2022十年高考物理大全分类解析 专题47 用单摆测量重力加速度

2022-2022十年高考物理大全分类解析专题47用单摆测量重力加速度10.（5分）（2022高考安徽理综第21题I）根据单摆周期公式，可以通过实验测量当地的重力加速度。如图1所示，将细线的上端固定在铁架台上，下端系一小钢球，就做成了单摆。（1）用游标卡尺测量小钢球直径，求数如图2所示，读数为_______mm。（2）以下是实验过程中的一些做法，其中正确的有_______。a.摆线要选择细些的、伸缩性小些的，并且尽可能长一些b.摆球尽量选择质量大些、体积小些的c.为了使摆的周期大一些，以方便测量，开始时拉开摆球，使摆线相距平衡位置有较大的角度d.拉开摆球，使摆线偏离平衡位置大于5度，在释放摆球的同时开始计时，当摆球回到开始位置时停止计时，此时间间隔△t即为单摆周期Te.拉开摆球，使摆线偏离平衡位置不大于5度，释放摆球，当摆球振动稳定后，从平衡位置开始计时，记下摆球做50次全振动所用的时间△t，则单摆周期10\n2022~2022年高考题1(2022天津理综)某同学用实验的方法探究影响单摆周期的因素。①他组装单摆时，在摆线上端的悬点处，用一块开有狭缝的橡皮夹牢摆线，再用铁架台的铁夹将橡皮夹紧，如图所示。这样做的目的是（填字母代号）A．保证摆动过程中摆长不变B．可使周期测量得更加准确C．需要改变摆长时便于调节D．保证摆球在同一竖直平面内摆动②他组装好单摆后在摆球自然悬垂的情况下，用毫米刻度尺从悬点量到摆球的最低端的长度L=0.9990m，再用游标卡尺测量摆球直径，结果如图所示，则该摆球直径为mm，单摆摆长为m.③10\n下列振动图象真实地描述了对摆长约为1m的单摆进行周期测量的四种操作过程，图中横坐标原点表示计时开始，A、B、C均为30次全振动的图象，已知sin5°=0.087，sin15°=0.26，这四种操作过程合乎实验要求且误差最小的是（填字母代号）。2．（8分）（2022·上海物理）在“利用单摆测重力加速度”的实验中。（1）某同学尝试用DIS测量周期。如图，用一个磁性小球代替原先的摆球，在单摆下方放置一个磁传感器，其轴线恰好位于单摆悬挂点正下方。图中磁传感器的引出端A应接到____________。使单摆做小角度摆动，当磁感应强度测量值最大时，磁性小球位于____________。若测得连续N个磁感应强度最大值之间的时间间隔为t，则单摆周期的测量值为____________（地磁场和磁传感器的影响可忽略）。（2）多次改变摆长使单摆做小角度摆动，测量摆长L及相应的周期T。此后，分别取L10\n和T的对数，所得到的lgT-lgL图线为____________（填：“直线”、“对数曲线”或“指数曲线”)；读得图线与纵轴交点的纵坐标为c，由此得到该地重力加速度g=____________。3（2022福建理综19题（1））某实验小组在利用单摆测定当地重力加速度的实验中：①用游标卡尺测定摆球的直径，测量结果如图所示，则该摆球的直径为cm。②小组成员在实验过程中有如下说法，其中正确的是。（填选项前的字母）A.把单摆从平衡位置拉开30度的摆角，并在释放摆球的同时开始计时B.测量摆球通过最低点100次的时间t，则单摆周期为C.用悬线的长度加摆球的直径作为摆长，代入单摆周期公式计算得到的重力加速度值偏大D.选择密度较小的摆球，测得的重力加速度值误差较小10\n【点评】此题考查游标卡尺读数、单摆实验注意事项等。4.（2022年浙江卷）（1）在“探究单摆周期与摆长的关系”实验中，两位同学用游标卡尺测量小球的直径如图甲、乙所示。测量方法正确的是___________（选填“甲”或“乙”）。（2）实验时，若摆球在垂直纸面的平面内摆动，为了将人工记录振动次数改为自动记录振动次数，在摆球运动最低点的左、右两侧分别放置一激光光源与光敏电阻，如图甲所示。光敏电阻与某一自动记录相连，该仪器显示的光敏电阻阻值R随时间t变化图线如图乙所示，则该单摆的振动周期为　　　　。若保持悬点到小球顶点的绳长不变，改用直径是原小球直径2倍的另一小球进行实验，则该单摆的周期将　　　　（填“变大”、“不变”或“变小”），图乙中的Δt将　　　　（填“变大”、“不变”或“变小”）。10\n5.（2022年重庆卷）某同学在探究影响单摆周期的因素时有如下操作，请判断是否恰当（填“是”或“否”）。①把单摆从平衡位置拉开约5°释放；②在摆球经过最低点时启动秒表计时；③把秒表记录摆球一次全振动的时间作为周期。