《2020春高中人教版物理选修3-4课后课时作业：第十一章实验：用单摆测定重力加速度》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2020春高中人教版物理选修3-4课后课时作业：第十一章实验：用单摆测定重力加速度（9页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、实验 用单摆测定重力加速度 1 在 用单摆测定重力加速度 时 某同学用同一套实验装置 用同样的 步骤进行实验 但所测得的重力加速度总是偏大 其原因可能是 A 测定周期时 振动次数少数了一次 B 测定周期时 振动次数多数了一次 C 摆球的质量过大 D 计算摆长时 只考虑悬线的长度 没有加上小球的半径 答案 B 解析 由计算 g 的公式 g 可知 如果振动次数多数了一次 则 T 偏小 4 2l T2 g 就会偏大 A 错误 B 正确 摆球的质量过大 不影响单摆的周期与摆长 所 以不影响测得的重力加速度 C 错误 计算摆长时 没有加上小球的半径 则 l 偏小 求得的 g 偏小 D 错误 2 多选 在
2、做 用单摆测定重力加速度 的实验中 以下几点建议中对提高 测量结果精确度有利的是 A 适当加长摆线 B 质量相同 体积不同的摆球 应选用体积较大的 C 单摆偏离平衡位置的角度不能太大 D 当单摆经过平衡位置时开始计时 经过一次全振动后停止计时 用此时 间间隔作为单摆振动的周期 答案 AC 解析 适当加长摆线有利于摆长的测量 使相对误差减小 另外有利于控制 摆角不过大 A 正确 质量相同 体积不同的摆球 应选用体积较小的 以减小 摆动过程中空气阻力的影响 B 错误 单摆偏离平衡位置的角度不能太大 若偏 角太大 单摆的运动就不能看做简谐运动 C 正确 经过一次全振动后停止计时 所测时间偶然误差过大
3、 应测量多次全振动的时间再求平均值 以减小偶然误差 D 错误 3 在 用单摆测定重力加速度 的实验中 实际上要改变摆长 重做几次 实验 进行多次测量 再求 g 的平均值 下表是甲 乙两个同学设计的记录计算 表 你认为正确的是 A 只能是甲 B 只能是乙 C 甲 乙均可 D 甲 乙均不可 答案 B 解析 一个摆长对应着一个周期 不同摆长或不同的周期取平均值没有物理 意义 在一次实验中可以重复测量摆长和周期 但摆长不能变 变了摆长就是另 一次实验 这里因为可以通过摆长改变周期 进而得到重力加速度 同一个摆长 只需做一组实验即可 故只有乙同学设计的表是正确的 B 正确 4 在 用单摆测定重力加速度
4、的实验中 供选用的器材和操作有 A 带夹子的铁架台 B 带小孔的实心木球 C 带小孔的实心钢球 D 秒表 E 长约 1 m 的细线 F 长约 10 cm 的细线 G 毫米刻度的米尺 H 游标卡尺 I 螺 旋测微器 J 天平 K 为便于改变摆长 可将摆线的一头绕在铁架台上的圆杆上 以代替铁夹 L 摆线上端固定 即用铁夹夹紧 为使实验误差较小 应选用的器材和操作有 答案 ACDEGHL 解析 单摆振动时 要求空气阻力远小于摆球的重力 这样 在摆球外形一 样大小时 摆球密度越大 越符合这种要求 故选用小钢球而不选木球 又因为 要求单摆接近理想模型 即用无质量不可伸缩的线拴一质点 所以线的长度应远 大
5、于摆球直径 且长线有利于控制摆角不过大 故选长 1 m 的细线 而不用长 0 1 m 的细线 实验过程中要用铁夹夹紧摆线上端进行固定 以保证摆动时摆长 不变 实验过程中要测量摆长和周期 摆长等于摆线长与小球半径之和 故还需 选用毫米刻度的米尺 游标卡尺和秒表 应选用 A C D E G H L 5 在 用单摆测定重力加速度 的实验中 某实验小组在测量单摆的周期 时 从单摆运动到最低点开始计时 且记数为 1 到第 n 次经过最低点所用的时 间为 t 在测量单摆的摆长时 先用毫米刻度尺测得悬挂摆球后的摆线长为 l 再 用游标卡尺测得摆球的直径为 d 1 该单摆的摆长为 2 该单摆的周期为 3 用上
