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

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=。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。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52.利用單擺測(cè)當(dāng)?shù)刂亓铀俣鹊膶?shí)驗(yàn)中利用游標(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/m0.4000.5000.6000.8001.20T2/s21.602.102.403.204.80圖2由圖像可得重力加速度g=m/s2(保留三位有效數(shù)字)。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。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)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。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t將(填“變大”、“不變”或“變小”)。答案精解精析基礎(chǔ)鞏固1.答案AC3BCC0.04解析由單擺周期公式T=2,得g=。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。擺動(dòng)過程中擺長(zhǎng)應(yīng)不變。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。由T=2知T- 圖像是一次函數(shù)圖像,斜率k=,得g=。由T=2,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。l sin 0.04 m,sin 0.042.答案2.26如圖所示9.86B解析主尺讀數(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;由單擺周期公式T=2,得:L=T2;L-T2圖線斜率為k=,可得:g=42k,由圖像可得:k= m/s2=0.25 m/s2,可得:g=43.1420.25 m/s2=9.86 m/s2。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AC12.00.993 0A解析橡皮夾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。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。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 =0.3>0.26=sin 15,即>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 =0.08<0.087=sin 5,即<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=2可知,周期變大;當(dāng)小球直徑變大,擋光時(shí)間增加,即t變大。