2019年高考物理一輪總復(fù)習(xí) 實(shí)驗(yàn)、探究 單擺的周期與擺長(zhǎng)的關(guān)系課時(shí)作業(yè) 新人教版選修3-41在“用單擺測(cè)重力加速度”的實(shí)驗(yàn)中，下列說法正確的是() A要求擺線長(zhǎng)度適當(dāng)，在擺動(dòng)過程中不會(huì)伸縮，且質(zhì)量很小 B用秒表測(cè)出單擺完成一次全振動(dòng)的時(shí)間，這就是單擺振動(dòng)的周期；反復(fù)測(cè)三次，在算出測(cè)得周期的平均值 C用刻度尺測(cè)量擺長(zhǎng)時(shí)，擺長(zhǎng)下端應(yīng)從球心算起，量到懸點(diǎn)處 D測(cè)量周期T時(shí)，從擺球經(jīng)過平衡位置時(shí)開始計(jì)時(shí)2針對(duì)用單擺測(cè)重力加速度的實(shí)驗(yàn)，下面各種對(duì)實(shí)驗(yàn)誤差的影響的說法中正確的是() A在擺長(zhǎng)和時(shí)間的測(cè)量中，時(shí)間的測(cè)量對(duì)實(shí)驗(yàn)誤差影響較大 B在擺長(zhǎng)和時(shí)間的測(cè)量中，長(zhǎng)度的測(cè)量對(duì)實(shí)驗(yàn)誤差影響較大 C將振動(dòng)次數(shù)n記為(n1)，測(cè)算出的g值比當(dāng)?shù)氐墓J(rèn)值偏大 D將擺線長(zhǎng)當(dāng)作擺長(zhǎng)，未加擺球的半徑測(cè)算出的g值比當(dāng)?shù)氐墓J(rèn)值偏大3為了提高周期的測(cè)量精度，下列哪些做法是可取的() A用秒表直接測(cè)量一次全振動(dòng)的時(shí)間 B用秒表測(cè)30次至50次全振動(dòng)的時(shí)間，計(jì)算出平均周期 C在平衡位置啟動(dòng)秒表計(jì)時(shí)和結(jié)束計(jì)時(shí) D在最大位移處啟動(dòng)秒表計(jì)時(shí)和結(jié)束計(jì)時(shí)4在做“探究單擺的周期與擺長(zhǎng)的關(guān)系”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)構(gòu)精確度有利的是() A適當(dāng)加長(zhǎng)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5某同學(xué)利用單擺測(cè)定當(dāng)?shù)刂亓铀俣?，發(fā)現(xiàn)單擺靜止時(shí)擺球重心在球心的正下方，他仍將從懸點(diǎn)到第5題圖球心的距離當(dāng)作擺長(zhǎng)L，通過改變擺線的長(zhǎng)度，測(cè)得6組L和對(duì)應(yīng)的周期T，畫出LT2圖線，然后在圖線上選取A、B兩個(gè)點(diǎn)，坐標(biāo)如圖所示他采用恰當(dāng)?shù)臄?shù)據(jù)處理方法，則計(jì)算重力加速度的表達(dá)式應(yīng)為g_.請(qǐng)你判斷該同學(xué)得到的實(shí)驗(yàn)結(jié)果與擺球重心就在球心處的情況相比，將_(填“偏大”、“偏小”或“相同”)6兩個(gè)同學(xué)利用假期分別去參觀北京大學(xué)和南京大學(xué)的物理實(shí)驗(yàn)室，各自在那里利用先進(jìn)的DIS系統(tǒng)較準(zhǔn)確地探究了“單擺的周期T與擺長(zhǎng)L的關(guān)系”，他們通過校園網(wǎng)交換實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，并由計(jì)算機(jī)繪制了T2L圖象，如圖甲所示，去北大的同學(xué)所測(cè)實(shí)驗(yàn)結(jié)果對(duì)應(yīng)的圖線是_(選填“A”或“B”)另外，在南大做探究的同學(xué)還利用計(jì)算機(jī)繪制了兩種單擺的振動(dòng)圖象(如圖乙)，由圖可知，兩單擺擺長(zhǎng)之比_.甲乙第6題圖7下表是用單擺測(cè)定重力加速度實(shí)驗(yàn)中獲得的有關(guān)數(shù)據(jù)：擺長(zhǎng)l(m)0.50.60.81.1周期T2(s2)2.02.43.24.4(1)利用上述數(shù)據(jù)，在如圖所示的坐標(biāo)系中描繪出lT2圖象第7題圖(2)利用圖象，取T24.2 