2019-2020年高中物理 第一章 機(jī)械振動(dòng) 第五節(jié) 用單擺測(cè)定重力加速度自我小測(cè) 粵教版選修3-4.doc
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2019-2020年高中物理 第一章 機(jī)械振動(dòng) 第五節(jié) 用單擺測(cè)定重力加速度自我小測(cè) 粵教版選修3-4 1利用單擺測(cè)重力加速度時(shí),若測(cè)得g值偏大,則可能是因?yàn)? ) A.單擺的擺錘質(zhì)量偏大 B.測(cè)量擺長(zhǎng)時(shí),只考慮了懸線長(zhǎng),忽略了小球的半徑 C.測(cè)量周期時(shí),把n次全振動(dòng)誤認(rèn)為是(n+1)次全振動(dòng) D.測(cè)量周期時(shí),把n次全振動(dòng)誤認(rèn)為是(n-1)次全振動(dòng) 2在“用單擺測(cè)定重力加速度”的實(shí)驗(yàn)中,同學(xué)們采用了以下幾種測(cè)量擺長(zhǎng)的不同方法,其中不妥或錯(cuò)誤的方法是( ) A.裝好單擺,用力拉緊擺線,用米尺測(cè)出擺線長(zhǎng)度,然后加上擺球的半徑 B.讓單擺自然下垂,用米尺測(cè)出擺線長(zhǎng)度,然后加上擺球的半徑 C.將單擺取下并放在桌面上,用米尺測(cè)出擺線長(zhǎng)度,然后加上擺球的半徑 D.讓單擺自然下垂,用米尺直接測(cè)出擺線懸點(diǎn)到擺球球心的距離 3用單擺測(cè)定重力加速度的實(shí)驗(yàn)中,有如下器材供選用.請(qǐng)把應(yīng)選用的器材填在橫線上______.(填字母) A.1 m長(zhǎng)的粗繩 B.1 m長(zhǎng)的細(xì)繩 C.半徑為1 cm的小木球 D.半徑為1 cm的小鉛球 E.時(shí)鐘 F.秒表 G.最小刻度為mm的米尺 H.最小刻度為cm的米尺 I.鐵架臺(tái) J.附砝碼的天平 4利用單擺測(cè)定重力加速度的合理實(shí)驗(yàn)步驟順序是:____________. A.求出一次全振動(dòng)的平均時(shí)間 B.測(cè)量擺長(zhǎng)L C.把單擺固定在鐵夾上,使擺球自由下垂 D.反復(fù)做三次,算出周期的平均值 E.讓單擺偏離平衡位置一個(gè)小角度,使其由靜止開(kāi)始擺動(dòng) F.用秒表測(cè)量單擺完成30~50次全振動(dòng)的時(shí)間 G.據(jù)測(cè)得的周期平均值和擺長(zhǎng)數(shù)值代入周期公式中,計(jì)算出重力加速度的值 5某同學(xué)要利用單擺測(cè)定重力加速度,但因無(wú)游標(biāo)卡尺而沒(méi)有辦法測(cè)定擺球直徑,他將擺球用不可伸長(zhǎng)的細(xì)線懸掛起來(lái)后,改變擺線的長(zhǎng)度測(cè)了兩次周期,從而算出了重力加速度.則計(jì)算重力加速度的公式是( ) A. B. C. D. 6一位同學(xué)用單擺做測(cè)量重力加速度的實(shí)驗(yàn),他將擺掛起后,進(jìn)行了如下步驟: A.測(cè)擺長(zhǎng)L:用米尺量出擺線長(zhǎng)度; B.測(cè)周期T:將擺球拉起,然后放開(kāi),在擺球通過(guò)最低點(diǎn)時(shí),按下秒表開(kāi)始計(jì)時(shí),同時(shí)將此次通過(guò)最低點(diǎn)作為第一次,接著一直數(shù)到第60次通過(guò)最低點(diǎn)時(shí),按秒表停止計(jì)時(shí),讀出這段時(shí)間,算出單擺周期T=; C.將所測(cè)得的L和T值代入單擺的周期公式T=2π中,算出g,將它作為實(shí)驗(yàn)結(jié)果寫(xiě)入報(bào)告中去. 請(qǐng)指出上述步驟中遺漏或錯(cuò)誤的地方,加以改正. 7在利用單擺測(cè)定重力加速度的實(shí)驗(yàn)中,由單擺做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的周期公式得到g=L.只要測(cè)出多組單擺的擺長(zhǎng)L和運(yùn)動(dòng)周期T,作出T2-L圖象,就可以求出當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣龋碚撋蟃2-L圖象是一條過(guò)坐標(biāo)原點(diǎn)的直線,某同學(xué)根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)作出圖象如圖1-5-5所示. 圖1-5-5 (1)造成圖象不過(guò)坐標(biāo)點(diǎn)的原因是______. (2)由圖象求出的重力加速度g=______m/s2.