2014高考物理一輪復(fù)習(xí)實(shí)驗(yàn)十二探究單擺運(yùn)動(dòng) 用單擺測(cè)定(精)

1、2014金版教程高考物理一輪復(fù)習(xí)實(shí)驗(yàn)專題精講：實(shí)驗(yàn)十二探究單擺運(yùn)動(dòng)用單擺測(cè)定重力加速度1.某同學(xué)做“探究單擺的周期與擺長的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)時(shí)，測(cè)得的重力加速度數(shù)值明顯大于當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣鹊膶?shí)際值造成這一情況的可能原因是()A. 測(cè)量擺長時(shí)，把懸掛狀態(tài)的擺線長當(dāng)成擺長B. 測(cè)量周期時(shí)，當(dāng)擺球通過平衡位置時(shí)啟動(dòng)秒表，此后擺球第30次通過平衡位置時(shí)制t動(dòng)秒表，讀出經(jīng)歷的時(shí)間為t,并由計(jì)算式T=30求得周期C. 開始擺動(dòng)時(shí)振幅過小D. 所用擺球的質(zhì)量過大fl4n2I解析：由T=2n!g得g=T2，造成g偏大的原因一是l偏大，二是T偏小，因此A錯(cuò)B對(duì).振幅過小和擺球質(zhì)量過大對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果沒有影響.答案：B2在做

2、“用單擺測(cè)定重力加速度”的實(shí)驗(yàn)中，有人提出以下幾點(diǎn)建議，其中對(duì)提高測(cè)量結(jié)果精度有利的是()A. 適當(dāng)加長擺線B. 質(zhì)量相同、體積不同的擺球，應(yīng)選用體積較大的C. 單擺偏離平衡位置的角度不能太大D. 當(dāng)單擺經(jīng)過平衡位置時(shí)開始計(jì)時(shí)，經(jīng)過一次全振動(dòng)后停止計(jì)時(shí)，用此時(shí)間間隔作為單擺振動(dòng)的周期解析：單擺實(shí)驗(yàn)的精確度取決于實(shí)驗(yàn)裝置的理想化程度及相關(guān)物理量的測(cè)量精度.適當(dāng)加長擺線長度有利于把擺球看成質(zhì)點(diǎn)，在擺角小于10°的條件下，擺球的空間位置變化較大，便于觀察，選項(xiàng)A對(duì).擺球體積越大，所受空氣阻力越大，對(duì)質(zhì)量相同的擺球其影響越大，選項(xiàng)B錯(cuò).只有在小角度的情形下，單擺的周期才滿足T=2n£

3、;,選項(xiàng)C對(duì).本實(shí)驗(yàn)采用累積法測(cè)量周期，若僅測(cè)量一次全振動(dòng)，由于球過平衡位置時(shí)速度較大，難以準(zhǔn)確記錄，且一次全振動(dòng)的時(shí)間太短，偶然誤差較大，選項(xiàng)D錯(cuò).答案：AC3. 如圖所示，甲、乙、丙、丁四個(gè)單擺的擺長均為l四個(gè)小球質(zhì)量均為m單擺甲放在空氣中，周期為T；單擺乙放在以加速度a向下加速運(yùn)動(dòng)的電梯中，周期為T；單擺丙甲乙?guī)д?，放在勻?qiáng)磁場(chǎng)B中，周期為T；單擺丁帶正電，放在勻強(qiáng)電場(chǎng)E中，周期為T；丙丁分別求出它們的周期.則下列說法正確的是()A.TTTT甲乙丙丁B.T=TTT甲丙乙丁C.TT=TT乙甲丙丁D.TTT=T丁乙甲丙解析：由題意知t甲=2yg；乙處在加速下降的電梯中，t乙=2盯寸二a；丙

4、處在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，所受洛倫茲力始終沿繩方向，對(duì)單擺周期無影響，T丙=2*/g丁處在電場(chǎng)中，等效重力加速度gz=g+罟，所以T丁=2八.護(hù)綜上所述有T乙T甲=丁丙T丁答案：C4. 某同學(xué)在“用單擺測(cè)定重力加速度”的實(shí)驗(yàn)中，先測(cè)得擺線長為97.50cm，擺球直徑為2.00cm，然后用秒表記錄了單擺振動(dòng)50次所用的時(shí)間如圖所示.則:029KK12$25'2422,21105卩161514弋(1) 該擺擺長為cm,秒表的示數(shù)為;(2) 如果他測(cè)得的g值偏小，可能的原因是()A. 測(cè)擺線長時(shí)擺線拉得過緊B. 擺線上端未牢固地系于懸點(diǎn)，振動(dòng)中出現(xiàn)松動(dòng)，使擺線長度增加了C. 開始計(jì)時(shí)時(shí)，秒表過遲按下D

