2022届高考物理一轮复习实验抢分专练(十九) 用单摆测量重力加速度的大小(含解析)

实验抢分专练(十九)　用单摆测量重力加速度的大小 1.(2020·房山区模拟)在“利用单摆测重力加速度”的实验中: (1)组装单摆时,应在下列器材中选用　　　　。  A.长度为1 m左右的细线 B.长度为30 cm左右的细线 C.直径为1.8 cm的塑料球 D.直径为1.8 cm的铁球 (2)用游标卡尺测量某小球直径,读数如图所示,读数为　　　　　mm。  (3)正确操作测出单摆完成n次全振动的时间为t,用毫米刻度尺测得摆线长为L,游标卡尺测得摆球直径为d。用上述测得量写出测量重力加速度的表达式:g=　　　　　　　。  (4)某同学测得的g值比当地的重力加速度偏小,可能原因是　　　　　　。  A.计算时将L当成摆长 B.测摆线长时摆线拉得过紧 C.开始计时时,秒表按下过晚 D.实验中误将30次全振动计为29次 (5)将摆球带上正电,然后将单摆放入竖直向上的电场中,在预测单摆振动周期时,学生甲说:“因为摆球受到的电场力与摆球重力方向相反,它对摆球的作用相当于重力加速度变小,因此振动周期变大”。学生乙说:“电场力对摆球的影响相当于用一个质量小一些的摆球做实验,由于单摆振动周期与质量无关,因此单摆的振动周期不变”,你认为这两个同学的观点中　　　　是错误的,并指出错误的原因:　 　　　　　　　。  2.居家防疫期间,小明在家里做“用单摆测定重力加速度”的实验。如图1他找到了一块外形不规则的小石块代替摆球,设计的实验步骤是: A.将小石块用不可伸长的细线系好,结点为N,细线的上端固定于O点; B.用刻度尺测量ON间细线的长度l作为摆长; C.将石块拉开一个大约α=5°的角度,然后由静止释放; D.从石块摆至某一位置处开始计时,测出30次全振动的总时间t,由T=得出周期; E.改变ON间细线的长度再做几次实验,记下相应的l和T; F.根据公式g=l,分别计算出每组l和T对应的重力加速度g,然后取平均值即可作为重力加速度的测量结果。 (1)小石块摆动的过程中,充当回复力的是　　　　。  A.重力 B.拉力 C.拉力沿水平方向的分力 D.重力沿圆弧切线方向的分力 (2)为使测量更加准确,步骤D中,小明应从　　　　　　　(选填“最大位移”或“平衡位置”)处开始计时。  (3)小明用ON的长l为摆长,利用公式g=l求出的重力加速度的测量值比真实值　　　　(选填“偏大”或“偏小”)。  (4)小红利用小明测出的多组摆长l和周期T的值,作出T2-l图线如图2所示,通过测量计算出图线的斜率为k,由斜率k求重力加速度的表达式是g=　　　　　　。  (5)在步骤F中,有同学认为可以先将多次测量的摆长l取平均值得到,周期T取平均值得到,再代入公式g=l,得到重力加速度g的测量结果,你认为这种做法是否正确并说明理由。 3.(2021·银川模拟)某同学在做“用单摆测重力加速度”的实验中进行了如下的操作: (1)用游标上有10个小格的游标卡尺测量摆球直径如图甲所示,摆球直径为 　　　　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)用秒表测量单摆的周期。当单摆摆动稳定且到达最低点时开始计时并记为n=0,单摆每经过最低点记一次数,当数到n=60时秒表的示数如图乙所示,该单摆的周期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T2-L图象如图丙,此图线斜率的物理意义是 　。  A.G　　　　　　B. C. D. (4)该小组的另一同学没有使用游标卡尺也测出了重力加速度。他采用的方法是:先测出一摆线较长的单摆的振动周期T1,然后把摆线缩短适当的长度ΔL,再测出其振动周期T2。用该同学测出的物理量表示重力加速度为g=　。  【加固训练】 　1.某小组在做“用单摆测定重力加速度”实验后,为进一步探究,将单摆的轻质细线改为刚性重杆。通过查资料得知,这样做成的“复摆”做简谐运动的周期T=2π,式中Ic为由该摆决定的常量,m为摆的质量,g为重力加速度,r为转轴到中心C的距离。如图甲,实验时在杆上不同位置打上多个小孔,将其中一个小孔穿在光滑水平轴O上,使杆做简谐运动,测量并记录r和相应的运动周期T;然后将不同位置的孔穿在轴上重复实验,实验数据见表,并测得摆的质量m=0.50 kg。 r/m 0.45 0.40 0.35 0.30 0.25 0.20 T/s 2.11 2.14 2.20 2.30 2.43 2.64 (1)由实验数据得出图乙所示的拟合直线,图中纵轴表示　　　　　。  (2)Ic的国际单位为　　　　　,由拟合直线得到Ic的值为　　　　　(保留到小数点后两位)。  (3)若摆的质量测量值偏大,重力加速度g的测量值　　　　　(选填“偏大”“偏小”或“不变”)。  2.(20