2021高考物理一轮复习实验十九用单摆测量重力加速度的大小题型突破练含解析鲁科版

-1-实验十九用单摆测量重力加速度的大小热点一教材原型实验【典例1】(2019·烟台模拟)利用单摆测当地重力加速度的实验中。(1)利用游标卡尺测得金属小球直径如图甲所示,小球直径d=________cm。(2)某同学测量数据如表,请在图乙中画出L-T2图象。L/m0.4000.5000.6000.8001.200T2/s21.602.102.403.204.80由图象可得重力加速度g=________m/s2(保留三位有效数字)。(3)某同学在实验过程中,摆长没有加小球的半径,其他操作无误,那么他得到的实验图象可能是下列图象中的________。【解析】(1)小球的直径d=22mm+0.1mm×6=22.6mm=2.26cm。(2)L-T2图象如图所示。-2-由T=2π可得L=(T2),k=对应图象可得k==0.25可解得g=4π2k≈9.86m/s2。(3)在实验中,若摆长没有加小球的半径,其他操作无误,可得L=T2-。故可知B正确,A、C、D均错误。答案:(1)2.26(2)图见解析9.86(3)B【强化训练】1.在“探究单摆的周期与摆长的关系”实验中,某同学准备好相关实验器材后,把单摆从平衡位置拉开一个很小的角度后释放,同时按下秒表开始计时,当单摆再次回到释放位置时停止计时,将记录的这段时间作为单摆的周期。以上操作中有不妥之处,请对其中两处加以改正。____________________________________________________________________________________________________________________________【解析】①应在摆球通过平衡位置时开始计时;②应测量单摆多次全振动的时间,再计算出周期的测量值。(或在单摆振动稳定后开始计时)答案:①应在摆球通过平衡位置时开始计时;②应测量单摆多次全振动的时间,再计算出周期的测量值。(或在单摆振动稳定后开始计时)2.某实验小组在进行“用单摆测定重力加速度”的实验中,单摆摆动过程中的摆角小于5°。(1)实验中,某同学测量出小球直径为d。并用机械秒表测单摆完成多次全振动的时间如图所示,则秒表示数为________s。(2)若在测量单摆的周期时,从单摆运动到最低点开始计时且记数为0,到第n次经过最低点所用的时间为t;在测量单摆的摆长时,先用毫米刻度尺测得悬挂后的摆线长(从悬点到摆球的最-3-上端)为l,再用游标卡尺测得摆球的直径为d,用上述物理量的符号写出求重力加速度的一般表达式g=________。(3)为了提高实验精度,在实验中可改变几次摆长L并测出相应的周期T,以L为横坐标、T2为纵坐标,作出了T2-L图线如图所示,求得该直线的斜率k。则重力加速度g=________。【解析】(1)由图示秒表可知,其示数为60s+15.2s=75.2s;(2)单摆的摆长L=l+,单摆的周期为T==,由单摆周期公式T=2π可知重力加速度为g=;(3)由单摆周期公式T=2π可知T2=L,则T2-L图象的斜率k=,则加速度g=。答案:(1)75.2(2)(3)热点二创新拓展实验【典例2】在“利用单摆测重力加速度”的实验中:(1)某同学尝试用DIS测量周期。如图,用一个磁性小球代替原先的摆球,在单摆下方放置一个磁传感器,其轴线恰好位于单摆悬挂点正下方。图中磁传感器的引出端A应接到数据采集器。使单摆做小角度摆动,当磁感应强度测量值最大时,磁性小球位于________。若测得连续N个磁感应强度最大值之间的时间间隔为t,则单摆周期的测量值为________(地磁场和磁传感器的影响可忽略)。-4-(2)多次改变摆长使单摆做小角度摆动,测量摆长L及相应的周期T。此后,分别取L和T的对数,所得到的lgT-lgL图线为________(选填“直线”“对数曲线”或“指数曲线”);读得图线与纵轴交点的纵坐标为c,由此得到该地重力加速度g=________。【解析】(1)磁传感器的引出端A应接到数据采集器,从而采集数据。单摆做小角度摆动,当磁感应强度测量值最大时,磁性小球位于最低点(或平衡位置)。若测得连续N个磁感应强度最大值之间的时间间隔为t,则单摆周期的测量值为。(2)由T=2π可知lgT=lg+lgL,故lgT-lgL图线为直线。由题意可知lg=c,故g=。答案:(1)最低点(2)直线【强化训练】某同学在做“用单摆测定重力加速度”的实验中,先测得摆线长78.50cm,摆球直径2.0cm。然后将一个力电传感器接到计算机上,实验中测量快速变化的力,悬线上拉力F的大小随时间t的变化曲线如图所示。(1)该摆摆长为________cm。(2)该摆摆动周期为________s。(3)如果测得g值偏小,可能原因是()A.测摆线长时摆线拉得过紧B.摆线上端悬点未固定好,摆动中出现松动C.计算摆长时,忘记了加小球半径D.读单摆周期时,读数偏大(4)测得当地重力加速度g的值为________m/s2。(保留三位有效数字)【解析】(1)该摆摆长为78.50cm+1.0cm=79.50cm。-5-(2)当悬线的拉力最大时,摆球通过最低点,由图读出t=0.3s时摆球正通过最低点,t=1.2s时摆球又通过最低点,则摆球的摆动周期T=2×(1.2-0.3)s=1.8s。(3)根据T=2π,解得g=,则若测摆线长时摆线拉得过紧,则L偏大,g偏大,选项A错误;摆线上端悬点未固定好,摆动中出现松动,则T测量值偏大,则g偏小,选项B正确;计算摆长时,忘记了加小球半径,则L偏小,g偏小,选项C正确;读单摆周期时,读数偏大,则T偏大,g偏小,选项D正确。(4)测得当地重力加速度g的值为g==m/s2=9.68m/s2。答案:(1)79.50(2)1.8(3)B、C、D(4)9.68