2022-2023學(xué)年新教材高中物理第二章機(jī)械振動(dòng)5實(shí)驗(yàn)：用單擺測(cè)量重力加速度夯基提能作業(yè)新人教版選擇性必修第一冊(cè)

歡迎閱讀本文檔，希望本文檔能對(duì)您有所幫助！歡迎閱讀本文檔，希望本文檔能對(duì)您有所幫助！歡迎閱讀本文檔，希望本文檔能對(duì)您有所幫助！歡迎閱讀本文檔，希望本文檔能對(duì)您有所幫助！歡迎閱讀本文檔，希望本文檔能對(duì)您有所幫助！歡迎閱讀本文檔，希望本文檔能對(duì)您有所幫助！第二章5一、選擇題(本題共3小題，每題10分，共30分)1．(多選)在“探究單擺周期與擺長(zhǎng)的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)中，下列說(shuō)法正確的是(AC)A．制作單擺時(shí)，應(yīng)選用密度較大的實(shí)心金屬小球B．記錄擺長(zhǎng)時(shí)，將擺線長(zhǎng)與小球直徑相加C．小球擺角應(yīng)較小，近似滿足簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)條件D．測(cè)出一次擺長(zhǎng)和對(duì)應(yīng)的周期，計(jì)算推導(dǎo)得出周期與擺長(zhǎng)的關(guān)系解析：在制作單擺時(shí)，擺球直徑要盡量遠(yuǎn)小于擺線長(zhǎng)，擺球質(zhì)量應(yīng)遠(yuǎn)大于擺線質(zhì)量，則應(yīng)選用密度較大的實(shí)心金屬小球，A正確；擺長(zhǎng)為懸點(diǎn)到球心的距離，即擺長(zhǎng)等于擺線長(zhǎng)加小球半徑，B錯(cuò)誤；要保證單擺做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)，擺角要小于5°，C正確；實(shí)驗(yàn)中應(yīng)測(cè)出多組擺長(zhǎng)和對(duì)應(yīng)的周期，然后探究?jī)烧咧g的關(guān)系，D錯(cuò)誤。2．(多選)一根不可伸長(zhǎng)的細(xì)線，上端懸掛在O點(diǎn)，下端系一個(gè)小球，如圖甲所示，某同學(xué)利用此裝置來(lái)探究周期與擺長(zhǎng)的關(guān)系。該同學(xué)用米尺測(cè)得細(xì)線的長(zhǎng)度，用游標(biāo)卡尺測(cè)得小球的直徑，二者相加為l，通過(guò)改變細(xì)線的長(zhǎng)度，測(cè)得對(duì)應(yīng)的周期T，得到該裝置的l－T2圖像如圖乙所示。則下列說(shuō)法正確的是(取π2＝9.86)(BCD)A．T＝2s時(shí)擺長(zhǎng)為1mB．T＝2s時(shí)擺長(zhǎng)為0.994mC．?dāng)[球半徑為0.006mD．當(dāng)?shù)刂亓铀俣葹?.80m/s2解析：設(shè)擺長(zhǎng)為l′，小球半徑為r，由單擺的周期公式T＝2πeq\r(\f(l′,g))＝2πeq\r(\f(l－r,g))，推導(dǎo)得l＝eq\f(g,4π2)T2＋r，可知eq\f(g,4π2)為l－T2圖像的斜率，所以有eq\f(g,4π2)＝eq\f(1.000－0.006,4)m/s2，解得g≈9.80m/s2，故D正確；由題圖乙可知，l－T2圖像的縱軸截距為小球的半徑r，則r＝0.006m，T＝2s時(shí)擺長(zhǎng)l′＝l－r＝0.994m，故A錯(cuò)誤，B、C正確。3.(多選)用多組單擺實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)作出的T2－L圖像可以求出重力加速度g，已知三位同學(xué)作出的T2－L圖線的示意圖如圖中的a、b、c所示，其中a和b平行，b和c都過(guò)原點(diǎn)，圖線b對(duì)應(yīng)的g值最接近當(dāng)?shù)刂亓铀俣鹊闹?，則相對(duì)于圖線b，下列分析正確的是(BD)A．出現(xiàn)圖線a的原因可能是誤將懸點(diǎn)到小球下端的距離記為擺長(zhǎng)LB．出現(xiàn)圖線c的原因可能是誤將49次全振動(dòng)記為50次C．圖線c對(duì)應(yīng)的g值小于圖線b對(duì)應(yīng)的g值D．圖線a對(duì)應(yīng)的g值等于圖線b對(duì)應(yīng)的g值解析：由單擺周期公式T＝2πeq\r(\f(L,g))可得T2＝eq\f(4π,g)L，則T2－L圖線的斜率為k＝eq\f(4π2,g)，當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣萭＝eq\f(4π2,k)。