2020年高考物理總復習 12-3 實驗 探究單擺的運動、用單擺測定重力加速度 新人教版選修3-4

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1、2020年高考物理總復習 12-3 實驗 探究單擺的運動、用單擺測定重力加速度 新人教版選修3-4 1．在做“用單擺測定重力加速度”的實驗中，有人提出以下幾點建議，其中對提高測量結(jié)果精確度有利的是(　　) A．適當加長擺線 B．質(zhì)量相同、體積不同的擺球，應選用體積較大的 C．單擺偏離平衡位置的角度不能太大 D．當單擺經(jīng)過平衡位置時開始計時，經(jīng)過一次全振動后停止計時，用此時間間隔作為單擺振動的周期 解析：當適當加長擺線時，單擺的周期將增大，故可以減小周期測量的相對誤差，A正確；質(zhì)量相同，體積越大的擺球，所受的阻力會影響其做單擺運動，B錯；單擺偏離平衡位置的角度不能太大，C正確；在D

2、中，會增大周期測量的誤差，D錯． 答案：AC 2．(2020年北京海淀區(qū)測試)某同學做“用單擺測定重力加速度”的實驗時，測得的重力加速度數(shù)值明顯大于當?shù)氐闹亓铀俣鹊膶嶋H值．造成這一情況的可能原因是(　　) A．測量擺長時，把懸掛狀態(tài)的擺線長當成擺長 B．測量周期時，當擺球通過平衡位置時啟動秒表，此后擺球第30次通過平衡位置時制動秒表，讀出經(jīng)歷的時間為t，并由計算式T＝求得周期 C．開始擺動時振幅過小 D．所用擺球的質(zhì)量過大 解析：由T＝2π得g＝l，g值偏大說明l偏大或T偏?。褢覓鞝顟B(tài)的擺線長當成擺長，會使l偏小，g值偏小，A錯；擺球第30次通過平衡位置時，實際上共完成15次

3、全振動，周期T＝，誤認為30次全振動，T變小引起g值明顯偏大，B對；單擺周期與振幅和擺球質(zhì)量無關(guān)，C、D錯誤． 答案：B 3．(1)在做“用單擺測定重力加速度”的實驗中，用主尺最小分度為1 mm、游標尺上有20個分度的卡尺測量金屬球的直徑，結(jié)果如圖甲所示，可以讀出此金屬球的直徑為________mm. (2)單擺細繩的懸點與拉力傳感器相連，將擺球拉開一小角度使單擺做簡諧運動后，從某時刻開始計時，拉力傳感器記錄了拉力隨時間變化的情況，如圖乙所示，則該單擺的周期為________s. 解析：(1)球的直徑為14 mm＋0.05 mm×7＝14.35 mm. (2)由單擺的周期性結(jié)合F

4、－t圖象可以得出，該單擺的周期為2.0 s. 答案：(1)14.35　(2)2.0 4．(2020年福建理綜)某實驗小組在利用單擺測定當?shù)刂亓铀俣鹊膶嶒炛校? (1)用游標卡尺測定擺球的直徑，測量結(jié)果如圖所示，則該擺球的直徑為________cm. (2)小組成員在實驗過程中有如下說法，其中正確的是________．(填選項前的字母) A．把單擺從平衡位置拉開30°的擺角，并在釋放擺球的同時開始計時 B．測量擺球通過最低點100次的時間t，則單擺周期為 C．用懸線的長度加擺球的直徑作為擺長，代入單擺周期公式計算得到的重力加速度值偏大 D．選擇密度較小的擺球，測得的重力加速度值誤

5、差較小 解析：(1)游標卡尺讀數(shù)為0.9 cm＋7×0.1 mm＝0.97 cm (2)單擺符合簡諧運動的條件是最大偏角不超過10°，并從平衡位置計時，故A錯誤；若第一次過平衡位置計為“0”則周期T＝，若第一次過平衡位置計為“1”則周期T＝，B錯誤；由T＝2π得g＝，其中L為擺長，即懸線長加擺球半徑，若為懸線長加擺球直徑，由公式知g偏大，故C正確；為了能將擺球視為質(zhì)點和減少空氣阻力引起的相對誤差，應選密度較大體積較小的擺球，故D錯誤． 答案：(1)0.97(0.96、0.98均可)　(2)C 5．某同學利用單擺測定當?shù)刂亓铀俣?，發(fā)現(xiàn)單擺靜止時擺球重心在球心的正下方，他仍將從懸點到球心

6、的距離當作擺長l，通過改變擺線的長度，測得6組l和對應的周期T，畫出l－T2圖線，然后在圖線上選取A、B兩個點，坐標如圖所示．他采用恰當?shù)臄?shù)據(jù)處理方法，則計算重力加速度的表達式應為g＝________.請你判斷該同學得到的實驗結(jié)果與擺球重心就在球心處的情況相比，將________．(填“偏大”、“偏小”或“相同”) 解析：設(shè)A、B點擺線長為lA和lB，懸點到重心的距離為l′，所以A、B兩處的擺長分別為lA＋l′和lB＋l′. 根據(jù)周期公式T＝2π得l＝ 則lA＋l′＝① lB＋l′＝② ②－①得lB－lA＝－＝ 所以g＝. 從上式可以看出，最終的結(jié)果與重心的位置無關(guān)，所以不影響g

7、值的測量． 答案：　相同 6．(1)某同學在探究影響單擺周期的因素時有如下操作，請判斷是否恰當(填“是”或“否”)． ①把單擺從平衡位置拉開約5°釋放：________； ②在擺球經(jīng)過最低點時啟動秒表計時：________； ③用秒表記錄擺球一次全振動的時間作為周期：________. (2)該同學改進測量方法后，得到的部分測量數(shù)據(jù)見下表．用螺旋測微器測量其中一個擺球直徑的示數(shù)如圖所示．該球的直徑為________mm.根據(jù)表中數(shù)據(jù)可以初步判斷單擺周期隨________的增大而增大. 數(shù)據(jù)組編號 擺長/mm 擺球質(zhì)量/g 周期/s 1 999.3 32.2 2.0

8、 2 999.3 16.5 2.0 3 799.2 32.2 1.8 4 799.2 16.5 1.8 5 501.1 32.2 1.4 6 501.1 16.5 1.4 解析：(1)①單擺在最大擺角不超過10°時可看做是簡諧運動．②擺球經(jīng)過最低點時速度最大，滯留的時間最短，計時誤差最小．③為減小測量周期時的誤差，應測單擺完成30～50次全振動所用的時間來求出周期． 螺旋測微器上的固定刻度讀數(shù)為20.5 mm，可動部分的讀數(shù)約為18.5，則測量結(jié)果為20.5 mm＋18.5×0.01 mm＝20.685 mm.分析表中數(shù)據(jù)可以看出，擺長不變時周期不變，擺長變化時周期才發(fā)生變化． 答案：(1)①是?、谑恰、鄯? (2)20.685(20.683～20.687)　擺長