s2時(shí)，l_m重力加速度g_m/s2.8如圖所示，某同學(xué)采用雙線擺和光電計(jì)數(shù)器測(cè)量重力加速度已知每根懸線長(zhǎng)l，兩懸點(diǎn)間相距為s，金屬小球半徑為r，AB為光電計(jì)數(shù)器第8題圖現(xiàn)將小球垂直于紙面向外拉動(dòng)，使懸線偏離豎直方向一個(gè)較小的角度并由靜止釋放，同時(shí)啟動(dòng)光電計(jì)數(shù)器，當(dāng)小球第一次經(jīng)過圖中虛線(光束)位置O時(shí)，由A射向B的光束被擋住，計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)一次，顯示為“1”，同時(shí)由零開始計(jì)時(shí)，而后每當(dāng)小球經(jīng)過O點(diǎn)時(shí)，計(jì)數(shù)器都要計(jì)數(shù)一次當(dāng)計(jì)數(shù)器上顯示的計(jì)數(shù)次數(shù)剛好為n時(shí)，計(jì)數(shù)器都要計(jì)數(shù)一次當(dāng)計(jì)數(shù)器上顯示的計(jì)數(shù)次數(shù)剛好為n時(shí)，計(jì)時(shí)時(shí)間為t.由此可知雙線擺的振動(dòng)周期T為_；計(jì)算重力加速度g時(shí)，雙線擺的等效擺長(zhǎng)L為_；最后依據(jù)公式g_，代入周期T和等效擺長(zhǎng)L的值即可求出重力加速度9在“用單擺測(cè)重力加速度”的實(shí)驗(yàn)中，第9題圖(1)某同學(xué)的操作步驟為：a取一根細(xì)線，下端系住直徑為d的金屬小球，上端固定在鐵架臺(tái)上b用米尺量得細(xì)線長(zhǎng)度lc用擺線偏離豎直方向5位置釋放小球d用秒表記錄小球完成n次全振動(dòng)的總時(shí)間t，得到周期Tt/ne用公式g計(jì)算重力加速度按上述方法得出的重力加速度值與實(shí)際值相比_ (填“偏大”、“相同”或“偏小”)(2)已知單擺在任意擺角時(shí)的周期公式可近似為TT0，式中T0為擺角趨近于0時(shí)的周期，a為常數(shù)為了用圖象法驗(yàn)證該關(guān)系式，需要測(cè)量的物理量有_；若某同學(xué)在實(shí)驗(yàn)中得到了如圖所示的圖線，則圖象中的橫軸表示_10在“用單擺測(cè)定重力加速度”的實(shí)驗(yàn)中(1)測(cè)擺長(zhǎng)時(shí)，若正確測(cè)出懸線長(zhǎng)l和擺球直徑d；則擺長(zhǎng)為_；(2)測(cè)周期時(shí)，當(dāng)擺球經(jīng)過_位置時(shí)開始計(jì)時(shí)并數(shù)1次，測(cè)出經(jīng)過該位置N次(約60100次)的時(shí)間為t，則周期_此外，請(qǐng)你從下列器材中選用所需器材，再設(shè)計(jì)一個(gè)實(shí)驗(yàn)，粗略測(cè)出重力加速度g，并參照示例填寫下表(示例的方法不能再用)A天平；B.刻度尺；C.彈簧秤；D.電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器；E.帶夾子的重錘；F.紙帶；G.導(dǎo)線若干；H.鐵架臺(tái)；I.低壓交流電源；J.低壓直流電源；K.小車；L.螺旋測(cè)微器；M.斜面(高度可調(diào)，粗糙程度均勻)第10題圖所選器材(只填器材序號(hào))簡(jiǎn)述實(shí)驗(yàn)方法(不要求寫出具體步驟)示例B、D、E、F、G、H、J安裝儀器，接通電源，讓紙帶隨重錘豎直下落用刻度尺測(cè)出所需數(shù)據(jù)，處理數(shù)據(jù)，得出結(jié)果實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)11.在“用單擺測(cè)定重力加速度”的實(shí)驗(yàn)中：(1)某同學(xué)分別選用四種材料不同、直徑相同的實(shí)心球做實(shí)驗(yàn)，各組實(shí)驗(yàn)的測(cè)量數(shù)據(jù)如下若要計(jì)算當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣戎担瑧?yīng)選用第_組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù).組別擺球材料擺長(zhǎng)L/m最大擺角全振動(dòng)次數(shù)N/次1銅0.4015202鐵1.005503鋁0.4015104木1.00550(2)甲同學(xué)選擇了合理的實(shí)驗(yàn)裝置后，測(cè)量出幾組不同擺長(zhǎng)L和周期T的數(shù)值，畫出如圖T2L圖象中的實(shí)線OM，并算出圖線的斜率為k，則當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣萭_.