5、. 實(shí)驗(yàn)中誤將49次全振動(dòng)數(shù)為50次解析：(1)由擺長公式l=l+d/2，知1=98.50cm=0.9850m,由秒表的讀數(shù)方法，可求得單擺振動(dòng)50次所用的時(shí)間七=短針讀數(shù)(t)+長針讀數(shù)(t)=3X30s+9.8s=99.812s,同時(shí)可求得周期T.4n2l(2)通過g=-fT，可知g偏小的可能原因有二：一是擺長l的測(cè)量值偏小，即測(cè)量值小于實(shí)際值，可知A錯(cuò)，B正確；二是周期T的測(cè)量值偏大，如開始計(jì)時(shí)時(shí)，過早按下秒表；停止計(jì)時(shí)時(shí)，過遲按下秒表；誤把n+1次全振動(dòng)數(shù)為n次等等.由此可知C、D選項(xiàng)皆錯(cuò)，故正確答案為B.答案：(1)98.599.8s(2)B5某同學(xué)想在家里做用單擺測(cè)定重力加速度的實(shí)

6、驗(yàn)，但沒有合適的擺球，他只好找到一塊大小為3cm左右，外形不規(guī)則的大理石塊代替小球.實(shí)驗(yàn)步驟是A. 石塊用細(xì)尼龍線系好，結(jié)點(diǎn)為M,將尼龍線的上端固定于0點(diǎn)B. 用刻度尺測(cè)量0M間尼龍線的長度L作為擺長C. 將石塊拉開一個(gè)大約a=30。的角度，然后由靜止釋放D. 從擺球擺到最高點(diǎn)時(shí)開始計(jì)時(shí)，測(cè)出30次全振動(dòng)的總時(shí)間t由T=t/30得出周期E. 改變0M間尼龍線的長度，再做幾次實(shí)驗(yàn)，記下相應(yīng)的L和T2nF. 求出多次實(shí)驗(yàn)中測(cè)得的L和T的平均值作計(jì)算時(shí)使用的數(shù)據(jù)，帶入公式g=()2L求出重力加速度g.(1) 你認(rèn)為該同學(xué)在以上實(shí)驗(yàn)步驟中有重大錯(cuò)誤的是哪些步驟？為什么？(2) 該同學(xué)用0M的長作為擺長

7、，這樣做引起的系統(tǒng)誤差將使重力加速度的測(cè)量值比真實(shí)值偏大還是偏小？你認(rèn)為用何方法可以解決擺長無法準(zhǔn)確測(cè)量的困難？解析：(1)實(shí)驗(yàn)步驟中有重大錯(cuò)誤的是：B：大理石重心到懸掛點(diǎn)間的距離才是擺長C：最大偏角不能超過10°D：應(yīng)在擺球經(jīng)過平衡位置時(shí)計(jì)時(shí)F：應(yīng)該用各組的L、T求出各組的g后，再取平均值.(2)用0M作為擺長，則忽略了大理石塊的大小，沒有考慮從結(jié)點(diǎn)M到石塊重心的距離，L4n2L故擺長L偏小.根據(jù)T=2n，g=亍故測(cè)量值比真實(shí)值偏小.可以用改變擺長的方IL/L+Al4n2、l法.如T=2ng,T'=2ng，測(cè)出Al.則g=Tz2-T2.6.將一單擺裝置豎直掛于某一深度h(未

8、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)單擺振動(dòng)過程中懸線不會(huì)碰到筒壁，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)的周期T，再以T2為縱軸、l為橫軸作出函數(shù)關(guān)系圖象，那么就可以通過此圖象得出小筒的深度h和當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣?(取n2=9.86)(1) 如果實(shí)驗(yàn)中所得到的T2l關(guān)系圖象如圖乙所示，那么正確的圖象應(yīng)是a、b、c中的(2) 由圖象可知，小筒的深度h=m,當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣萭=m/s2.fL4n24n2解析：(1)由單擺周期公式T=2n"jg可得T2=盲L，而L=l+h,所以T2=(l+4n24n2h

9、),即T2=gl+gh,正確圖象應(yīng)是a.4n2h4n21.20(2)由圖象知g=1.20,g=0.3，得g=n2=9.86m/s2,h=0.30m.答案：(i)a(2)0.309.86，此地的重力加速度為g解析：單擺的擺長為l=Lsine+r,由周期公式T=2n4n2LsinO+r1=T2.由圖知擺球的半徑r=2X16.0mm=8.0mm.8.在“探究單擺周期與擺長的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)中,若擺球在垂直紙面的平面內(nèi)擺動(dòng),為了將人工記錄振動(dòng)次數(shù)改為自動(dòng)記錄振動(dòng)次數(shù),在擺球運(yùn)動(dòng)最低點(diǎn)的左、右兩側(cè)分別放置一激光光源與光敏電阻,如右圖所示光敏電阻與某一自動(dòng)記錄儀相連，該儀器顯示的光敏電阻阻值R隨時(shí)間t變化圖線如下圖所示，則該單擺的振動(dòng)周期為若保持懸點(diǎn)到小球頂點(diǎn)的繩長不變，改用直徑是原小球直徑2倍的另一小球進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，則該單擺的周期將（填“變大”、“不變”或“變小”），圖乙中的t將（填“變大”、“不變”或“變小”）.Arst；rrrnr