專題4.1 單擺實(shí)驗(yàn)(解析版)

1、2020年高考物理100考點(diǎn)最新模擬題千題精練（物理實(shí)驗(yàn)）第四部分選考實(shí)驗(yàn)專題4.1單擺實(shí)驗(yàn)1.（2019石家莊二模）在“利用單擺測(cè)重力加速度”的實(shí)驗(yàn)中，由單擺的周期公式得到T2=1.只需測(cè)量出多組單擺的擺長(zhǎng)1和運(yùn)動(dòng)周期T,作出T2-1圖象，就可求出當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣取Ｄ惩瑢W(xué)在實(shí)驗(yàn)中，用一個(gè)直徑為d的實(shí)心鋼球作為擺球，多次改變懸點(diǎn)到擺球頂部的距離10,分別測(cè)出擺球做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的周期T后，作出的T2-1圖象如圖。造成圖象不過坐標(biāo)原點(diǎn)的原因可能將10記為擺長(zhǎng)1（10+d）計(jì)為擺長(zhǎng)1將鋼球的（N-1）全振動(dòng)記為N次將鋼球的（N+1）全振動(dòng)記為N次【參考答案】A；9.87。【名師解析】圖象不通過坐標(biāo)原點(diǎn)，

2、將圖象向右平移1cm就會(huì)通過坐標(biāo)原點(diǎn)，故相同的周期下，擺長(zhǎng)偏小1cm，故可能是測(cè)擺長(zhǎng)時(shí)漏掉了擺球的半徑；將10記為擺長(zhǎng)1；選項(xiàng)A正確。由單擺周期公式T=2叱右得：T21則T2-1圖象的斜率：k=m雷;廠4解得：g=n2=9.87m/s2o2.（2018杭州市期末）（1）如圖19甲所示，為小金在進(jìn)行“探究單擺周期與擺長(zhǎng)的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)時(shí)，用秒表記錄下單擺50次全振動(dòng)所用時(shí)間，由圖可知該次實(shí)驗(yàn)中50次全振動(dòng)所用的時(shí)間為s.（2）如圖乙所示，他組裝單擺時(shí)，在擺線上端的懸點(diǎn)處，用一塊開有狹縫的橡皮夾牢擺線，再用鐵架臺(tái)的鐵便于測(cè)量單擺周期保證擺動(dòng)過程中擺長(zhǎng)不變保證擺球在同一豎直平面內(nèi)擺動(dòng)（3）小金同學(xué)以擺線

3、的長(zhǎng)度（L）作為縱坐標(biāo)，以單擺周期的平方（廠）作為橫坐標(biāo)，作出L-T2的圖象如圖丙所示,則其作出的圖線是（填“圖線1”“圖線2”或“圖線3”）.若作出的圖線的斜率為k,能否根據(jù)圖象得到當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣龋?（若不可以，填“否”；若可以求出，則寫出其表達(dá)式）【參考答案】（1）99.8（2）B（3）圖線2g=4n2k【名師解析】秒表的讀數(shù)為90s+9.8s=99.8s,即50次全振動(dòng)所用時(shí)間；（2）用一塊開有狹縫的橡皮夾牢擺線，再用鐵架臺(tái)的鐵夾將橡皮夾緊，這樣做主要是為了防止小球在擺動(dòng)過程中把擺線拉長(zhǎng)，故B正確；L2丘D（3）根據(jù)單擺周期T=2ng可得，L=4n2D2，故應(yīng)為圖線2；根據(jù)圖象斜率k=

4、4n，所以g=4n2k.3（多選）（2017安徽江淮聯(lián)考）某實(shí)驗(yàn)小組在研究單擺時(shí)改進(jìn)了實(shí)驗(yàn)方案，將一力傳感器連接到計(jì)算機(jī)上。圖甲中O點(diǎn)為單擺的固定懸點(diǎn)，現(xiàn)將小擺球（可視為質(zhì)點(diǎn)）拉至A點(diǎn)，此時(shí)細(xì)線處于張緊狀態(tài)，釋放擺球，則擺球?qū)⒃谪Q直平面內(nèi)的A、B、C之間來回?cái)[動(dòng)，其中B點(diǎn)為運(yùn)動(dòng)中的最低位置，ZAOB=ZCOB=a,a小于10且是未知量。同時(shí)由計(jì)算機(jī)得到了擺線對(duì)擺球的拉力大小F隨時(shí)間t變化的曲線圖乙（F、F.、t2均為已知量）,maxmin12且圖中t=0時(shí)刻為擺球從A點(diǎn)開始運(yùn)動(dòng)的時(shí)刻（重力加速度為g）。根據(jù)題中（包括圖中）所給的信息，下列說法正確的是（）該單擺的周期為t2根據(jù)題中（包括圖中）所