6、述物理量的符号写出求重力加速度的一般表达式 g 4 实验结束后 某同学发现他测得的重力加速度的值总是偏大 其原因可能 是下述原因中的 A 单摆的悬点未固定紧 振动中出现松动 使摆线增长了 B 把 n 次摆动的时间误记为 n 1 次摆动的时间 C 以摆线长作为摆长来计算 D 以摆线长与摆球的直径之和作为摆长来计算 答案 1 l 2 d 2 2t n 1 3 4 BD n 1 2 2 2l d 2t2 解析 1 单摆的摆长为悬点到摆球重心的距离 即为 l d 2 2 到第 n 次经过最低点所用的时间内的周期数为 该单摆的周期为 T n 1 2 2t n 1 3 由单摆周期公式 得 T 2 联立解得
7、 g l d 2 g n 1 2 2 2l d 2t2 4 若单摆的悬点未固定紧 振动中出现松动 使摆线增长了 测量的周期增 大 则 t 增大 由此可知 测得的重力加速度的值偏小 A 错误 若把 n 次摆动 的时间误记为 n 1 次摆动的时间 由 g 可知测得的重力加速 n 1 2 2 2l d 2t2 度的值偏大 B 正确 若以摆线长作为摆长来计算 由 g 可知 n 1 2 2 2l d 2t2 测得的重力加速度的值偏小 C 错误 若以摆线长与摆球的直径之和作为摆长来 计算 由 g 可知测得的重力加速度的值偏大 D 正确 n 1 2 2 2l d 2t2 6 在做 用单摆测定重力加速度 的实
8、验时 用摆长 l 和周期 T 计算重力加 速度的公式是 g 若已知摆球直径为 2 00 cm 让刻度尺的零点对准摆 线的悬点 摆线竖直下垂 如图甲所示 则单摆摆长是 m 若测定了 40 次全振动的时间如图乙中秒表所示 则秒表读数是 s 单摆摆动周期是 s 为了提高测量精度 需多次改变 l 值 并测得相应的 T 值 现将测得的六组 数据标示在以 l 为横坐标 以 T2为纵坐标的坐标系上 即图丙中用 表示的点 则 1 单摆做简谐运动应满足的条件是 2 试根据图丙中给出的数据点作出 T2和 l 的关系图线 根据图线可求出 g m s2 结果取两位有效数字 答案 0 8750 75 2 1 88 4
9、2l T2 1 单摆的最大偏角 5 2 图见解析 9 9 或 9 8 解析 由 T 2 可知 g l g 4 2l T2 由题图甲可知 摆长 l 88 50 1 00 cm 87 50 cm 0 8750 m 秒表的读数 t 60 s 15 2 s 75 2 s 所以 T 1 88 s t 40 1 单摆做简谐运动的条件是单摆的最大偏角 5 2 把在一条直线上的点连在一起 误差较大的点平均分布在直线的两侧 如 图 则直线斜率 k T2 l 由 g 可得 g 9 9 m s2 结果为 9 8 m s2也正确 4 2 l T2 4 2 k 7 在 用单摆测定重力加速度 的实验中 由单摆做简谐运动的
10、周期公式 可得到 g 只要测出多组单摆的摆长 l 和运动周期 T 作出 T2 l 图象 就可 4 2l T2 以求出当地的重力加速度 理论上 T2 l 图象是一条过坐标原点的直线 某同学根 据实验数据作出的图象如图所示 1 造成图象不过坐标原点的原因可能是 2 由图象求出的重力加速度 g m s2 取 2 9 87 答案 1 测摆长时漏掉了摆球半径 2 9 87 解析 1 既然所画 T2 l 图象与纵坐标有正截距 这就表明 l 的测量值与真实 值相比偏小了 原因可能是测摆长时漏掉了摆球半径 2 图象的斜率 k 4 则 g 9 87 m s2 4 2 g 4 2 k 8 有两个同学利用假期分别去
