第二章　5　實(shí)驗(yàn)：用單擺測(cè)量重力加速度-2025版高二物理選擇性必修一

5實(shí)驗(yàn)：用單擺測(cè)量重力加速度(分值：50分)1題6分，2題12分，3題8分，4題10分，5題14分，共50分1．(6分)(2023·宜春市高二期末)在“用單擺測(cè)量重力加速度”實(shí)驗(yàn)中。(1)(2分)下列操作正確的是__________。A．甲圖：小球從偏離平衡位置60°開始擺動(dòng)B．乙圖：細(xì)線上端用鐵夾子固定C．丙圖：小球到達(dá)最高點(diǎn)時(shí)作為計(jì)時(shí)開始與終止的位置D．丁圖：小球自由下垂時(shí)測(cè)量擺線的長(zhǎng)度(2)(2分)某同學(xué)通過(guò)測(cè)量30次全振動(dòng)的時(shí)間來(lái)測(cè)定單擺的周期T，他在單擺經(jīng)過(guò)平衡位置時(shí)按下秒表記為“1”，若同方向再次經(jīng)過(guò)平衡位置時(shí)記為“2”，在數(shù)到“30”時(shí)停止秒表，讀出這段時(shí)間t，算出周期T＝eq\f(t,30)。其他操作步驟均正確。多次改變擺長(zhǎng)時(shí)，他均按此方法記錄多組數(shù)據(jù)，并繪制了T2－L圖像，則他繪制的圖像可能是__________。(3)(2分)按照(2)中的操作，此同學(xué)獲得的重力加速度將__________。(選填“偏大”“偏小”或“不變”)2．(12分)(2023·遵義市高二期中)在做用單擺測(cè)量重力加速度的實(shí)驗(yàn)時(shí)，用擺長(zhǎng)l和周期T計(jì)算重力加速度的公式是g＝________。若已知擺球直徑為2.00cm，讓刻度尺的零刻度線對(duì)準(zhǔn)擺線的懸點(diǎn)，擺線豎直下垂，如圖甲所示，則單擺擺長(zhǎng)是________m。若測(cè)定了40次全振動(dòng)的時(shí)間如圖乙中停表所示，則停表讀數(shù)是__________s，單擺擺動(dòng)周期是__________s。為了提高測(cè)量精度，需多次改變l值，并測(cè)得相應(yīng)的T值?，F(xiàn)將測(cè)得的六組數(shù)據(jù)標(biāo)示在以l為橫坐標(biāo)、以T2為縱坐標(biāo)的坐標(biāo)系上，如圖丙所示。試根據(jù)圖中給出的數(shù)據(jù)點(diǎn)作出T2和l的關(guān)系圖線，根據(jù)圖線可求出g＝__________m/s2。(結(jié)果取2位有效數(shù)字)3．(8分)(2023·大慶市高二月考)在“用單擺測(cè)量重力加速度”的實(shí)驗(yàn)中，(1)(2分)某實(shí)驗(yàn)小組在測(cè)量單擺的周期時(shí)，擺球在豎直平面內(nèi)穩(wěn)定擺動(dòng)后，擺球通過(guò)平衡位置時(shí)從1開始計(jì)數(shù)，同時(shí)開始計(jì)時(shí)，當(dāng)擺球第n次通過(guò)平衡位置時(shí)停止計(jì)時(shí)，記錄的時(shí)間為t，此單擺的周期T＝__________(用t、n表示)。(2)(4分)為了提高實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)確度，在實(shí)驗(yàn)中可改變幾次擺長(zhǎng)L并測(cè)出相應(yīng)的周期T，從而得出幾組對(duì)應(yīng)的L和T的數(shù)值，以L為橫坐標(biāo)、T2為縱坐標(biāo)作出T2－L圖線，但小明同學(xué)不小心每次都把繩長(zhǎng)當(dāng)作擺長(zhǎng)了，由此得到的T2－L圖像是圖乙中的__________(選填“①”“②”或“③”)。然后用圖像的斜率k來(lái)計(jì)算重力加速度。這樣算出來(lái)的g值會(huì)__________(填“偏大”“偏小”或“無(wú)影響”)。(3)(2分)實(shí)驗(yàn)中小紅同學(xué)測(cè)重力加速度時(shí)，沒有用圖像處理，直接利用單擺周期公式計(jì)算，她算得的重力加速度值經(jīng)查證明顯大于當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣戎?，下列原因可能的是__________。A．?dāng)[線上端未牢固地系于懸點(diǎn)，實(shí)驗(yàn)過(guò)程中出現(xiàn)松動(dòng)，使擺線長(zhǎng)度增加了B．把n次擺動(dòng)的時(shí)間誤記為(n＋1)次擺動(dòng)的時(shí)間C．開始計(jì)時(shí)，秒表過(guò)早按下D．把小球直徑當(dāng)作半徑來(lái)計(jì)算擺長(zhǎng)4．(10分)(2023·泰安市高二期末)在“用單擺測(cè)量重力加速度”的實(shí)驗(yàn)中：(1)(3分)某同學(xué)分別選用四種材料不同、直徑相同的實(shí)心球做實(shí)驗(yàn)，各組實(shí)驗(yàn)的測(cè)量數(shù)據(jù)如下。若要計(jì)算當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣戎?，第________組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)最合理；組別擺球材料擺長(zhǎng)L/m最大擺角全振動(dòng)次數(shù)N/次1銅1.0015°402鐵1.005°403鋁0.4015°404木0.405°40(2)(3分)用游標(biāo)卡尺測(cè)小球的直徑如圖甲所示，其值為________cm；(3)(4分)該同學(xué)查資料得知，單擺在最大擺角θ較大時(shí)，周期公式近似為T＝2π(1＋eq\f(1,4)sin2eq\f(θ,2))eq\r(\f(l,g))。為了用圖像法驗(yàn)證單擺周期T和最大擺角θ的關(guān)系，他測(cè)出擺長(zhǎng)為l的同一單擺在不同最大擺角θ時(shí)的周期T，并根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)描繪出如圖乙所示的圖線。設(shè)圖線延長(zhǎng)后與橫軸交點(diǎn)的坐標(biāo)為b，則重力加速度的測(cè)量值g＝____________(用l、b表示)。5．(14分)(2023·新課標(biāo)卷)一學(xué)生小組做“用單擺測(cè)量重力加速度的大小”實(shí)驗(yàn)。(1)(6分)用實(shí)驗(yàn)室提供的螺旋測(cè)微器測(cè)量擺球直徑。首先，調(diào)節(jié)螺旋測(cè)微器，擰動(dòng)微調(diào)旋鈕使測(cè)微螺桿和測(cè)砧相觸時(shí)，發(fā)現(xiàn)固定刻度的橫線與可動(dòng)刻度上的零刻度線未對(duì)齊，如圖(a)所示，該示數(shù)為________mm；螺旋測(cè)微器在夾有擺球時(shí)示數(shù)如圖(b)所示，該示數(shù)為________mm，則擺球的直徑為________mm。(2)(2分)單擺實(shí)驗(yàn)的裝置示意圖如圖(c)所示，其中角度盤需要固定在桿上的確定點(diǎn)O處，擺線在角度盤上所指的示數(shù)為擺角的大小。若將角度盤固定在O點(diǎn)上方，則擺線在角度盤上所指的示數(shù)為5°時(shí)，實(shí)際擺角________5°(填“大于”或“小于”)。(3)(6分)某次實(shí)驗(yàn)所用單擺的擺線長(zhǎng)度為81.50cm，則擺長(zhǎng)為________cm。實(shí)