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2022年粤教版物理选择性必修第一册课时跟踪检测试卷(十一)用单摆测量重力加速度(含答案)

1、课时跟踪检测(十一)用单摆测量重力加速度课时跟踪检测(十一)用单摆测量重力加速度 1在“用单摆测量重力加速度”的实验中,摆线应选用( ) A长约 10 cm 的细线 B长约 1 m 的细线 C长约 1 m 的粗绳 D80 cm 长的橡皮绳 解析:选 B 做单摆的细线的要求是细、轻且无伸缩性,长度约为 1 m,故 B 正确。 2(多选)在“用单摆测量重力加速度”的实验中,为减小误差( ) A应选质量小的球做摆球 B先使摆球摆动几次,从摆球经过平衡位置时开始计时 C用停表测出 3050 次全振动的时间,计算出平均周期 D在测量摆线长度时,对安装好的单摆,要用力拉紧摆线后再测量 解析:选 BC 摆球

2、应选择质量大、体积小的小球,A 错。开始计时的起点应从平衡位置开始,此位置速度大,位置确定,误差小,B 对。计算周期时,应用多个周期的累加时间,测周期时误差小,C 对。测摆长时应使摆线自然下垂,不能拉紧,拉紧摆线后测得摆长变长,误差大,D 错。 3在“用单摆测量重力加速度”的实验中,下列说法正确的是( ) A把单摆从平衡位置拉开 30 的摆角,并在释放摆球的同时开始计时 B测量摆球通过最低点 100 次的时间 t,则单摆周期为t100 C用悬线的长度加摆球的直径作为摆长,代入单摆周期公式计算得到的重力加速度值偏大 D选择密度较小的摆球,测得的重力加速度值误差较小 解析:选 C 单摆符合简谐运动

3、的条件是摆线偏离平衡位置的夹角小于 5 ,测量周期时应从平衡位置开始计时, 故 A 错误; 若摆球第一次过平衡位置计为“0”, 则周期 Tt50, 若摆球第一次过平衡位置计为“1”,则周期 Tt49.5,故 B 错误;由 T2lg得 g42lT2,其中 l 为摆长,即悬线长加摆球半径,若代入悬线长加摆球直径,由公式知 g 偏大,故 C 正确;实验中应选择密度较大、体积较小的摆球,以减小空气阻力引起的误差,故 D 错误。 4用单摆测量重力加速度,下列说法正确的是( ) A由 g42lT2看出,T 一定时,g 与 l 成正比 B由 g42lT2看出,l 一定时,g 与 T2成反比 C由于单摆的振动

4、周期 T 和摆长 l 可用实验测定,利用 g42lT2可算出当地的重力加速度 D同一地区单摆的周期不变,不同地区的重力加速度与周期的平方成反比 解析:选 C 用单摆测重力加速度的原理是用公式 T2lg,变形得 g42lT2,测出 T、l 即可求得 g,故 C 项正确。重力加速度 g 是由地球引力而产生的,与 T、L 均无关,故 A、B、D 错误。 5某同学在用单摆测量重力加速度的实验中进行了如下的操作: (1)用游标卡尺测量摆球的直径如图甲所示,可读出摆球的直径为_cm。把摆球用细线悬挂在铁架台上,测量摆线长,通过计算得到摆长 l。 (2)用停表测量单摆的周期。当单摆摆动稳定且到达最低点时开始

5、计时并记为 1,单摆每经过最低点计一次数,当数到 n60 时停表的示数如图乙所示,该单摆的周期是 T_s(结果保留三位有效数字)。 (3)测量出多组周期T、 摆长l的数值后, 画出T2l图线如图丙所示, 此图线斜率的物理意义是_。 Ag B.1g C.42g D.g42 (4)在(3)中,描点时若误将摆线长当作摆长,那么画出的直线将不通过坐标原点,由图线斜率得到的重力加速度与原来相比,其大小_。 A偏大 B偏小 C不变 D都有可能 解析:(1)摆球的直径为 d20 mm6110 mm20.6 mm2.06 cm。 (2)停表的读数为 t60 s7.5 s67.5 s, 根据题意有 t6012T

