2019-2020年高三物理一輪復(fù)習(xí) 第10章 第5講 實(shí)驗(yàn)十一：探究單擺周期與擺長(zhǎng)的關(guān)系練習(xí)（選修3-4）.doc

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2019-2020年高三物理一輪復(fù)習(xí) 第10章 第5講 實(shí)驗(yàn)十一：探究單擺周期與擺長(zhǎng)的關(guān)系練習(xí)（選修3-4） 非選擇題(共30分) 1.(xx浙江蘭溪一中摸底,13)(12分)在“用單擺測(cè)定重力加速度”的實(shí)驗(yàn)中,某實(shí)驗(yàn)小組在測(cè)量單擺的周期時(shí),從單擺運(yùn)動(dòng)到最低點(diǎn)開始計(jì)時(shí),且計(jì)數(shù)為1,到第n次經(jīng)過最低點(diǎn)所用的時(shí)間為t;在測(cè)量單擺的擺長(zhǎng)時(shí),先用毫米刻度尺測(cè)得懸掛擺球后的擺線長(zhǎng)為l,再用游標(biāo)卡尺測(cè)得擺球的直徑為d。 (1)該單擺的擺長(zhǎng)為　　　　。 (2)該單擺的周期為　　　　。 (3)用上述物理量的符號(hào)寫出求重力加速度的一般表達(dá)式g=　　　　。 (4)實(shí)驗(yàn)結(jié)束后,某同學(xué)發(fā)現(xiàn)他測(cè)得的重力加速度的值總是偏大,其原因可能是下述原因中的　　　　。 A.單擺的懸點(diǎn)未固定緊,振動(dòng)中出現(xiàn)松動(dòng),使擺線增長(zhǎng)了 B.把n次擺動(dòng)的時(shí)間誤記為(n+1)次擺動(dòng)的時(shí)間 C.以擺線長(zhǎng)作為擺長(zhǎng)來計(jì)算 D.以擺線長(zhǎng)與擺球的直徑之和作為擺長(zhǎng)來計(jì)算 2.(xx浙江溫州二模)(10分)在“探究單擺周期與擺長(zhǎng)的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)中,請(qǐng)回答下列問題。 ①現(xiàn)已提供了以下器材:鐵架臺(tái)、夾子、毫米刻度尺、游標(biāo)卡尺、細(xì)線。為了完成實(shí)驗(yàn),還必須從圖1中挑選出一些實(shí)驗(yàn)器材,其名稱是　　　　　　　　　　　　(漏選或多選得零分)。 圖1 ②甲、乙兩組同學(xué)將單擺按如圖2所示的方式懸掛,你覺得比較合理的是　　　　(填“甲”或“乙”)。 圖2 ③正確掛起單擺后,將擺球從平衡位置拉開一個(gè)小角度靜止釋放,使擺球在豎直平面內(nèi)穩(wěn)定擺動(dòng),當(dāng)擺球經(jīng)過　　　　(填“平衡位置”或“最大位移處”或“任意位置”)時(shí)開始計(jì)時(shí),并計(jì)數(shù)為“1”,當(dāng)擺球第49次經(jīng)過此位置時(shí)停止計(jì)時(shí)。讀出這段時(shí)間為t,則單擺的周期T=　　　　。 ④實(shí)驗(yàn)小組又利用單擺周期公式來測(cè)量當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣萭。為使測(cè)量結(jié)果更準(zhǔn)確,利用多組數(shù)據(jù)求平均值的辦法來測(cè)定g值。小組成員設(shè)計(jì)了如下的記錄表格,你認(rèn)為表　　　　(填“A”或“B”)設(shè)計(jì)得比較合理。 表A 1 2 3 4 平均值 g/ms-2 L/m T/s 表B 1 2 3 4 平均值 L/m — T/s — g/(ms-2) 3.(xx河北衡水中學(xué)月考)(8分)某同學(xué)想在家里做“用單擺測(cè)定重力加速度”的實(shí)驗(yàn),但沒有合適的擺球,他找到了一塊大小為3 cm 左右、外形不規(guī)則的大理石塊代替小球。他設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)步驟是: 　　A.將石塊用一根不可伸長(zhǎng)的細(xì)線系好,結(jié)點(diǎn)為M,將線的上端固定于O點(diǎn); B.用刻度尺測(cè)量OM間細(xì)線的長(zhǎng)度L作為擺長(zhǎng); C.將石塊拉開一個(gè)大約30的角度,然后由靜止釋放; D.