届高考物理第一轮课时知识点检测49.docx
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届高考物理第一轮课时知识点检测49
课时作业(五十) 实验、探究:
单摆的周期与摆长的关系
1.在“用单摆测重力加速度”的实验中,下列说法正确的是( )
A.要求摆线长度适当,在摆动过程中不会伸缩,且质量很小
B.用秒表测出单摆完成一次全振动的时间,这就是单摆振动的周期;反复测三次,在算出测得周期的平均值
C.用刻度尺测量摆长时,摆长下端应从球心算起,量到悬点处
D.测量周期T时,从摆球经过平衡位置时开始计时
2.针对用单摆测重力加速度的实验,下面各种对实验误差的影响的说法中正确的是( )
A.在摆长和时间的测量中,时间的测量对实验误差影响较大
B.在摆长和时间的测量中,长度的测量对实验误差影响较大
C.将振动次数n记为(n+1),测算出的g值比当地的公认值偏大
D.将摆线长当作摆长,未加摆球的半径测算出的g值比当地的公认值偏大
3.为了提高周期的测量精度,下列哪些做法是可取的( )
A.用秒表直接测量一次全振动的时间
B.用秒表测30次至50次全振动的时间,计算出平均周期
C.在平衡位置启动秒表计时和结束计时
D.在最大位移处启动秒表计时和结束计时
4.在做“探究单摆的周期与摆长的关系”的实验中,有人提出以下几点建议,其中对提高测量结构精确度有利的是( )
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
5.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
第5题图
球心的距离当作摆长L,通过改变摆线的长度,测得6组L和对应的周期T,画出LT2图线,然后在图线上选取A、B两个点,坐标如图所示.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”)
6.两个同学利用假期分别去参观北京大学和南京大学的物理实验室,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________(选填“A”或“B”).另外,在南大做探究的同学还利用计算机绘制了两种单摆的振动图象(如图乙),由图可知,两单摆摆长之比
=________.
甲 乙
第6题图
7.下表是用单摆测定重力加速度实验中获得的有关数据:
摆长l(m)
0.5
0.6
0.8
1.1
周期T2(s2)
2.0
2.4
3.2
4.4
(1)利用上述数据,在如图所示的坐标系中描绘出l-T2图象.
第7题图
(2)利用图象,取T2=4.2s2时,l=________m.重力加速度g=________m/s2.
8.如图所示,某同学采用双线摆和光电计数器测量重力加速度.已知每根悬线长l,两悬点间相距为s,金属小球半径为r,AB为光电计数器.
第8题图
现将小球垂直于纸面向外拉动,使悬线偏离竖直方向一个较小的角度并由静止释放,同时启动光电计数器,当小球第一次经过图中虚线(光束)位置O时,由A射向B的光束被挡住,计数器计数一次,显示为“1”,同时由零开始计时,而后每当小球经过O点时,计数器都要计数一次.当计数器上显示的计数次数刚好为n时,计数器都要计数一次.当计数器上显示的计数次数刚好为n时,计时时间为t.由此可知双线摆的振动周期T为________;计算重力加速度g时,双线摆的等效摆长L为________;最后依据公式g=________,代入周期T和等效摆长L的值即可求出重力加速度.
9.在“用单摆测重力加速度”的实验中,
第9题图
(1)某同学的操作步骤为:
a.取一根细线,下端系住直径为d的金属小球,上端固定在铁架台上
b.用米尺量得细线长度l
c.用摆线偏离竖直方向5°位置释放小球
d.用秒表记录小球完成n次全振动的总时间t,得到周期T=t/n
e.用公式g=
计算重力加速度
按上述方法得出的重力加速度值与实际值相比________(填“偏大”、“相同”或“偏小”).
(2)已知单摆在任意摆角θ时的周期公式可近似为T′=T0
,式中T0为摆角θ趋近于0°时的周期,a为常数.为了用图象法验证该关系式,需要测量的物理量有________;若某同学在实验中得到了如图所示的图线,则图象中的横轴表示________________________________________________________________________.
10.在“用单摆测定重力加速度”的实验中.
(1)测摆长时,若正确测出悬线长l和摆球直径d;则摆长为______;
(2)测周期时,当摆球经过__________位置时开始计时并数1次,测出经过该位置N次(约60~100次)的时间为t,则周期__________.
此外,请你从下列器材中选用所需器材,再设计一个实验,粗略测出重力加速度g,并参照示例填写下表(示例的方法不能再用).
A.天平;B.刻度尺;C.弹簧秤;D.电磁打点计时器;E.带夹子的重锤;F.纸带;G.导线若干;H.铁架台;I.低压交流电源;J.低压直流电源;K.小车;L.螺旋测微器;M.斜面(高度可调,粗糙程度均匀).