11、参观北大和南大的物理实验室 各自在那里 利用先进的 DIS 系统较准确地探究了 单摆的周期 T 与摆长 l 的关系 他们通 过校园网交换实验数据 并由计算机绘制了 T2 l 图象 如图甲所示 去北大的同 学所测实验结果对应的图线是 填 A 或 B 另外 在南大做探究的同 学还利用计算机绘制了 a b 两个摆球的振动图象 如图乙 由图可知 两单摆摆 长之比 la lb 答案 B 4 9 解析 由单摆的周期公式 T 2 得 T2 l 即 T2 l 图象的斜率 k l g 4 2 g 4 2 g 重力加速度越大 斜率越小 我们知道北京的重力加速度比南京的大 所以去北 大的同学所测实验结果对应的图线是
12、 B 从题图乙可以得出 Tb 1 5Ta 由单摆 的周期公式得 Ta 2 Tb 2 联立解得 la g lb g la lb 4 9 9 根据单摆周期公式 T 2 可以通过实验测量当地的重力加速度 如 l g 图甲所示 将细线的上端固定在铁架台上 下端系一小钢球 就做成了单摆 1 用游标卡尺测量小钢球直径 示数如图乙所示 读数为 mm 2 以下是实验过程中的一些做法 其中正确的有 a 摆线要选择细些的 伸缩性小些的 并且尽可能长一些 b 摆球尽量选择质量大些 体积小些的 c 为了使摆的周期大一些 以方便测量 开始时拉开摆球 使摆线偏离平 衡位置有较大的角度 d 拉开摆球 使摆线偏离平衡位置的角
13、度大于 5 度 在释放摆球的同时开 始计时 当摆球回到开始位置时停止计时 此时间间隔 t 即为单摆周期 T e 拉开摆球 使摆线偏离平衡位置的角度不大于 5 度 释放摆球 当摆球 振动稳定后 从平衡位置开始计时 记下摆球做 50 次全振动所用的时间 t 则 单摆周期 T t 50 答案 1 18 6 2 abe 解析 1 根据游标卡尺读数规则 游标卡尺的读数 18 mm 6 0 1 mm 18 6 mm 2 摆线要选择细些的 可减小其自身重力和空气阻力对实验的影响 选择伸 缩性小些的 保证摆长不变 并且尽可能长一些 使在合适的振幅下 摆角较小 故 a 正确 摆球尽量选择质量大些 体积小些的 可
14、减小空气阻力的影响 b 正 确 在最大摆角不大于 5 时 单摆的周期与摆角和振幅的大小无关 c 错误 拉 开摆球 使摆线偏离平衡位置不大于 5 在摆球通过平衡位置的同时开始计时 测量单摆做 50 次全振动所用的时间 t 则单摆周期 T d 错误 e 正确 t 50 10 将一单摆装置竖直悬挂于某一深度为 h 未知 且开口向下的小筒中 单摆 的下部分露于筒外 如图甲所示 将悬线拉离平衡位置一个小角度后由静止释放 设单摆摆动过程中悬线不会碰到筒壁 如果本实验的长度测量工具只能测量出筒 的下端口到摆球球心的距离 L 并通过改变 L 而测出对应的摆动周期 T 再以 T2 为纵轴 L 为横轴作出函数关系
15、图象 那么就可以通过此图象得出小筒的深度 h 和当地的重力加速度 g 1 测量单摆的周期时 某同学在摆球某次通过最低点时 按下停表开始计时 同时数 1 当摆球第二次通过最低点时数 2 依此法往下数 当他数到 59 时 按表停止计时 读出这段时间 t 则该单摆的周期为 A B C D t 29 t 29 5 t 30 t 59 2 如果实验中所得到的 T2 L 关系图象如图乙所示 那么真正的图象应该是 a b c 中的 3 由图象可知 小筒的深度 h m 当地重力加速度 g m s2 答案 1 A 2 a 3 0 3 9 86 解析 1 这段时间 t 含有 58 个 半周期 即 29 个周期 则该单摆的周期 为 A 正确 t 29 2 摆线在筒内部分的长度为 h 由 T 2 得 T2 L h 可知 L h g 4 2 g 4 2 g T2 L 的关系图象为 a 3 将 T2 0 L 30 cm 代入 T2 L h 可得 h 30 cm 0 3 m 将 4 2 g 4 2 g T2 1 20 s2 L 0 h 0 3 m 代入 T2 L h 可求得 g 2 m s2 9 86 4 2 g 4 2 g m s2
