2020-2021学年鲁科版（2019）高二物理下学期选择性必修第一册配套练习2.4科学测量：用单摆测量重力加速度（含解析）

2.4科学测量：用单摆测量重力加速度 一、实验题 1. 甲乙两个学习小组分别利用单摆测量重力加速度。 甲组同学采用图甲所示的实验装置。该组同学先测出悬点到小球球心的距离L，然后用秒表测出单摆完成n次全振动所用的时间t。请写出重力加速度的表达式______用所测物理量表示。在测量摆长后，测量周期时，摆球振动过程中悬点O处摆线的固定出现松动，摆长略微变长，这将会导致所测重力加速度的数值______。选填“偏大”、“偏小”或“不变” 乙组同学在图甲所示装置的基础上再增加一个速度传感器，如图乙所示。将摆球拉开一小角度使其做简谐运动，速度传感器记录了摆球振动过程中速度随时间变化的关系，如图丙所示的图线。由图丙可知，该单摆的周期______s。 在多次改变摆线长度测量后，根据实验数据，利用计算机作出周期平方摆长图线，并根据图线拟合得到方程由此可以得出当地的重力加速度______取，结果保留3位有效数字 2. 在“利用单摆测重力加速度”的实验中， 从下列器材中选用最合适的器材填写器材代号______。 A.小铁球 B.小塑料球 C.20cm长的细线 D.100cm长的细线 E. 手表       时钟      秒表 若实验测得的g值偏大，可能的原因是______ A.摆球的质量太大 B.测摆长时，仅测了线长，未加小球半径 C.测周期时，把n次全振动误记为次 D.摆球上端未固定牢固，振动中出现松动摆长变长 某同学想进一步验证单摆的周期和重力加速度的关系，但又不可能去不同的地区做实验。该同学就将单摆与光电门传感器安装在一块摩擦不计、足够大的板上，使板倾斜角度，让摆球在板的平面内做小角度摆动，如图甲所示。利用该装置可以验证单摆的周期和等效重力加速度的关系。若保持摆长不变，则实验中需要测量的物理量有______。若从实验中得到所测物理量数据的图线如图乙所示，则图象中的纵坐标表示______，横坐标表示______。 3. 将一单摆装置竖直悬挂于某一深度为未知且开口向下的小筒中单摆的下半部分露于筒外，如图甲所示，将悬线拉离平衡位置一个小角度后由静止释放，设单摆摆动过程中悬线不会碰到筒壁。如果本实验的长度测量工具只能测量出筒的下端口到摆球球心的距离L，并通过改变L而测出对应的摆动周期T，再以为纵轴、L为横轴作出函数关系图像，那么就可以通过此图像得出小筒的深度h和当地的重力加速度g。 测量单摆的周期时，某同学在摆球某次通过最低点时按下停表开始计时，同时数“1”，当摆球第二次通过最低点时数“2”，依此法往下数，当他数到“59”时，按下停表停止计时，读出这段时间t，则该单摆的周期为 A.       B．          C．        D． 如果实验中所得到的关系图线如图乙所示，那么真正的图线应该是a、b、c中的____。  由图线可知，小筒的深度____m，当地的重力加速度____取。 4. 在利用“单摆测定重力加速度”的实验中，由单摆做简谐运动的周期公式得到，只要测出多组单摆的摆长l和运动周期T，作出图象，就可以求出当地的重力加速度，理论上图象是一条过坐标原点的直线，某同学根据实验数据作出的图象如图1所示： 由图象求出的重力加速度______取； 由于图象没有能通过坐标原点，求出的重力加速度g值与当地真实值相比______；若利用，采用公式法计算，则求出重力加速度g值与当地真实值相比______填“偏大”、偏小”或“不变”； 某同学在家里做用单摆测定重力加速度的实验，但没有合适的摆球，他找到了一块外形不规则的长条状的大理石块代替了摆球如图，以下实验步骤中存在错误或不当的步骤是______只填写相应的步骤代号即可。 A.将石块用细尼龙线系好，结点为N，将尼龙线的上端固定于O点； B.用刻度尺测量ON间尼龙线的长度l作为摆长； C.将石块拉开一个大约的角度，然后由静止释放； D.从摆球摆到最低点时开始计时，当摆球第30次到达最低点时结束记录总时间t，由得出周期； E.改变ON间尼龙线的长度再做几次实验，记下相应的l和T； F.求出多次实验中测得的l和T的平均值作为计算时使用的数据，带入公式求出重力加速度g； 5. 某同学用单摆测量重力加速度， 为了减少测量误差，下列做法正确的是______多选； A.摆的振幅越大越好 B.摆球质量大些、体积小些 C.摆线尽量细些、长些、伸缩性小些 D.计时的起、止位置选在摆球达到的最高点处 改变摆长，多次测量，得到周期平方与摆长的关系图象如图所示，所得结果与当地重力加速度值相符，但发现其延长线没有过原点，其原因可能是______。 A.测周期时多数了一个周期 B.测周期时少数了一个周期 C.测摆长时直接将摆线的长度作为摆长 D.测摆长时将摆线的长度加上摆球的直径作为摆长 6. 在探究单摆周期与摆长的关系试验中：