第10题图
所选器材
(只填器材序号)
简述实验方法
(不要求写出具体步骤)
示例
B、D、E、F、G、H、J
安装仪器,接通电源,让纸带随重锤竖直下落.用刻度尺测出所需数据,处理数据,得出结果
实验设计
11.在“用单摆测定重力加速度”的实验中:
(1)某同学分别选用四种材料不同、直径相同的实心球做实验,各组实验的测量数据如下.若要计算当地的重力加速度值,应选用第________组实验数据.
组别
摆球材料
摆长L/m
最大摆角
全振动次数N/次
1
铜
0.40
15°
20
2
铁
1.00
5°
50
3
铝
0.40
15°
10
4
木
1.00
5°
50
(2)甲同学选择了合理的实验装置后,测量出几组不同摆长L和周期T的数值,画出如图T2L图象中的实线OM,并算出图线的斜率为k,则当地的重力加速度g=________.
第11题图
(3)乙同学也进行了与甲同学同样的实验,但实验后他发现测量摆长时忘了加上摆球的半径,则该同学做出的T2L图象为( )
A.虚线①,不平行OMB.虚线②,平行OM
C.虚线③,平行OMD.虚线④,不平行OM
课时作业(五十) 实验、探究:
单摆的周期与摆长的关系
1.AD 【解析】由实验原理易知A、D正确,单摆周期通常要测量50次全振动的时间,然后取平均而得到,而小球半径是用卡尺来测量.
2.AC 【解析】对于单摆测重力加速度的实验,重力加速度的表达式由于与周期是平方关系,它若有误差,在平方后会更大,所以时间的测量影响更大些,A对.另外,如果振动次数多数了一次,会造成周期的测量值变小,重力加速度测量值变大,C也对;若当摆长未加小球的半径,将使摆长的测量值变小,g值变小.D项错.
3.BC 【解析】为了提高精确度应测30~50次全振动的时间,且在平衡位置开始计时和结束计时,B、C正确.
4.AC 【解析】为了提高测量结果的精度有利的做法是摆线不能过短,摆球体积不能太大,单摆偏离平衡位置的角度不能超过10°,应用累积法测周期,AC对.
5.
相同
【解析】由公式T=2π
易推出
g=
而当L改变时,ΔL不变,g也不变.
6.B
【解析】根据T=2π
,T2=
,根据图象可知kA>kB,则gA s,Tb=2S,两单摆摆长之比 = = . 7. (1)如图所示 (2)1.05π2 【解析】 (1)做图如图所示; (2)读图知T2=4.2S2时,L=1.05m,重力加速度g= =4π2· =π2. 第7题图 8. +r 第8题图 【解析】注意计数器开始计时以后,每两次经过平衡位置才算一个周期,T= = ,等效摆长如图,所以L=l′+r= +r,g= 9. (1)偏小 (2)T′(或t、n),θ T′ 【解析】 (1)单摆的摆长L=l+ ,本题中用线长l代替摆长L,从而使得重力加速度的测量值偏小. (2)因要验证T′与θ的关系,所以需要测量周期T′(也可测t和n,T′=t/n)和摆角θ,由于该图线在横轴上的截距大于零,结合题意知,图像中的横轴表示T′. 10. (1)l+ (2)平衡; 所选器材 (只填器材序号) 简述实验方法(不要求写出具体步骤) 实验设计 A、C、E 用弹簧秤称出带夹子重锤的重力大小 G,再用天平测出其质量m,则g=G/m. 或实验 设计 B、D、F、 G、I、K、M 安装仪器,接通电源,让纸带随小车一 起沿斜面下滑.用该度尺测出所需数据. 改变斜面高度再测一次,利用两次数据, 由牛顿第二定律算出结果. 【解析】单摆的摆长是从悬线的悬挂点到小球重心的距离,题中小球视为质量分布均匀,故摆长为: l+ ;测定周期时,摆球在最低处平衡位置速度最大,因此应从最低位置开始计时并计数N次,则小球完成了 次全振动,故其周期T= .测重力加速度的方法有多种,其中一种用斜面和打点计时器由牛顿第二定律来测,方法见答案. 11. (1)2 (2) (3)B 【解析】 (1)本实验应选择细、轻又不宜伸长的线,长度一般在1m左右;小球应选用直径较小、密度较大的金属球;单摆的最大摆角不能超过5°;振动次数N应该在30次到50次之间.比较四种材料,只有第2组实验数据合适. (2)根据图象可知,k=T2/l,又因为单摆的周期公式T=2π ,可得g=4π2 = = . (3)由g=4π2 ,可得 = =k(常数),所以 = =k,可见,若错把摆线长作为摆长,根据所得数据连成的直线的斜率是不变的;若乙同学错把摆线长作为摆长,那么记录的周期T所对应的摆长偏小,即在题图中,取周期T相同时,乙同学描出的点偏左,据此可知,该同学做出的T2L图象应该为虚线.②.本题答案为B.
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- 高考 物理 第一轮 课时 知识点 检测 49