2014高考物理一輪復(fù)習(xí)試驗(yàn)十二探究單擺運(yùn)動(dòng)用單擺測定精

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)十二究單擺運(yùn)動(dòng)用單擺測定重力加速度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)，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測量擺長時(shí)，把懸掛狀態(tài)的擺線長當(dāng)成擺長測量周期時(shí)，當(dāng)擺球通過平衡位置時(shí)啟動(dòng)秒表，動(dòng)口表，讀出經(jīng)歷的時(shí)間為 t,并由計(jì)算式測得的重力加速度數(shù)值明顯大( )此后擺球第30次通過平衡位置時(shí)制tT口300000開始擺動(dòng)時(shí)振幅過小所用擺球的質(zhì)量過大解析:由 T口2n\；'：得g口^Tf，造成 g偏大的原因一是 100,00 T偏小，因此A錯(cuò)B對口振幅過小和擺球質(zhì)量過大對實(shí)驗(yàn)結(jié)果沒有影響口答案： B2．在做“用單擺測定重力加速度”的實(shí)驗(yàn)中,有人提出以下幾點(diǎn)建議,其中對提高測量結(jié)果精度有利的是 ( )A1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?口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)的周期適當(dāng)10°的條件下,擺球的空間位置變化較適當(dāng)10°的條件下,擺球的空間位置變化較加長擺線長度有利于把擺球看成質(zhì)點(diǎn),在擺角小于0,便于觀察，選項(xiàng) A對口擺球體積越0,所受空氣阻力越0,對質(zhì)量相同的擺球其影響越0,選項(xiàng)B錯(cuò)皿有在小角度的情形下，口擺的周期才滿足驗(yàn)采用累積法測量周期,若僅測量一次全振動(dòng),由于球過平衡位置時(shí)速度較0,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0,選項(xiàng)D錯(cuò)口答案： AC3．如圖所示,甲、乙、丙、丁四個(gè)單擺的擺長均為1,四個(gè)小球質(zhì)量均為 mQ單擺甲放0000,周期為T甲；單擺乙放在以加速度 a向下加速運(yùn)動(dòng)的電梯中，帶正電,放在勻強(qiáng)磁場B0,00DT丙；單擺口帶正電，放在勻強(qiáng)電場周期為T乙；單擺丙E0,00DT??；分別求出它們的周期．則下列說法正確的是A．B．C．D．T甲T甲T乙T丁>T>T>T[T>T>T>T甲>T乙丙乙丁DT〉T解析：由題意知>T甲2n\；心乙處在加速下降的電梯中，lg口a；口處在2n"\Jl；口處在電場中，等效重力加速度qE2n"\Jl；口處在電場中，等效重力加速度qEg‘口go-m，ooT丁D2nAy］綜上所述有T乙>T甲DT丙〉丁丁口勻強(qiáng)磁場中，所受洛倫茲力始終沿繩方向，對單擺周期無影響，97.50cm,擺球直J797.50cm,擺球直J716151450次所用的時(shí)間如圖所示．則：答案：C4．某同學(xué)在“用單擺測定重力加速度”的實(shí)驗(yàn)中，先測得擺線長為徑為2.00cm,然后用秒表記錄了單擺振動(dòng)⑴該擺擺長為cm,秒表的示數(shù)為 ；(2)如果他測得的 g值偏小，可能的原因是 ( )A□測擺線長時(shí)擺線拉得過緊B1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)，秒表過口按下D1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lDl'Od/2,知lD98.50cmD0.9850m,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tD短口讀數(shù)(t1)O長針口數(shù)(t)D3D30sO 9.8sD99.82s,同時(shí)可求得周期T.(2)通過4n2IT2，可知g偏小的可能原因有二：一是擺長l的測量值偏小，即測量值小于實(shí)際值，可知A錯(cuò)，B正確；二是周期T的測量值偏大，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 皿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定重力加速度的實(shí)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口實(shí)驗(yàn)步驟是AW塊用細(xì)尼龍線系好，結(jié)點(diǎn)為 MO尼龍線的上端固定于 。點(diǎn)B□用刻度尺測量 OM間尼龍線的長度 L作為擺長?石塊拉開一個(gè)大約 a130°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)，測出 30次全振動(dòng)的總時(shí)間 t,由 T口t/30得出周期E口改變 OM間尼龍線的長度，再做幾次實(shí)驗(yàn)，記下相應(yīng)的 L和T2n理求出多次實(shí)驗(yàn)中測得的 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口(亍)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？⑵該同學(xué)用OM的長作為擺長，這樣做引起的系統(tǒng)誤差將使重力加速度的測量值比真實(shí)值偏大還是偏??？你認(rèn)為用何方法可以解決擺長無法準(zhǔn)確測量的困難？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，再取平均值口⑵用OM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，故擺長L偏小叫據(jù) T口2n”\[,g口^T^.故測量值比真實(shí)值偏小口可以用改變擺長的方L :1L口△l 4n2^l法口如 T口2n\；g,T‘口2n\；g，測出 △l.則g口T‘叫T2.6口將一單擺裝置豎直掛于某一深度 h(未知)且開口向下的小筒中 (單口的下部分露于筒外)，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， 測量出口的下端口到擺球球心的距離 1,并通過改變l而測出對應(yīng)的周期 T,再以 T2為縱軸、 lDODOOOODODO, 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铀俣瓤?(取n2口9.86)(1)如果實(shí)驗(yàn)中所得到的l關(guān)系圖象如圖乙所示，那么正確的圖象應(yīng)是//cma、b、c中的．(2)由圖象可知，小筒的深度m,當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣萴/s2.(2)由圖象可知，小筒的深度m,當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣萴/s2.解析：(1)由單擺周期公式T口2n"\Jg可得4n2T2口-g_L,04n2L口l口h,所以 T2口一g-Q口4n2 4n2h),即 T2口-g_lD_g-h,ODDODO a.(2)由圖象知4n2h4(2)由圖象知4n2h4ngD1.20,g2一口1.20■^，得g口n2D9.86m/s2,hD0.30m.答案：(1)a(2)0.309.867112012?川模擬 ］在“用單擺測定重力加速度”的實(shí)驗(yàn)中，為防止擺球在擺動(dòng)過程中形成“圓錐擺”,實(shí)驗(yàn)中采用了如圖甲所示的雙線擺．測出擺線長度為 L,線與水平橫桿夾角為e,擺球半徑為r.若測出擺動(dòng)的周期為T,則此地重力加速度為；某同學(xué)用10分度的游標(biāo)卡尺測量擺球的直徑時(shí),主尺和游標(biāo)如圖乙所示,則擺球的半徑解析：單擺的擺長為4n2LsineDrD T2mm.lDLsineD.由圖知擺球的半徑r,由周期公式12口16.0mmD2n g,此地的重力加速度為8.0mm.R隨時(shí)光敏電阻激光光源接自動(dòng)記錄儀、R隨時(shí)光敏電阻激光光源接自動(dòng)記錄儀、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1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