该同学改进测量方法后，得到的部分测量数据见表。用螺旋测微器测量其中一个摆球直径的示数见题图1。该球的直径为mm。根据表中数据可以初步判断单摆周期随的增大而增大。数据组编号摆长/mm摆球质量/g周期/s1999.332.22.02999.316.52.03799.232.21.84799.216.51.85501.132.21.4答案：①是，②是，③否，20.685(20.683-20.687)，摆长解析：单摆作简谐运动要求摆角小，单摆从平衡位置拉开约5°释放满足此条件；因为6.（2022·天津理综）某同学用单摆测重力加速度，发现单摆静止时摆球重心在球心的正下方，他仍将从悬点到球心的距离当作摆长L，通过改变摆线的长度，测得6组L和对应的周期T，画出L－T2图线，然后在图线上选取A、B两点，坐标如图所示．他采用恰当的数据处理方法，则计算重力加速度的表达式应为g＝10\n．请你判断该同学得到的结果与摆球重心就在球心处的情况相比，将（填“偏大”、“偏小”或“相同”）．7.（2022·上海物理）在“用单摆测重力加速度”的实验中。（1）某同学的操作步骤为：a．取一根细线，下端系住直径为d的金属小球，上端固定在铁架台上b．用米尺量得细线长度lc．在细线偏离竖直方向5°位置释放小球d．用秒表记录小球完成n次全振动所用的总时间t，得到周期T＝t/ne．用公式g＝4p2l/T2计算重力加速度按上述方法得出的重力加速度值与实际值相比_________（选填“偏大”、“相同”或“偏小”）。（2）已知单摆在任意偏角q时的周期公式可近似为T’＝T0[1＋asin2（q/2）]，式中T0为偏角q趋近于0°时的周期，a为常数。为了用图像法验证该关系式，需要测量的物理量有_________；若某同学在实验中得到了如图所示的图线，则图像中的横轴表示_________。10\n8（2022·全国卷Ⅱ）在做“用单摆测定重力加速度”的实验中，有人提出以下几点建议：A、适当加长摆线B、质量相同、体积不同的摆球，选用体积较大的C、单摆偏离平衡位置的角度不能太大D、当单摆经过平衡位置时开始计时，经过一次全振动后停止计时，用此时间间隔作为单摆振动的周期其中对提高测量结果精确度有利的是。答案：AC解析：为了提高测量结果的精确度，可以适当加长摆线，可保证摆角小于10°；单摆偏离平衡位置的角度不能太大；选项AC正确。质量相同、体积不同的摆球，选用体积较小的，以减小空气阻力；当单摆经过平衡位置时开始计时，经过50次全振动后停止计时，用此时间间隔除以50作为单摆振动的周期，选项BD错误。9（2022·上海物理）有一测量微小时间差的装置，是由两个摆长略有微小差别的单摆同轴水平悬挂构成.两个单摆摆动平面前后相互平行.（1）现测得两单摆完成50次全振动的时间分别为50.0s和49.0s，则两单摆的周期差ΔT=____________s；10\n（2）某同学利用此装置测量小于单摆周期的微小时间差，具体操作如下：把两摆球向右拉至相同的摆角处，先释放长摆摆球，接着再释放短摆摆球，测得短摆经过若干次全振动后，两摆恰好第一次同时同方向通过某位置，由此可得出释放两摆的微小时间差.若测得释放两摆的时间差Δt=0.165s，则在短摆释放____________s（填时间）后，两摆恰好第一次同时向____________（填方向）通过____________（填位置）；（3）为了能更准确地测量微小的时间差，你认为此装置还可做的改进是_________________.10（2022·四川理综）在“用单摆测定重力加速度”的实验中，①测摆长时，若正确测出悬线长l和摆球直径d，则摆长为；②测周期时，当摆球经过位置时开始计时并计数1次，测出经过该位置N次(约60～100次)的时间为t，则周期为。此外，请你从下列器材中选用所需器材，再设计一个实验，粗测出重力加速度g，并参照示例填写下表(示例的方法不能再用)。A．天平；B．刻度尺；C．弹簧秤；D．电磁打点计时器；E．带夹子的重锤；F．纸带；G．导线若干；H．铁架台；I．低压交流电源；J．低压直流电源；K．小车；L．螺旋测微器；M．斜面(高度可调，粗糙程度均匀)。所选器材简述实验方法10\n(只填器材序号)(不要写出具体步骤)示例B、D、E、F、G、H、I安装仪器，接通电源，让纸带随重锤竖直下落。用刻度尺测出所需数据，处理数据，得出结果实验设计10