高三物理一轮复习 7.4 实验用单摆测定重力加速度练习题

1.(2010年天水一中)在用单摆测重力加速度的实验中:用摆线长为L、摆球直径为2r的单摆测定本地的重力加速度,测得这架单摆完成N次全振动用去时间t,那么,本地的重力加速度g=__________________.某同学用该式求重力加速度,在计算摆长时,只测了摆线长而没有将摆球半径计算在内,最后求得的g值将比真实值________.(填“偏大”或“偏小”)

4π2N2(L+r)

【答案】 g= 偏小

r22.(2010年石家庄二中)(1)对于高中物理实验中的几个实验的描述中,正确的是________.

A.在“用单摆测定重力加速度”实验中,采用累积法测量单摆周期的目的是为了减小测量误差

B.在“研究匀变速直线运动”的实验中,打点计时器在纸带上打点的周期与所用交变电流的周期相同

C.在利用重锤自由下落做“验证机械能守恒定律”的实验中,必须测量重锤的质量 D.在“验证动量守恒定律”的实验中,必须直接测量小球的质量和速度

(2)在用单摆测定重力加速度的实验中,测得摆线的长度为L0、摆球的直径为d,实验时用拉力传感器测得摆线的拉力F随时间t变化的图象如上图所示,由图可得重力加速度的表达式g=______________.

?L0+d?2??

【答案】 (1)ABC (2)π2 24t0

3.某同学在“用单摆测定重力加速度”的实验中,先测得摆线长为97.50 cm,摆球直径为2.00 cm,然后用秒表记录了单摆振动50次所用的时间如下图所示,则:

(1)该摆摆长为________cm,秒表的示数为________. (2)如果他测得的g值偏小,可能的原因是( ) A.测摆线长时摆线拉得过紧

B.摆线上端未牢固地系于悬点,振动中出现松动,使摆线长度增加了 C.开始计时时,秒表过迟按下

D.实验中误将49次全振动数为50次

【解析】 (1)由摆长公式l=l′+d/2,知l=98.50 cm,由秒表的读数方法,可求得单摆振动50次所用的时间t=短针读数(t1)+长针读数(t2)=3×30 s+9.8 s=99.8 s,同时可求得周期T.

4π2l

(2)通过g=2,可知g偏小的可能原因有二:一是摆长l的测量值偏小,即测量值小

T于实际值,可知A错,B正确;二是周期T的测量值偏大,如开始计时时,过早按下秒表;停止计时时,过迟按下秒表;误把n+1次全振动数为n次等等.由此可知C、D选项皆错,故正确答案为B.

【答案】 (1)98.50 99.8 s (2)B

4.(2009年台州模拟)在“探究单摆周期与摆长的关系”的实验中,关于摆长和周期的测量,下列说法正确的是( )

A.摆长等于摆线长度加上球的直径

B.测量周期时只要测量一次全振动的时间 C.测量时间应从摆球经过平衡位置时开始计时 D.测量时间应从摆球经过最高点时开始计时

实验中,某同学测定了在不同摆长时的周期,数据如下表所示: 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0 摆长l/m 1.42 1.57 1.67 1.80 1.91 2.01 周期T/s 根据上表数据,为了直观地反映l和T间的关系,他在T-l坐标系中根据此表描点后发现T、l间不是正比关系,而好像是T2∝l的关系,请讲一讲你如何进一步验证这一猜想是否正确?(文字力求简洁、清楚,写出要点即可)______________.

【解析】 单摆的摆长等于线长加小球的半径.故A错;测量周期时应测出30~50次全振动的时间求平均值,故B错;为减少测量误差,应该从摆球经过平衡位置时开始计时,故D错,C正确.

【答案】 C 可以根据表中的T值计算出相应的T2值填入表中,画出对应的T2-l图象.如果所描出的点很接近在一条过原点的直线上,就可以确认T2∝l关系成立.

5.在“用单摆测定重力加速度”的实验中,测得单摆摆角小于5°,完成n次全振动的时间为t,用毫米刻度尺测得摆线长为L,用螺旋测微器测得摆球直径为d.

(1)用上述物理量的符号写出重力加速度的一般表达式g=________. (2)从上图可知,摆球直径d的读数为________mm.

(3)实验中有个同学发现他测得重力加速度的值偏大,其原因可能是( ) A.悬点未固定紧,振动中出现松动,使摆线增长了 B.单摆所用摆球质量太大

C.把n次全振动时间误当成(n+1)次全振动时间 D.以摆线长作为摆长来计算

【解析】 单摆的摆长为l=L+d/2,完成n次振动的时间为t,振动的周期T=t/n,代

dL+?4π2n2??2? l入单摆的周期公式T=2π中,整理可得g=,读出螺旋测微器的示数为

gt2dL+?4π2n2??2?

5.980(±0.002均可);由推导出的公式g=可知,只有C答案正确.

t2dL+?4π2n2??2?【答案】 (1)

t2(2)5.980 (3)C 6.

某同学利用单摆测定当地重力加速度,发现单摆静止时摆球重心在球心的正下方,他仍将从悬点到球心的距离当做摆长L,通过改变摆线的长度,测得6组L和对应的周期T,画出L-T2图线,然后在图线上选取A、B两个点,坐标如右图所示.他采用恰当的数据处理方法,则计算重力加速度的表达式应为g=______.请你判断该同学得到的实验结果与摆球重心就在球心处的情况相比,将________.(填“偏大”、“偏小”或“相同”)

【解析】 设摆球重心在球心的正下方x处,则第一次测量时摆长L1′=L1+x,对应

L1+x

,第二次测量时摆长L2′=L2+x,对应周期T2=2πg

L2+x

,联立解g

周期T1=2π4π2(L1-L2)4π2(LB-LA)得g=,用图象法处理实验数据,则计算重力加速度的表达式应为g=,2222

T1-T2TB-TA实验结果与摆球重心就在球心处的情况相同.

4π2(LB-LA)【答案】 相同 2T2B-TA

7.

(2010年黄冈中学)学过单摆的周期公式以后,物理兴趣小组的同学们对钟摆产生了兴趣,老师建议他们先研究用厚度和质量分布均匀的长木条(如一把米尺)做成的摆(这种摆被称为复摆),如右图所示.让其在竖直平面内做小角度摆动,C点为重心,木条长为L,周期用T表示.

甲同学猜想:复摆的周期应该与木条的质量有关. 乙同学猜想:复摆的摆长应该是悬点到重心的距离L/2.

丙同学猜想:复摆的摆长应该大于L/2.理由是:若OC段看成细线,线栓在C处,C点以下部分的重心离O点的距离显然大于L/2.

为了研究以上猜想是否正确,同学们进行了下面的实验探索:

(1)把两个相同的长木条完全重叠在一起,用透明胶(质量不计)粘好,测量其摆动周期,发现与单个长木条摆动时的周期相同,重做多次仍有这样的特点.则证明了甲同学的猜想是______的(选填“正确”或“错误”).

(2)用T0表示木条长为L的复摆看成摆长为L/2单摆的周期计算值(T0=2π表示木条长为L复摆的实际周期测量值.计算与测量的数据如下表:

板长L(cm) 25 50 80 100 120 150 L/2),用Tg

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