(取π2=9.87) 8從一座高大建筑物頂端下垂一條輕質(zhì)長(zhǎng)繩至地面,長(zhǎng)繩上端固定,測(cè)量工具僅限用秒表、米尺,其他實(shí)驗(yàn)器材根據(jù)需要自選,請(qǐng)回答下面兩個(gè)問(wèn)題: (1)如果已知當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣萭,請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)測(cè)量該建筑物高度的方案; (2)如果不知當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣萭,請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)測(cè)量該建筑物高度的方案. 9有五組同學(xué)用單擺測(cè)重力加速度,各組的實(shí)驗(yàn)器材和數(shù)據(jù)如下表所示,若各組同學(xué)實(shí)驗(yàn)操作水平相同,那么第____組同學(xué)測(cè)定的結(jié)果最準(zhǔn)確,若該組同學(xué)根據(jù)自己測(cè)得的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)作出單擺的振動(dòng)圖象如圖1-5-6所示,那么該同學(xué)測(cè)出的重力加速度大小是______m/s2. 組制 擺球材料 最大偏角 擺長(zhǎng) 測(cè)全振動(dòng)次數(shù) 1 木 5 0.40 m 10 2 鋁 5 0.50 m 20 3 銅 8 0.60 m 30 4 鐵 7 0.08 m 40 5 鋁 4 0.80 m 50 圖1-5-6 10下面是用單擺測(cè)定重力加速度實(shí)驗(yàn)中獲得的有關(guān)數(shù)據(jù): 擺長(zhǎng)L/m 0.5 0.6 0.8 1.1 周期T2/s2 2.2 2.5 3.2 4.5 (1)利用上述數(shù)據(jù)在坐標(biāo)圖(圖1-5-7)中描出L-T2圖線. 圖1-5-7 (2)利用圖線,取T2=0.14π2 s2=3.95 s2,求出重力加速度. 11有一天體,半徑為地球半徑的,平均密度與地球相同,在地球上走時(shí)準(zhǔn)確的擺鐘移到該天體的表面,秒針走一圈的實(shí)際時(shí)間為多少? 12某人要測(cè)山高,用一單擺在山腳下測(cè)量時(shí),在一定時(shí)間內(nèi)振動(dòng)了N次,將此單擺移至山頂時(shí),在相同時(shí)間內(nèi)振動(dòng)了(N-1)次.則此山高度約為地球半徑的多少倍? 參考答案 1解析:由單擺的周期可知:T=2π,即周期與擺錘質(zhì)量無(wú)關(guān),只與擺長(zhǎng)和當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣扔嘘P(guān),即A錯(cuò).測(cè)量擺長(zhǎng)時(shí),忽略小球的半徑,則測(cè)得g值會(huì)偏小,B錯(cuò).若把n次全振動(dòng)誤認(rèn)為是(n+1)次全振動(dòng),則周期會(huì)變小,即重力加速度g會(huì)變大. 答案:C 2解析:A中由于線一般都有一定彈性,若拉緊則測(cè)得的擺長(zhǎng)偏大,應(yīng)在自然下垂情況下測(cè)擺長(zhǎng),所以B正確;C中取下單擺,則無(wú)法找到懸掛點(diǎn),將給測(cè)量引入較大的誤差;D中用米尺去測(cè)懸點(diǎn)到球心的距離會(huì)造成誤差,球的直徑應(yīng)用游標(biāo)卡尺單獨(dú)測(cè)量.所以正確的做法為B,不妥或錯(cuò)誤的為A、C、D. 答案:ACD 3解析:測(cè)擺長(zhǎng)時(shí)是從懸點(diǎn)到球心的距離,若用粗繩,粗繩誤差較大,故選B.鉛球密度大,擺動(dòng)中阻力的影響相對(duì)小些,擺長(zhǎng)的測(cè)定也相對(duì)準(zhǔn)確,故選D.計(jì)時(shí)時(shí),使用秒表方便,故選F;測(cè)長(zhǎng)度時(shí),應(yīng)準(zhǔn)確到mm,故選G.本實(shí)驗(yàn)中不需測(cè)質(zhì)量,但必須將小球懸掛,故選I. 答案:BDFGI 4解析:據(jù)單擺做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的周期公式T=2π可知,要測(cè)出重力加速度g,需測(cè)出單擺的擺長(zhǎng)L及周期T,然后由g=4π2求出所要的結(jié)果.所以首先應(yīng)做出單擺(C),然后測(cè)出擺長(zhǎng)L(B),再測(cè)量周期T(E、F、A、D).