若測(cè)量擺長(zhǎng)時(shí)忘了加上擺球的半徑，則擺長(zhǎng)變成擺線的長(zhǎng)度L，則有T2＝eq\f(4π2,g)L＋eq\f(4π2,g)r，其中eq\f(4π2,g)r是截距，故出現(xiàn)圖線a的原因可能是誤將懸點(diǎn)到小球上端的距離記為擺長(zhǎng)L造成的，故A錯(cuò)誤；實(shí)驗(yàn)中誤將49次全振動(dòng)記為50次，則周期的測(cè)量值偏小，T2偏小，故B正確；由題圖可知，圖線c對(duì)應(yīng)的斜率k偏小，由g＝eq\f(4π,k)可知，圖線c對(duì)應(yīng)的g值大于圖線b對(duì)應(yīng)的g值，又a和b平行，k相等，圖線a對(duì)應(yīng)的g值等于圖線b對(duì)應(yīng)的g值，故C錯(cuò)誤，D正確。二、非選擇題(共30分)4．(14分)在“用單擺測(cè)量重力加速度”實(shí)驗(yàn)中，使用下列實(shí)驗(yàn)器材。(1)A．1.2m的細(xì)線 B．2m的彈性繩C．帶孔的小鐵球 D．帶孔的軟木球E．光電門(mén)傳感器應(yīng)選用哪種繩A，應(yīng)選用哪種球C，光電門(mén)的擺放位置為最低點(diǎn)(選填“最高點(diǎn)”或“最低點(diǎn)”)。(2)如圖為光電門(mén)傳感器電流強(qiáng)度I與t的圖像，則周期為C。A．t1 B．t2－t1C．t3－t1 D．t4－t1(3)甲同學(xué)用秒表做該實(shí)驗(yàn)，但所得周期比該實(shí)驗(yàn)得到的大，則可能的原因是開(kāi)始計(jì)時(shí)時(shí)，秒表過(guò)早按下。解析：(1)為減小實(shí)驗(yàn)誤差，應(yīng)選擇輕質(zhì)不可伸長(zhǎng)的細(xì)線作為擺線，擺線選擇A；為減小阻力對(duì)實(shí)驗(yàn)的影響，選擇質(zhì)量大而體積小的擺球，擺球應(yīng)選C；從擺球經(jīng)過(guò)最低點(diǎn)時(shí)開(kāi)始計(jì)時(shí)，光電門(mén)應(yīng)擺放在最低點(diǎn)。(2)一個(gè)周期內(nèi)單擺兩次經(jīng)過(guò)最低點(diǎn)，由圖示圖線可知，單擺周期T＝t3－t1，故C正確。(3)如果開(kāi)始計(jì)時(shí)時(shí)，秒表過(guò)早按下，測(cè)量時(shí)間偏長(zhǎng)，周期就會(huì)偏大。5．(16分)某物理課外小組研究“用單擺測(cè)量重力加速度”實(shí)驗(yàn)，他們測(cè)出不同的擺長(zhǎng)l所對(duì)應(yīng)的周期T，在進(jìn)行數(shù)據(jù)處理時(shí)：(1)甲同學(xué)以l為橫軸、T2為縱軸作出了T2－l圖像，若他測(cè)得的圖像的斜率為k，則測(cè)得的重力加速度g＝eq\f(4π2,k)。若甲同學(xué)測(cè)擺長(zhǎng)時(shí)，忘記測(cè)擺球的半徑，則他用圖像求得的重力加速度準(zhǔn)確(填“偏小”“偏大”或“準(zhǔn)確”)。(2)乙同學(xué)根據(jù)公式T＝2πeq\r(\f(l,g))得g＝eq\f(4π2l,T2)，將所測(cè)得的數(shù)據(jù)代入g＝eq\f(4π2l,T2)計(jì)算重力加速度，若乙同學(xué)測(cè)擺長(zhǎng)時(shí)，也忘記了測(cè)擺球的半徑，則他測(cè)得的重力加速度偏小(填“偏小”“偏大”或“準(zhǔn)確”)。(3)甲同學(xué)測(cè)量5種不同擺長(zhǎng)下單擺的振動(dòng)周期，記錄結(jié)果見(jiàn)下表。l/m0.50.80.91.01.2T/s1.421.791.902.002.20T2/s22.023.203.614.004.84以T2為橫軸，l為縱軸，請(qǐng)你替他在如圖所示的坐標(biāo)紙上作出l－T2圖像，利用此圖像求出的重力加速度為9.86m/s2。(結(jié)果保留三位有效數(shù)字)解析：(1)T2－l圖像的斜率為k，則k＝eq\f(T2,l)＝eq\f(ΔT2,Δl)，由公式T＝2πeq\r(\f(l,g))得T2＝4π2eq\f(l,g)，k＝eq\f(4π2,g)可知測(cè)得的重力加速度g＝eq\f(4π2,k)，忘記測(cè)擺球半徑并不影響斜率k的大小，所以即使忘記測(cè)擺球的半徑，所得測(cè)量值也是準(zhǔn)確的。(2)乙同學(xué)根據(jù)公式T＝2πeq\r(\f(l,g))得g＝eq\f(4π2l,T2)，若他將擺線的長(zhǎng)誤記為擺長(zhǎng)，即擺長(zhǎng)l的