第11題圖(3)乙同學(xué)也進(jìn)行了與甲同學(xué)同樣的實(shí)驗(yàn)，但實(shí)驗(yàn)后他發(fā)現(xiàn)測(cè)量擺長(zhǎng)時(shí)忘了加上擺球的半徑，則該同學(xué)做出的T2L圖象為() A虛線，不平行OM B虛線，平行OM C虛線，平行OM D虛線，不平行OM課時(shí)作業(yè)(五十)實(shí)驗(yàn)、探究：?jiǎn)螖[的周期與擺長(zhǎng)的關(guān)系1.AD【解析】 由實(shí)驗(yàn)原理易知A、D正確，單擺周期通常要測(cè)量50次全振動(dòng)的時(shí)間，然后取平均而得到，而小球半徑是用卡尺來測(cè)量2.AC【解析】 對(duì)于單擺測(cè)重力加速度的實(shí)驗(yàn)，重力加速度的表達(dá)式由于與周期是平方關(guān)系，它若有誤差，在平方后會(huì)更大，所以時(shí)間的測(cè)量影響更大些，A對(duì)另外，如果振動(dòng)次數(shù)多數(shù)了一次，會(huì)造成周期的測(cè)量值變小，重力加速度測(cè)量值變大，C也對(duì)；若當(dāng)擺長(zhǎng)未加小球的半徑，將使擺長(zhǎng)的測(cè)量值變小，g值變小D項(xiàng)錯(cuò)3.BC【解析】 為了提高精確度應(yīng)測(cè)3050次全振動(dòng)的時(shí)間，且在平衡位置開始計(jì)時(shí)和結(jié)束計(jì)時(shí)，B、C正確4.AC【解析】 為了提高測(cè)量結(jié)果的精度有利的做法是擺線不能過短，擺球體積不能太大，單擺偏離平衡位置的角度不能超過10，應(yīng)用累積法測(cè)周期，AC對(duì)5.相同【解析】 由公式T2 易推出g而當(dāng)L改變時(shí)，L不變，g也不變6.B【解析】 根據(jù)T2，T2，根據(jù)圖象可知kA>kB，則gA<gB，由于北京地區(qū)比南京地區(qū)的重力加速度大，則北大同學(xué)測(cè)的是圖線B.由圖乙，Tas，Tb2S，兩單擺擺長(zhǎng)之比.7.(1)如圖所示(2)1.052【解析】 (1)做圖如圖所示；(2)讀圖知T24.2S2時(shí)，L1.05 m，重力加速度g422.第7題圖8.r第8題圖【解析】 注意計(jì)數(shù)器開始計(jì)時(shí)以后，每?jī)纱谓?jīng)過平衡位置才算一個(gè)周期，T，等效擺長(zhǎng)如圖，所以Llrr，g9.(1)偏小(2)T(或t、n)，T【解析】 (1)單擺的擺長(zhǎng)Ll，本題中用線長(zhǎng)l代替擺長(zhǎng)L，從而使得重力加速度的測(cè)量值偏小(2)因要驗(yàn)證T與的關(guān)系，所以需要測(cè)量周期T(也可測(cè)t和n，Tt/n)和擺角，由于該圖線在橫軸上的截距大于零，結(jié)合題意知，圖像中的橫軸表示T.10.(1)l(2)平衡；所選器材(只填器材序號(hào))簡(jiǎn)述實(shí)驗(yàn)方法(不要求寫出具體步驟)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)A、C、E用彈簧秤稱出帶夾子重錘的重力大小G，再用天平測(cè)出其質(zhì)量m，則gG/m.或?qū)嶒?yàn)設(shè)計(jì)B、D、F、G、I、K、M安裝儀器，接通電源，讓紙帶隨小車一起沿斜面下滑用該度尺測(cè)出所需數(shù)據(jù).改變斜面高度再測(cè)一次，利用兩次數(shù)據(jù)，由牛頓第二定律算出結(jié)果【解析】 單擺的擺長(zhǎng)是從懸線的懸掛點(diǎn)到小球重心的距離，題中小球視為質(zhì)量分布均勻，故擺長(zhǎng)為： l；測(cè)定周期時(shí)，擺球在最低處平衡位置速度最大，因此應(yīng)從最低位置開始計(jì)時(shí)并計(jì)數(shù)N次，則小球完成了次全振動(dòng)，故其周期T.測(cè)重力加速度的方法有多種，其中一種用斜面和打點(diǎn)計(jì)時(shí)器由牛頓第二定律來測(cè)，方法見答案11.(1)2(2)(3)B【解析】 (1)本實(shí)驗(yàn)應(yīng)選擇細(xì)、輕又不宜伸長(zhǎng)的線，長(zhǎng)度一般在1m左右；小球應(yīng)選用直徑較小、密度較大的金屬球；單擺的最大擺角不能超過5； 振動(dòng)次數(shù)N應(yīng)該在30次到50次之間比較四種材料，只有第2組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)合適(2)根據(jù)圖象可知，kT2/l，又因?yàn)閱螖[的周期公式T2，可得g42 .(3)由g42，可得k(常數(shù))，所以k，可見，若錯(cuò)把擺線長(zhǎng)作為擺長(zhǎng)，根據(jù)所得數(shù)據(jù)連成的直線的斜率是不變的；若乙同學(xué)錯(cuò)把擺線長(zhǎng)作為擺長(zhǎng)，那么記錄的周期T所對(duì)應(yīng)的擺長(zhǎng)偏小，即在題圖中，取周期T相同時(shí)，乙同學(xué)描出的點(diǎn)偏左，據(jù)此可知，該同學(xué)做出的T2L圖象應(yīng)該為虛線.本題答案為B.