為了減小誤差,應(yīng)測(cè)30次或50次全振動(dòng)的時(shí)間,并要多次重復(fù)然后求平均值,最后將L及T代入公式g=4π2,求重力加速度g(G). 答案:CBEFADG 5解析:設(shè)擺球重心到球與擺線連接點(diǎn)距離為d,兩次測(cè)得擺線長(zhǎng)分別為l1和l2,對(duì)應(yīng)周期為T(mén)1和T2. 則有g(shù)=,g=,兩式聯(lián)立可得g=,B正確. 答案:B 6解析:?jiǎn)螖[的擺長(zhǎng)定義是懸點(diǎn)到擺球重心的距離,擺線長(zhǎng)并不是擺長(zhǎng),擺長(zhǎng)等于擺線長(zhǎng)加上擺球的半徑,擺球直徑可用卡尺來(lái)測(cè)量. 擺球在某次通過(guò)最低點(diǎn)時(shí),按下秒表開(kāi)始計(jì)算時(shí),同時(shí)將此次作為第一次通過(guò)最低點(diǎn),到60次停表時(shí),實(shí)際是29個(gè)半周期,周期T應(yīng)為. 答案:見(jiàn)解析 7解析:(1)由單擺做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的周期公式T=2π得T2=L,故T2∝L,在直角坐標(biāo)系中T2L圖線必為過(guò)原點(diǎn)的直線,但從圖所給的情況看,在T=0時(shí),L=-1 cm,有一橫軸截距,這說(shuō)明該圖線的方程應(yīng)寫(xiě)為T(mén)2=(L+L0),由此可知,L只是擺線長(zhǎng)度,而非擺長(zhǎng),因此實(shí)驗(yàn)結(jié)果不過(guò)原點(diǎn)的原因必是漏加了小球半徑. (2)由T2=L可知,圖線的斜率k=,由圖象知:圖線的斜率k==4 s2/m,故g== m/s2=9.87 m/s2. 答案:(1)測(cè)單擺擺長(zhǎng)時(shí)漏掉了擺球的半徑 (2)9.87 8解析:(1)選一個(gè)金屬重錘固定在長(zhǎng)繩的下端,構(gòu)成一個(gè)單擺.給擺球一個(gè)初速度使其做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng),用秒表測(cè)得n次全振動(dòng)的時(shí)間t,則其周期是T=,代入單擺周期公式T=2π即可求出h==. (2)選一個(gè)金屬重錘固定在長(zhǎng)繩的下端,構(gòu)成一個(gè)單擺.給擺球一個(gè)初速度使其做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng).用秒表測(cè)n次全振動(dòng)時(shí)間t1,則其周期是T1=,代入單擺周期公式T1=2π; 長(zhǎng)繩末端截去一小段Δl,與金屬重錘構(gòu)成一個(gè)單擺,給擺球一個(gè)初速度使其做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng),用秒表測(cè)n2次全振動(dòng)的時(shí)間t2,則其周期是T2=,代入單擺周期公式T2=2π,綜合可求得 h1==. 答案:見(jiàn)解析 9解析:由表可讀出,第五組同學(xué)所用擺長(zhǎng)為L(zhǎng)=0.80 m,由題圖所示圖象可讀出,該單擺的周期 T=1.80 s,代入公式g=L得: g= m/s2=9.74 m/s2 答案:5 9.74 10解析:(1)如下圖所示. (2)由圖讀出當(dāng)T2=3.95 s2時(shí),L=0.96 m,則重力加速度g== m/s2=9.6 m/s2. 答案:(1)如上圖所示 (2)9.6 m/s2 11解析:由萬(wàn)有引力公式可知g=GπρR,所以某天體表面的重力加速度g與地球表面重力加速度g0的關(guān)系為g=g0,由單擺周期公式T=2π可知,周期關(guān)系為T(mén)=T0,所以在該天體上秒針走一圈時(shí)間t為在地球上走一圈時(shí)間t0=60 s的倍,所以t=60 s=84.8 s. 答案:84.8 s 12解析:設(shè)地球半徑為R,山腳和山頂?shù)闹亓铀俣确謩e為g1和g2,由萬(wàn)有引力定律可得g1=,g2=,所以g1∶g2=(R+h)2∶R2① 由單擺的周期公式可知T1=2π T2=2π 所以∶==N∶(N-1)② 由①②兩式聯(lián)立得N∶(N-1)=(R+h)∶R,所以山高h(yuǎn)=R. 答案:- 1.請(qǐng)仔細(xì)閱讀文檔,確保文檔完整性,對(duì)于不預(yù)覽、不比對(duì)內(nèi)容而直接下載帶來(lái)的問(wèn)題本站不予受理。
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