1、2020-2021学年高二物理人教版（2019）选择性必修第一册同步课时作业 （12）实验：用单摆测量重力加速度1.如图所示为同一实验室中两个单摆的振动图象,从图中可知,两摆的( )A.摆长相等B.振幅相等C.摆球质量相等D.摆球同时改变速度方向2.在“用单摆测定重力加速度”的实验中,实验时用拉力传感器测得摆线的拉力大小F随时间t变化的图象如图所示,则该单摆的周期为（ ）A.tB.2tC.3tD.4t3.单摆是为研究振动而抽象出的理想化模型,其理想化条件是( )A.摆线质量不计B.摆线不伸缩C.摆球的直径比摆线长度小得多D.摆角小于54.在用单摆测量重力加速度的实验中：（1）用游标卡尺测量小钢
2、球的直径，如图1所示，小球的直径为_mm。（2）表中是用单摆测定重力加速度实验中获得的有关数据，利用数据，在如图2所示的坐标系中描出图像。摆长0.40.50.60.81.01.2周期1.62.22.43.24.04.8（3）利用图像，求得重力加速度_（结果保留三位有效数字）。5.在“用单摆测定重力加速度”的实验中：（1）为了减小测量周期的误差，计时开始时，摆球应是经过最_(填“高”或“低”)点的位置，且用秒表测量单摆完成多次全振动所用的时间，求出周期。图甲中秒表示数为一单摆全振动50次所经过的时间，则单摆振动周期为_s。（2）若测得的g值偏大。可能的原因是( )A摆球质量过大B单摆振动时振幅较
3、小C测量摆长时。只考虑了线长.忽略了小球的半径D测量周期时。把n个全振动误认为（）个全振动.使周期偏小6.在“用单摆测定重力加速度”的实验中，(1)测摆长时，若正确测出悬线长和摆球直径,则摆长为 ;(2)测周期时，当摆球经过 位置（填平衡位置或最高点）时开始计时并计数次，测出经过该位置N次(约次)的时间为t,则周期为 。7.某同学在做“利用单摆测重力加速度”的实验时,先测得摆线长,摆球直径,然后用秒表记录了单摆全振动50次所用的时间,则1.他测得的重力加速度_.(,结果保留三位有效数字)2.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上,振动中出现
4、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次全振动记为50次3.为了提高实验精度,在实验中可改变几次摆线长并测出相应的周期T,从而得到几组与T的数据,再以为横坐标,为纵坐标,将所得数据描点连成直线,并求得该直线的斜率为k,则重力加速度_(用k表示).8.利用单摆测当地重力加速度的实验中利用游标卡尺测得金属小球直径如图丁所示，小球直径_；甲乙两个学习小组分别利用单摆测量重力加速度。甲组同学采用图甲所示的实验装置；A.为比较准确地测量出当地重力加速度的数值，除秒表外，在下列器材中，还应该选用_；(用器材前的字母表示)a.长度接近的细绳b.长度为左右的细绳c.直径为的塑料球
5、d.直径为的铁球e.最小刻度为的米尺f.最小刻度为的米尺B.该组同学先测出悬点到小球球心的距离，然后用秒表测出单摆完成次全振动所用的时间t。请写出重力加速度的表达式_。(用所测物理量表示)C.在测量摆长后，测量周期时，摆球振动过程中悬点处摆线的固定出现松动，摆长略微变长，这将会导致所测重力加速度的数值_。(选填“偏大”、“偏小”或“不变”)乙组同学在图甲所示装置的基础上再增加一个速度传感器，如图乙所示。将摆球拉开一小角度使其做简谐运动，速度传感器记录了摆球振动过程中速度随时间变化的关系，如图丙所示的图线。A.由图丙可知，该单摆的周期_；B.更换摆线长度后，多次测量，根据实验数据，利用计算机作出
6、(周期平方-摆长)图线，并根据图线拟合得到方程。由此可以得出当地的重力加速度_，(取，结果保留3位有效数字)某同学在实验过程中，摆长没有加小球的半径，其它操作无误，那么他得到的实验图象可能是下列图象中的_。答案以及解析1.答案：A解析：由题中图象可知，两摆的振幅不同，周期相同，说明摆长相同，速度方向不是同时改变，所以选项A对，B、D错；据图中信息无法判断摆球质量关系，选项C错。2.答案：D解析：小球在竖直平面内运动,在最低点绳子的拉力和重力的合力提供向心力,此时拉力最大,半个周期后再次最大,所以此时开始计时,第二次拉力最大时对应的时间即一个周期,根据图象可以知道:单摆的周期为: ；所以D选项是
7、正确的。3.答案：ABC解析：单摆由摆线和摆球组成,摆线只计长度不计质量,摆球只计质量不计大小,且摆线不伸缩,ABC正确,D错误。4.答案：（1）18.7（2）见解析（3）9.86（9.859.87）解析：（1）游标卡尺的主尺读数为18 mm，游标尺上第7条刻度线和主尺上某一刻度线对齐，所以游标尺读数为，所以最终读数为。（2）如图所示（3）根据单摆的周期公式得，则图线的斜率为，得。5.答案：(1)低；99.8(2)D解析：(1)小球的偏角在很小()时，小球的振动才近似看成简谐运动。在摆球经过最低点时开始计时，产生的时间误差较小。由秒表读出时间：；周期；(2)根据单摆的周期公式则有：A.单摆的振
8、动与摆的质量无关，故A错误；B.摆的振动周期与振幅无关，故B错误。C.测量摆长时。只考虑了线长。忽略了小球的半径，则使摆长测量值偏小，根据公式可知，测得出的重力加速度偏小，故C错误；D.实验中n个全振动误认为(n+1)个全振动，测得周期偏小，则测得的重力加速度偏大。故D正确。故选：D6.答案：(1) (2) 平衡 ; 解析：(1)测摆长时，若正确测出悬线长l和摆球直径d；则摆长为l+d/2(2)测周期时，经过平衡位置时物体速度较快，时间误差较小，当摆球经过平衡位置时开始计时并数1次，测出经过该位置N次(约60100次)的时间为t，则周期为7.答案：1.9.772.B3.解析：1.单摆的摆长,单
9、摆的周期.由单摆的周期公式可知代入数据解得.2.测摆线长时摆线拉得过紧,则摆长偏大,根据可知,测得的g值应偏大,选项A错误;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,单接周期变大,而测得的摆长偏小,根据可知,测得的g值应偏小,选项B正确;开始计时时,秒表过迟按下,测得的单摆周期偏小,根据可知测得的g值应偏大,选项C错误;实验中误将49次全振动记为50次,根据可知,测得的周期偏小,测得的g值应偏大,选项D错误.3.重力加速度,得,可知图线的斜率,则.8.答案：22.6adf；偏小2.0；9.76B解析：小球直径；A、根据单摆的周期公式得：，知需要测量摆长，摆长等于摆线的长度和摆球的半径之和，所以选择长近的细线，直径为的铁球，需要测量摆长和摆球的直径，所以需要最小刻度为的米尺和螺旋测微器，故正确，错误；故选：；B、单摆的周期为：，所以重力加速度的表达式为；C、在测量摆长后，测量周期时，摆球振动过程中悬点处摆线的固定出现松动，摆长略微变长，则摆长的测量值偏小，测得的重力加速度偏小；A、根据图象可知，该单摆的周期；B、根据单摆的周期公式得：，所以有：，解得；C、某同学在实验过程中，摆长没有加小球的半径，则根据周期公式有，故ACD错误，B正确；故选：B。