6、592T,所以周期 T2t592.29 s。 (3)根据单摆的周期公式 T2lg,可得 T242gl,所以 T2l 图线的斜率 k42g,选项 C 正确。 (4)因为T2l42gk(常数),所以T2l42gk,若误将摆线长当作摆长,画出的直线将不通过坐标原点,但图线的斜率仍然满足 k42g,所以由图线的斜率得到的重力加速度不变。 答案:(1)2.06 (2)2.29 (3)C (4)C 6(1)在做“用单摆测量重力加速度”的实验时,用摆长 l 和周期 T 计算重力加速度的公式是 g_。 若已知摆球直径为 2.00 cm, 让刻度尺的零刻度线对准摆线的悬点, 摆线竖直下垂, 如图甲所示,则单摆摆

7、长是_m。若测定了 40 次全振动的时间为 75.2 s,计算可得单摆周期是_s。 (2)为了提高测量精度, 需多次改变 l 值, 并测得相应的 T 值。 现将测得的六组数据标示在以 l 为横坐标,以 T2为纵坐标的坐标系上(如图乙所示),即图中用“ ”表示的点,则: 单摆做简谐运动应满足的条件是_。 根据图中给出的数据点作出 T2和 l 的关系图线,根据图线可求出 g_m/s2(结果保留两位有效数字)。 解析: (1)由 T2lg, 可知 g42lT2。 由题图甲可知: 摆长 l(88.501.00)cm87.50 cm0.875 0 m。单摆周期 Tt401.88 s。 (2)单摆做简谐运

8、动应满足的条件是摆线偏离平衡位置的夹角小于 5 。 T2和 l 的关系图线如图所示,直线斜率 kT2l4.0,由 g42lT242k,可得 g9.9 m/s2。 答案:(1)42lT2 0.875 0 1.88 (2)摆线偏离平衡位置的夹角小于 5 见解析图 9.9 7在用单摆测量重力加速度的实验中,摆球在垂直纸面的平面内摆动,如图甲所示,在摆球运动最低点的左、右两侧分别放置一激光光源与光敏电阻。光敏电阻(光照时电阻比较小)与某一自动记录仪相连,该仪器显示的光敏电阻阻值 R 随时间 t 的变化图线如图乙所示, 则该单摆的振动周期为_。 若保持悬点到小球顶点的绳长不变,改用直径是原小球直径 2

9、倍的另一小球进行实验,则该单摆的周期将_(选填“变大”“不变”或“变小”)。 解析:单摆在一个周期内两次经过平衡位置,每次经过平衡位置,单摆会挡住细激光束,从 Rt 图线可知周期为 2t0。摆长等于摆线的长度加上小球的半径,根据单摆的周期公式 T2lg,摆长变大,所以周期变大。 答案:2t0 变大 8.正在修建的房顶上固定的一根不可伸长的细线垂到三楼窗沿下, 某同学应用单摆原理测量窗的上沿到房顶的高度,先将线的下端系上一个小球,发现当小球静止时,细线恰好与窗子上沿接触且保持竖直,他打开窗子,让小球在垂直于墙的竖直平面内摆动,如图所示,从小球第 1 次通过图中的 B 点开始计时,到第 21 次通过 B 点用时 30 s;球在最低点 B 时,球心到窗上沿的距离为 1 m,当地重力加速度 g 取 2(m/s2)。求: (1)小球运动的周期; (2)房顶到窗上沿的高度。 解析:(1)小球运动的周期 Ttn3010 s3.0 s。 (2)由 T2lg, 可得:TT12T22122l1g2 l1hg, 代入数据解得 h3.0 m。 答案:(1)3.0 s (2)3.0 m