2018-2019学年高中物理教科版选修3-4（课件+检测+学业分层测评）：第1章 5 学生实验：用单摆测定重力加速度 (3份打包)

学业分层测评(五) (建议用时：45分钟) 1．在“探究单摆周期与摆长关系”的实验中，下列做法正确的是(　　) A．应选择伸缩性小、尽可能长的细线做摆线 B．用刻度尺测出细线的长度并记为摆长l C．在小偏角下让单摆摆动 D．当单摆经过平衡位置时开始计时，测量一次全振动的时间作为单摆的周期T E．通过简单的数据分析，若认为周期与摆长的关系为T2∝l，则可作T2－l图像，如果图像是一条直线，则关系T2∝l成立 【解析】　摆长等于摆线的长度加上摆球半径，为减小误差应保证摆线的长短不变，所以应选择伸缩性小、尽可能长的细线做摆线，A正确；刻度尺测出细线的长度再加上小球的半径才是摆长，B错误；单摆在摆角很小的情况下才做简谐运动，单摆的摆角不能太大，一般不超过5°，否则单摆将不做简谐运动，C正确；当单摆经过平衡位置时速度最大，此时开始计时误差较小，但是要测量n次全振动的时间记为t，再由T＝求周期误差较小，D错误；数据处理的时候，通常由线性关系比较容易得出结论，故需作T2－l图像，E正确． 【答案】　ACE 2．在做“用单摆测定重力加速度”的实验中，有人提出如下建议，其中对提高测量结果精确度有利的是(　　) A．适当加长摆线 B．质量相同、体积不同的摆球，应选用体积较大的 C．单摆偏离平衡位置的角度不能太大 D．当单摆经过最高位置开始计时 E．当单摆经过平衡位置时开始计时，且测量30～50次全振动的时间 【解析】　单摆实验的精确度取决于实验装置的理想化程度及相关物理量的测量精度．适当加长摆线，有利于把摆球看成质点，在摆角小于5°的条件下，摆球的空间位置变化较大，便于观察，A对；摆球体积越大，所受空气阻力越大，对质量相同的摆球影响越大，B错；摆角应小于5°，C对；本实验采用累积法测量周期，且从球过平衡位置时开始计时，D错，E对． 【答案】　ACE 3．(1)在用单摆测定重力加速度的实验中，应选用的器材为________． A．1 m长的细线 B．1 m长的粗线 C．10 cm长的细线 D．泡沫塑料小球 E．小铁球 F．秒表 G．时钟 H．厘米刻度尺 I．毫米刻度尺 J．游标卡尺 (2)在该实验中，单摆的摆角φ应________，从摆球经过________开始计时，测出n次全振动的时间为t，用毫米刻度尺测出摆线长为L，用游标卡尺测出摆球的直径为d.用上述物理量的符号写出测出的重力加速度的一般表达式为g＝________. 【解析】　(1)做摆长的细线要用不易伸长的细线，一般不应短于1米，选A；小球应是密度较大，直径较小的金属球，选E；计时仪器宜选用秒表F；测摆长应选用毫米刻度尺I，用游标卡尺测摆球的直径． (2)根据单摆做简谐运动的条件知φ＜5°；因平衡位置易判断，且经平衡位置时速度大，用时少，误差小，所以从平衡位置开始计时． 根据T＝2π，l＝L＋，又T＝ 得g＝. 【答案】　(1)AEFIJ　(2)小于5°　平衡位置 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g＝.只要测出多组单摆的摆长l和运动周期T，作出T2­l图像，就可以求出当地的重力加速度．理论上T2­l图像是一条过坐标原点的直线，某同学根据实验数据作出的图像如图1­5­2所示． 图1­5­2 (1)造成图像不过坐标原点的原因可能是________． (2)由图像求出的重力加速度g＝________ m/s2.(π2取9.87) 【解析】　(1)既然所画T2­l图像与纵坐标有正截距，这就表明l的测量值与真实值相比偏小了，则意味着测摆长时可能漏掉了摆球半径．(2)图像的斜率k＝＝9.87 m/s2.＝4，则g＝ 【答案】　(1)测摆长时漏掉了摆球半径 (2)9.87 5．在做“用单摆测定重力加速度”的实验时，用摆长l和周期T计算重力加速度的公式是g＝________.如果已知摆球直径为2.00 cm，让刻度尺的零点对准摆线的悬点，摆线竖直下垂，如图1­5­3(a)所示，那么单摆摆长是________．如果测定了40次全振动的时间如图1­5­3(b)中秒表所示，那么秒表读数是________s，单摆的摆动周期是________s. 图1­5­3 【解析】　由实验原理和单摆的周期公式T＝2π cm＝87.40 cm..摆球的直径d＝2.00 cm.故摆长l＝88.40 cm－知g＝ 秒表的读数t＝75.2 s．故单摆的振动周期T＝ s＝1.88 s.＝ 【答案】　　87.40 cm　75.2　1.88 6．某同学在做“用单摆测定重力加速度”的实验时，测量5种不同摆长情况下单摆的振动周期，记录数据如下： 摆长l/m 0.500 0 0.800 0 0.900 0 1.000 0 1.200 0 周期T/s 1.42 1.79