擺測定重力加速度 的實驗時 用擺長 l 和周期 T 計算重力加速度的公式是 g 如果已知擺球直徑為 2 00 cm 用刻度尺的零刻線對準擺線的懸點 擺線豎直下 垂 如圖 甲 所示 那么單擺擺長是 如果測定了 40 次全振動的時間如圖 乙 中 秒表所示 那么秒表讀數(shù)是 s 單擺的擺動周期是 s 答案 答案 0 874 0 m 或 87 40 cm 75 2 1 88 2 2 4 T l 解析 解析 40 次通過最低點時 按下秒表停止計時 讀出這段時間 t 算出單擺的周期 T 將所 40 t 測得的 l 和 T 代入單擺的周期公式 T 2 算出 g 單擺的擺長應(yīng)等于測量值 88 40 cm 減 g l 掉擺球的半徑 1 cm 得到 87 40 cm 10 在 用單擺測定重力加速度 的實驗中 1 擺動時偏角應(yīng)滿足的條件是 為了減小測量周期的誤差 計時開始時 擺球應(yīng)是經(jīng)過最 填 高 或 低 點的位置 且用秒表測量單擺完成多次全 振動所用的時間 求出周期 2 用最小刻度為 1 mm 的刻度尺測擺長 測量情況如圖所示 O 為懸掛點 從圖中可知單 擺的擺長為 m 3 若用 l 表示擺長 T 表示周期 那么重力加速度的表達式為 g 用心 愛心 專心4 答案 答案 1 偏角小于 5 低 2 0 995 0 3 4 2l T2 11 下圖為一單擺振動 30 次秒表的指示位置 秒表的讀數(shù)是 s 單擺周期是 s 答案 答案 35 2 1 17 12 在 用單擺測定重力加速度 的實驗中 單擺的擺角應(yīng) 從擺球經(jīng)過 開始計時 測出 n 次全振動的時間為 t 用毫米刻度尺測出擺線長為 l 用螺旋測微器 測出擺球的直徑為 d 1 用上述物理量的符號寫出測定重力加速度的一般表達式為 g 2 實驗中某同學(xué)發(fā)現(xiàn)他測出的重力加速度值總是偏大 其原因可能是 A 實驗室處在高山上 離海平面太高 B 單擺所用的擺球太重 C 測出 n 次全振動的時間為 t 誤作為 n 1 次全振動的時間進行計算 D 以擺球直徑與擺線之和作為擺長來計算 答案 答案 小于 5 平衡位置 1 2 22 2 4 t d ln 2 CD 解析 解析 1 因為 g 2 2 4 T l T l l 代入 n t 2 d 用心 愛心 專心5 得 g 2 22 2 4 t d ln 2 C 正確 由于 T測g真 D 正確 l測 l d l真 所以 g測 g真 A 錯 高山上比海平面 g 小 g測 g真 B 錯 g 與擺球質(zhì)量無關(guān) 13 在用滴水法測重力加速度這個實驗中 使一個水滴碰到盤子時恰好有另一水滴從水龍頭開 始下落 測出水龍頭到盤子間距離為 h m 再用秒表測時間 從第一個水滴到達盤中開始計時 到第 n 個水滴落至盤中 共用時間為 T s 重力加速度 g 答案 答案 2 n 1 2h T2 解析 解析 當?shù)谝粋€水滴到達盤中時開始計時至第 n 個水滴落至盤中 所用時間為 T s 則兩個相 鄰的水滴所用時間為 t T n 1 而這個時間恰好是一個水滴下落 h m 的時間 由 h gt2 2 得 g 2h t2 2 n 1 2h T2 14 某同學(xué)在 用單擺測定重力加速度 的實驗中 所用擺球密度不均勻 無法確定重