1、5实验:用单摆测量重力加速度课后篇巩固提升必备知识基础练1.(多选)对用单摆测量重力加速度的实验,下列说法正确的是()A.如果有两个大小相等且都带孔的铁球和木球,应选用铁球作摆球B.单摆偏角不超过5C.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D.测量摆长时,应用力拉紧摆线解析要符合单摆模型要求,故A、B项正确。C项中摆动过程中悬点位置变化,导致摆长变化,不符合要求。测摆长时,用力拉紧摆线会使形变量变大,摆长偏大,故D项错误。答案AB2.利用单摆测重力加速度时,若测得g值偏大,则可能是因为()A.单摆的摆球质量偏大B.测量摆长时,只考虑了悬线长,忽略了小球的半径C.测量周期时
2、,把n次全振动误认为是(n+1)次全振动D.测量周期时,把n次全振动误认为是(n-1)次全振动解析由单摆周期公式知T=2lg,得g=42lT2,而T=tn,所以g=42ln2t2,由此可知C项正确。答案C3.在用单摆测量重力加速度的实验中,有如下器材供选用,请把应选用的器材填在横线上(填字母)。A.1 m长的粗绳B.1 m长的细线C.半径为1 cm的小木球D.半径为1 cm的小铅球E.时钟F.停表G.分度值为1 mm的米尺H.分度值为1 cm的米尺I.铁架台J.附砝码的天平答案BDFGI4.(2021福建龙海二中高三开学考试)在做用单摆测量重力加速度的实验过程中:(1)小李同学用游标卡尺测得摆
3、球的直径如图所示,则摆球直径d=mm。(2)小张同学实验时不小心忘记测量小球的半径,但测量了两次悬线长和周期,第一次测得悬线长为l1,对应振动周期为T1;第二次测得悬线长为l2,对应单摆的振动周期为T2,根据以上测量数据可推导出重力加速度的表达式为。解析(1)摆球直径d=2cm+0.05mm6=20.30mm。(2)设小球的半径为r,根据单摆的周期公式得T1=2l1+rg,T2=2l2+rg,联立解得g=42(l1-l2)T12-T22。答案(1)20.30(2)g=42(l1-l2)T12-T22关键能力提升练5.(2021山东高二期末)某物理实验小组在做用单摆测量重力加速度的实验。(1)以
4、下关于本实验的措施中正确的是。A.摆角应尽量大些B.摆线应适当长些C.摆球应选择密度较大的实心金属小球D.用停表测量周期时,应从摆球摆至最高点时开始计时(2)实验小组的甲同学用游标卡尺测摆球的直径,示数如图所示,则摆球直径是mm。(3)该实验小组实验时,测得摆线长为l=1.0 m,小球的直径甲同学已经在(2)中测出,单摆完成50次全振动所用的时间为100 s,2=9.6,则重力加速度大小g= m/s2(结果保留三位有效数字)。(4)实验小组中乙同学和丙同学运用图像法处理实验数据,乙同学在实验后方才发现测量摆长时忘了加上摆球的半径,已知图中虚线、与ON平行,ON为丙同学作出的正确图像,则乙同学当
5、时作出的T2-L图像应该是图中虚线。解析(1)摆角不应过大,否则单摆就不是简谐振动,一般不超过5,选项A错误;摆线应适当长些,有利于减小实验误差,选项B正确;摆球应选择密度较大的实心金属小球,以减小摆动中的相对阻力,选项C正确;用停表测量周期时,应从摆球摆至最低点时开始计时,选项D错误。(2)摆球直径是2cm+0.1mm4=20.4mm。(3)单摆振动的周期为T=100s50=2s,摆长L=l+d2=1.0m+20.410-32m=1.0102m,根据T=2Lg,解得g=42LT2=49.61.010222m/s2=9.70m/s2。(4)若测量摆长时忘了加上摆球的半径,则T2-L的关系为T2
6、=42g(L+r),则乙同学当时作出的T2-L图像应该是虚线。答案(1)BC(2)20.4(3)9.70(4)6.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图像,那么就可以通过此图像得出小筒的深度h和当地的重力加速度g。(1)现有如下测量工具:A.时钟;B.停表;C.天平;D.毫米刻度尺。本实验所需的测量工具有。(2)如果实验中所得到的T2-L关系图像如图乙所示,那么真正的图像应该是a、b、c中的。(3)根据图像,小筒的深度为,当地的重力加速度大小为。解析本实验主要考查用单摆测重力加速度的实验步骤、实验方法和数据处理方法。(1)测量筒的下端口到摆球球心之间的距离L要用到毫米刻度尺,测单摆的周期需要用停表,所以测量工具选B、D。(2)设摆线在筒内部分的长度为h,由T=2L+hg得,T2=42gL+42gh,可知T2-L关系图像为a。(3)将T2=0,L=-30cm代入上式可得h=30cm=0.3m将T2=1.20s2,L=0代入上式可求得g=2=9.86m/s2。答案(1)BD(2)a(3)0.3 m9.86 m/s2