2019年高考物理一輪復(fù)習(xí) 第八章 機(jī)械振動(dòng)和機(jī)械波 第3講 實(shí)驗(yàn) 探究單擺的運(yùn)動(dòng)、用單擺測(cè)定重力加速度檢測(cè).doc

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2019年高考物理一輪復(fù)習(xí) 第八章 機(jī)械振動(dòng)和機(jī)械波 第3講 實(shí)驗(yàn) 探究單擺的運(yùn)動(dòng)、用單擺測(cè)定重力加速度檢測(cè) 1.[xx北京東城一模,21(2)]實(shí)驗(yàn)小組的同學(xué)們用如圖1所示的裝置做“用單擺測(cè)定重力加速度”的實(shí)驗(yàn)。 圖1 ①用l表示單擺的擺長(zhǎng),用T表示單擺的周期,重力加速度g=　　　。 ②實(shí)驗(yàn)時(shí)除用到停表、刻度尺外,還應(yīng)該用到下列器材中的　　(選填選項(xiàng)前的字母)。 A.長(zhǎng)約1 m的細(xì)線 B.長(zhǎng)約1 m的橡皮繩 C.直徑約1 cm的均勻鐵球 D.直徑約10 cm的均勻木球 ③選擇好器材,將符合實(shí)驗(yàn)要求的單擺懸掛在鐵架臺(tái)上,應(yīng)采用圖　　中所示的固定方式。 ④將單擺正確懸掛后進(jìn)行如下操作,其中正確的是　　(選填選項(xiàng)前的字母)。 A.測(cè)出擺線長(zhǎng)作為單擺的擺長(zhǎng) B.把單擺從平衡位置拉開一個(gè)很小的角度釋放,使之做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng) C.在擺球經(jīng)過平衡位置時(shí)開始計(jì)時(shí) D.用停表測(cè)量單擺完成1次全振動(dòng)所用時(shí)間并作為單擺的周期 ⑤甲同學(xué)多次改變單擺的擺長(zhǎng)并測(cè)得相應(yīng)的周期,他根據(jù)測(cè)量數(shù)據(jù)畫出了如圖4所示的圖像,但忘記在圖中標(biāo)明橫坐標(biāo)所代表的物理量。你認(rèn)為橫坐標(biāo)所代表的物理量是　　(選填“l(fā)2”“l(fā)”或“”),若圖線斜率為k,則重力加速度g=　　(用k表示)。 圖4 ⑥乙同學(xué)測(cè)得的重力加速度數(shù)值大于當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣鹊膶?shí)際值,造成這一情況的原因可能是　　(選填選項(xiàng)前的序號(hào))。 A.開始擺動(dòng)時(shí)振幅較小 B.開始計(jì)時(shí)時(shí),過早按下停表 　　C.測(cè)量周期時(shí),誤將擺球(n-1)次全振動(dòng)的時(shí)間記為n次全振動(dòng)的時(shí)間 ⑦丙同學(xué)畫出了單擺做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)時(shí)的振動(dòng)圖像如圖5所示,則擺線偏離豎直方向的最大擺角的正弦值約為　　　　　　　(結(jié)果保留一位有效數(shù)字)。 圖5 2.利用單擺測(cè)當(dāng)?shù)刂亓铀俣鹊膶?shí)驗(yàn)中 ①利用游標(biāo)卡尺測(cè)得金屬小球直徑如圖1所示,小球直徑d=　　　cm。 圖1 ②某同學(xué)測(cè)量數(shù)據(jù)如表,請(qǐng)?jiān)趫D2中畫出L-T2圖像。 L/m 0.400 0.500 0.600 0.800 1.20 T2/s2 1.60 2.10 2.40 3.20 4.80 圖2 　　由圖像可得重力加速度g=　　　m/s2(保留三位有效數(shù)字)。 ③某同學(xué)在實(shí)驗(yàn)過程中,擺長(zhǎng)沒有加小球的半徑,其他操作無誤,那么他得到的實(shí)驗(yàn)圖像可能是下列圖像中的　　　。 綜合提能 1.某同學(xué)用實(shí)驗(yàn)的方法探究影響單擺周期的因素。 ①他組裝單擺時(shí),在擺線上端的懸點(diǎn)處,用一塊開有狹縫的橡皮夾牢擺線,再用鐵 架臺(tái)的鐵夾將橡皮夾緊,如圖所示。這樣做的目的是　　　　(填字母代號(hào))。 A.保證擺動(dòng)過程中擺長(zhǎng)不變 B.可使周期測(cè)量得更加準(zhǔn)確 C.需要改變擺長(zhǎng)時(shí)便于調(diào)節(jié) D.保證擺球在同一豎直平面內(nèi)擺動(dòng) ②他組裝好單擺后在擺球自然懸垂的情況下,用毫米刻度尺量得從懸點(diǎn)到擺球的最低端的長(zhǎng)度L=0.999 0 m,再用游標(biāo)卡尺測(cè)量擺球直徑,結(jié)果如圖所示,則該擺球的直徑為　　　　mm,單擺擺長(zhǎng)為　　　　m。 ③下列振動(dòng)圖像真實(shí)地描述了對(duì)擺長(zhǎng)約為1 m的單擺進(jìn)行周期測(cè)量的四種操作過程,圖中橫坐標(biāo)原點(diǎn)表示計(jì)時(shí)開始,A、B、C均為30次全振動(dòng)的圖像,已知sin 5=0.087,sin 15=0.26,這四種操作過程合乎實(shí)驗(yàn)要求且誤差最小的是　　　　(填字母代號(hào))。 2.(1)在“探究單擺周期與擺長(zhǎng)的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)中,兩位同學(xué)用游標(biāo)卡尺測(cè)量小球的直徑如圖甲、乙所示。測(cè)量方法正確的是　　　　(選填“甲”或“乙”)。 (2)實(shí)驗(yàn)時(shí),若擺球在垂直紙面的平面內(nèi)擺動(dòng),為了將人工記錄振動(dòng)次數(shù)改為自動(dòng)記錄振動(dòng)次數(shù),在擺球運(yùn)動(dòng)最低點(diǎn)的左、右兩側(cè)分別放置一激光光源與光敏電阻,如圖甲所示。光敏電阻與某一自動(dòng)記錄儀相連,該儀器顯示的光敏電阻阻值R隨時(shí)間t變化圖線如圖乙所示,則該單擺的振動(dòng)周期為　　　　。若保持懸點(diǎn)到小球頂點(diǎn)的線長(zhǎng)不變,改用直徑是原小球直徑2倍的另一小球進(jìn)行實(shí)驗(yàn),則該單擺的周期將　　　　(填“變大”、“不變”或“變小”),圖乙中的Δt將　　　　(填“變大”、“不變”或“變小”)。 答案精解精析 基礎(chǔ)鞏固 1.答案　①?、贏C?、??、蹷C ⑤　　⑥C?、?.04 解析?、儆蓡螖[周期公式T=2π,得g=。 ②擺線盡量選長(zhǎng)且不易伸縮的細(xì)線,擺球盡量選重且直徑小的。 ③擺動(dòng)過程中擺長(zhǎng)應(yīng)不變。 ④擺長(zhǎng)應(yīng)為懸線長(zhǎng)與擺球半徑之和;要測(cè)多次全振動(dòng)所用時(shí)間計(jì)算周期,可減小誤差。 ⑤由T=2π知T- 圖像是一次函數(shù)圖像,斜率k=,得g=。 ⑥由T=2π,得g=,C項(xiàng)可使T偏小,則g偏大,C正確。過早按下停表,會(huì)使T偏大,g偏小。A項(xiàng)對(duì)T的測(cè)量無影響。 ⑦l sin θ≈0.04 m,sin θ≈0.04 2.答案?、?.26　②如圖所示　9.86?、跙 解析?、僦鞒咦x數(shù)為:2.2 cm;游標(biāo)尺讀數(shù)為:60.1 mm=0.6 mm=0.06 cm,故小球直徑為2.2 cm+0.06 cm=2.26 cm; ②由單擺周期公式T=2π,得:L=T2; L-T2圖線斜率為k=,可得:g=4π2k, 由圖像可得:k= m/s2=0.25 m/s2, 可得:g=43.1420.25 m/s2=9.86 m/s2。 ③在實(shí)驗(yàn)過程中,擺長(zhǎng)沒有加小球的半徑,其他操作無誤,可知:L=T2-L0,可知B正確,A、C、D錯(cuò)誤。 綜合提能 1.答案?、貯C?、?2.0　0.993 0　③A 解析?、傧鹌A牢擺線的目的是保證擺球在擺動(dòng)過程中擺長(zhǎng)不變,同時(shí)也是為了在需要改變擺長(zhǎng)時(shí)便于調(diào)節(jié),A、C正確;與測(cè)量周期的準(zhǔn)確性無關(guān),與擺動(dòng)是否能在同一平面內(nèi)無關(guān),B、D錯(cuò)誤。 ②游標(biāo)卡尺的0刻線與主尺上的1.20 cm刻線對(duì)齊,故其讀數(shù)為12.0 mm,單擺的擺長(zhǎng)l=0.999 0 m-0.012 0 m=0.993 0 m。 ③從平衡位置開始計(jì)時(shí),測(cè)量的周期準(zhǔn)確,B錯(cuò)。由測(cè)30次全振動(dòng)的總時(shí)間為t可得T=,此法相對(duì)準(zhǔn)確,D錯(cuò)。當(dāng)振幅為30 cm時(shí),sin θ==0.3>0.26=sin 15,即θ>15,而單擺只有在擺角小于5時(shí)為簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng),故C錯(cuò)。sin θ==0.08<0.087=sin 5,即θ<5,可知A正確。 2.答案　(1)乙　(2)2t0　變大　變大 解析　(1)由游標(biāo)卡尺的使用方法知乙圖操作正確。 (2)小球擺動(dòng)到最低點(diǎn)時(shí),擋光使得光敏電阻阻值增大,從t1時(shí)刻開始,再經(jīng)兩次擋光完成一個(gè)周期,故T=2t0;擺長(zhǎng)為擺線長(zhǎng)加小球半徑,當(dāng)小球直徑變大,則擺長(zhǎng)增加,由周期公式T=2π可知,周期變大;當(dāng)小球直徑變大,擋光時(shí)間增加,即Δt變大。