從擺球擺到最高點(diǎn)時(shí)開始計(jì)時(shí),測(cè)出50次全振動(dòng)的總時(shí)間t,由T=t/50得出周期; E.改變OM間細(xì)線的長(zhǎng)度再做幾次實(shí)驗(yàn),記下相應(yīng)的L和T; F.求出多次實(shí)驗(yàn)中測(cè)得的L和T的平均值,作為計(jì)算時(shí)使用的數(shù)據(jù),代入公式g=求出重力加速度g。 (1)你認(rèn)為該同學(xué)以上實(shí)驗(yàn)步驟中有錯(cuò)誤的是　　　　(填步驟序號(hào))。 (2)該同學(xué)用OM的長(zhǎng)作為擺長(zhǎng),這樣做引起的系統(tǒng)誤差將使重力加速度的測(cè)量值比真實(shí)值　　　(選填“偏大”或“偏小”)。 (3)在修正實(shí)驗(yàn)過程中的錯(cuò)誤后,若測(cè)得OM的長(zhǎng)為L(zhǎng)1時(shí),對(duì)應(yīng)的周期為T1;OM的長(zhǎng)為L(zhǎng)2時(shí)周期為T2,則當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣戎禐椤　　　　? 非選擇題 1.答案　(1)l+　(2)　(3)　(4)BD 解析　到第n次經(jīng)過最低點(diǎn)的周期數(shù)為,該單擺的周期為T=,由單擺周期公式得T=2π,聯(lián)立解得g=。若單擺的懸點(diǎn)未固定緊,振動(dòng)中出現(xiàn)松動(dòng),使擺線增長(zhǎng)了,測(cè)量的周期增大,即t增大,由此可知,測(cè)得的重力加速度的值偏小,選項(xiàng)A錯(cuò)誤;若把n次擺動(dòng)的時(shí)間誤記為(n+1)次擺動(dòng)的時(shí)間,由g=可知測(cè)得的重力加速度的值總是偏大,選項(xiàng)B正確;若以擺線長(zhǎng)作為擺長(zhǎng)來計(jì)算,由g=可知測(cè)得的重力加速度的值總是偏小,選項(xiàng)C錯(cuò)誤;以擺線長(zhǎng)與擺球的直徑之和作為擺長(zhǎng)來計(jì)算,由g=可知測(cè)得的重力加速度的值總是偏大,選項(xiàng)D正確。 2.答案?、偻１?、鐵球?、诩住、燮胶馕恢谩/24?、蹷 解析?、俑鶕?jù)實(shí)驗(yàn)原理還需要的計(jì)時(shí)儀器是停表,為了滿足單擺受到的重力遠(yuǎn)大于阻力,所以擺球要選擇小而重的鐵球。 ②該實(shí)驗(yàn)要求擺球在運(yùn)動(dòng)過程中擺長(zhǎng)不變,所以懸點(diǎn)必須是固定不變的。因此甲懸掛方式較合理,乙懸掛方式擺球在運(yùn)動(dòng)過程中,擺長(zhǎng)會(huì)發(fā)生改變。 ③為了減小實(shí)驗(yàn)誤差,應(yīng)在擺球經(jīng)過平衡位置時(shí)開始計(jì)時(shí)。正確的做法是在第一次經(jīng)過平衡位置時(shí)開始計(jì)時(shí),并計(jì)數(shù)為“0”,以后每次同方向經(jīng)過平衡位置才算經(jīng)過一個(gè)完整的周期。題中情況實(shí)際上只經(jīng)過24個(gè)完整的周期,故T=t/24。 ④對(duì)于實(shí)驗(yàn)中的多次測(cè)量求平均值,應(yīng)該是在擺長(zhǎng)不同的情況下分別求出重力加速度的值然后取平均值,故表B設(shè)計(jì)得比較合理,表A沒有實(shí)際物理意義。 3.答案　(1)BCDF　(2)偏小　(3) 解析　(1)單擺周期公式T=2π中L為擺長(zhǎng),即懸點(diǎn)到石塊重心間的距離,B中誤把線長(zhǎng)當(dāng)做擺長(zhǎng)而錯(cuò);單擺符合簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的條件是最大擺角小于5,故C錯(cuò);測(cè)周期應(yīng)從平衡位置開始計(jì)時(shí),D錯(cuò);應(yīng)將多次實(shí)驗(yàn)計(jì)算的g值求平均值,F錯(cuò)。 (2)此單擺的實(shí)際擺長(zhǎng)l=L+r,其中r為結(jié)點(diǎn)到石塊重心的距離,因此重力加速度實(shí)際應(yīng)為g=,可知測(cè)量值g=偏小。 (3)由周期公式可知T2=,所以=(L1+r),=(L2+r),解得g=。