5、給的信息可求出擺球的質(zhì)量根據(jù)題中（包括圖中）所給的信息不能求出擺球在最低點(diǎn)B時(shí)的速度若實(shí)驗(yàn)時(shí)，擺球做了圓錐擺，則測(cè)得的周期變長(zhǎng)若增加擺球的質(zhì)量，擺球的周期不變參考答案】ABE【名師解析】由乙圖可知單擺的周期T=t2,故選項(xiàng)A正確;在B點(diǎn)拉力有最大值，根據(jù)牛頓第二定律Fmax-mg=m在A、C兩點(diǎn)有拉力最小值,Fmin=mgcos嘰由A到B機(jī)械能守恒，即mgl（l-cosa）=mv2,由此可求得擺球的質(zhì)量m=曲八二故選項(xiàng)B正確，選項(xiàng)C錯(cuò)誤;若實(shí)驗(yàn)時(shí)，擺球做了圓錐擺，則周期的表達(dá)式為L(zhǎng)cosaT=2n，顯然周期變小,故選項(xiàng)D錯(cuò)誤，根據(jù)單擺周期公式T=2n:可知，單擺周期與擺球質(zhì)量無關(guān)，故選項(xiàng)E正確

6、。4.（2016紹興期末）某同學(xué)用實(shí)驗(yàn)的方法探究影響單擺周期的因素。他組裝單擺時(shí)，在擺線上端的懸點(diǎn)處，用一塊開有狹縫的橡皮夾牢擺線，再用鐵架臺(tái)的鐵夾將橡皮夾緊,如圖所示。這樣做的目的是（填字母代號(hào)）。保證擺動(dòng)過程中擺長(zhǎng)不變可使周期測(cè)量得更加準(zhǔn)確需要改變擺長(zhǎng)時(shí)便于調(diào)節(jié)保證擺球在同一豎直平面內(nèi)擺動(dòng),1111111111111主尺cm111111111111111110游標(biāo)尺10他組裝好單擺后在擺球自然懸垂的情況下，用毫米刻度尺從懸點(diǎn)量到擺球的最低端的長(zhǎng)度L=0.9990m,再用游標(biāo)卡尺測(cè)量擺球直徑，結(jié)果如圖所示，則該擺球的直徑為mm,單擺擺長(zhǎng)為m。下列振動(dòng)圖象真實(shí)地描述了對(duì)擺長(zhǎng)約為1m的單擺進(jìn)行周

7、期測(cè)量的四種操作過程，圖中橫坐標(biāo)原點(diǎn)表示計(jì)時(shí)開始，A、B、C均為30次全振動(dòng)的圖象，已知sin5=0.087,sin15。=0.26,這四種操作過程合乎實(shí)驗(yàn)要求且誤差最小的是（填字母代號(hào)）?！久麕熃馕觥吭凇疤骄坑绊憜螖[周期的因素”實(shí)驗(yàn)中，要使單擺在擺動(dòng)過程中擺長(zhǎng)不變，而且擺長(zhǎng)便于調(diào)節(jié)，故選項(xiàng)A、C正確，選項(xiàng)B、D錯(cuò)誤。擺球的直徑d=12mm+0 x0.1mm=12.0mmd擺長(zhǎng)l=L2=0.9990m0.0060m=0.9930m。單擺振動(dòng)的擺角0kB，即玄石，即gAgB，因?yàn)楸贝蟾拷?gAkB8TA3=8,所以g=k=9，由圖乙可得T=2,BAB4n2LATAgA由T2=gL得，l=T2g

8、=2。BBB8.某同學(xué)在用單擺測(cè)定重力加速度的實(shí)驗(yàn)中進(jìn)行了如下的操作（1）用游標(biāo)卡尺測(cè)量擺球的直徑如圖甲所示，可讀出擺球的直徑為cm。把擺球用細(xì)線懸掛在鐵架臺(tái)上，測(cè)量擺線長(zhǎng)，通過計(jì)算得到擺長(zhǎng)1。23cm丙（2）用停表測(cè)量單擺的周期。當(dāng)單擺擺動(dòng)穩(wěn)定且到達(dá)最低點(diǎn)時(shí)開始計(jì)時(shí)并記為1，單擺每經(jīng)過最低點(diǎn)計(jì)一次數(shù)當(dāng)數(shù)到n=60時(shí)停表的示數(shù)如圖乙所示，該單擺的周期是T=s（結(jié)果保留三位有效數(shù)字）。（3）測(cè)量出多組周期T、擺長(zhǎng)1的數(shù)值后，畫出T2-1圖線如圖丙所示，此圖線斜率的物理意義是（）1A.gB.gg_D.4n24nC.T在(3)中，描點(diǎn)時(shí)若誤將擺線長(zhǎng)當(dāng)作擺長(zhǎng)，那么畫出的直線將不通過原點(diǎn)，由圖線斜率得到的重力加速度與原來相比，其大小()A.偏大B.偏小C.不變D.都有可能【參考答案】：(1)2.06(2)2.29(3)C(4)C丄【名師解析】(1)擺球的直徑為d=20mm+6xiomm=20.6mm=2.06cm。停表的讀數(shù)為t=60s+7.5s=67.5s,根據(jù)題意有601592tt=2T=2T,所以周期T=59=2.29s。根據(jù)單擺的周