人教版 (2019)选择性必修 第一册第二章 机械振动5 实验：用单摆测量重力加速度复习练习题

2.5实验：用单摆测量重力加速度同步练习2021—2022学年高中物理人教版（2019）选择性必修第一册

一、选择题（共15题）

1．下列关于单摆实验过程的具体步骤中，你觉得存在明显问题的是（　　）

A．将细线穿过金属小球上的小孔，在细线的一端打一个稍大一点的结，制成一个单摆

B．将单摆平躺在桌上，用刻度尺、游标卡尺分别测量摆线长度和直径，取半径加线长为摆长

C．铁架台放在桌边，使固定的铁架伸出桌面，然后把单摆固定在铁夹上，使摆球自由下垂

D．当摆动稳定后摆球经过最低点时开始计时，测30~50次全振动的时间，并求出周期

2．在一次做“探究单摆周期T与摆长L的关系”实验中，在测量单摆周期时，摆球通过最低点时开始计时并记数为0次，则到摆球第N次通过最低点所用时间为t，摆线长度为l，某同学根据测量数据绘制出图像如图所示，则下列说法正确的是（　　）

A．摆球直径 B．单摆周期的平方（）与摆线长度l成正比。

C．当地重力加速度大小为 D．当地重力加速度大小为

3．在一单摆装置中，摆动物体是个装满水的空心小球，球的正下方有一小孔，当摆开始以小角度摆动时，让水从球中连续流出，直到流完为止，由此摆球的周期将（　　）

A．逐渐增大 B．逐渐减小

C．先增大后减小 D．先减小后增大

4．在“用单摆测定重力加速度”的实验中，下列所给器材中，哪个组合较好（ ）

①长1m左右的细线②长30cm左右的细线③直径2cm的塑料球④直径2cm的铁球⑤秒表⑥时钟⑦最小刻度线是厘米的直尺　⑧最小刻度是毫米的直尺

A．①③⑤⑦ B．①④⑤⑧ C．②④⑥⑦ D．②③⑤⑦

5．用单摆测重力加速度的实验中，测出的重力加速度的值大于当地的重力加速度，下列原因中可能的是（　　）

A．振幅太小导致测得的周期偏小

B．计算摆长时，只考虑线长，没有加上摆球半径

C．将n次全振动误记为（n－1）次全振动

D．将n次全振动误记为（n＋1）次全振动

6．如图所示为同一地点的两个单摆甲、乙的振动图像，下列说法正确的是（　　）

A．甲、乙两单摆的摆长不相等

B．甲摆的机械能比乙摆的大

C．在t=0.5s时有正向最大加速度的是乙摆

D．由图像可以求出当地的重力加速度

7．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，可行的是（　　）

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要适当大一些

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

8．为了提高周期的测量精度，下列做法可取的是( )

A．在平衡位置启动秒表，完成一次全振动计时结束

B．在最大位移处启动秒表，第一次回到这一位置结束计时

C．在平衡位置启动秒表，完成30次全振动计时结束

D．在最大位移处启动秒表，完成30次全振动计时结束

9．有粗细相同的棉线、丝线和铁丝,在选取作为单摆的摆绳时,应选取( )

A．棉线,因为它比较轻

B．丝线,因为它既轻又不易发生形变

C．铁丝,因为它较重且摆动起来又容易稳定

D．任意选取哪一种都一样,因为单摆的摆动周期仅与摆长有关

10．在“用单摆测定重力加速度”的实验中：甲同学用标准的实验器材和正确的实验方法测量出几组不同摆长L和周期T的数值，画出如图T2﹣L图象中的实线OM；乙同学也进行了与甲同学同样的实验，但实验后他发现测量摆长时忘了加上摆球的半径，则该同学作出的T2-L图像为（　　）

A．虚线①，不平行实线OM B．虚线②，平行实线OM

C．虚线③，平行实线OM D．虚线④，不平行实线OM

11．以下实验不需要打点计时器的是（　　）

A．研究匀变速直线运动 B．验证牛顿运动定律

C．探究动能定理 D．用单摆测定重力加速度

12．在用单摆测定重力加速度时，摆球应选用( )

A．半径为1 cm的木球 B．半径为1 cm的铝球

C．半径为1 cm的空心钢球 D．半径为1 cm的实心钢球

13．在“用单摆测定重力加速度”实验中，下列操作正确的是（　　）

A．须选用轻且不易伸长的细线

B．须选用密度和直径都较小的摆球

C．摆长必须大于1m，摆角必须小于5º

D．如果用DIS实验系统做实验，光电门应放在摆球摆动过程的最高点

14．关于单摆，下列说法正确的是（　　）

A．摆球受到的回复力方向总是指向平衡位置，当摆球运动到平衡位置时，合力为零

B．如果有两个大小相同的带孔塑料球和带孔铁球，任选一个即可

C．将单摆的摆角从4°改为2°，单摆的周期变小

D．在用单摆测重力加速度实验中，若摆长值忘记加摆球半径，则测量值偏小

15．某学生用单摆测定重力加速度，测得数值偏大些，可能是下列哪些原因引起的（ ）

A．量摆长时没有把小球半径算进去

B．摆球的质量测得不准确

C．摆角小，使周期变小

D．应当测振动30次的时间求其周期，结果把29次当作30次计算周期

二、填空题（共4题）

16．某同学做“利用单摆测重力加速度”实验，先用一个游标卡尺测量小球的直径，示数如图甲所示，则该小球的直径为________mm。用秒表测得50个全振动的时间如图乙所示，秒表示数为__________s 。

17．有两个同学利用假期分别去参观北京大学和南京大学的物理实验室，各自在那里利用先进的DIS系统较准确地探究了“单摆的周期T与摆长L的关系”，他们通过校园网交换实验数据，并由计算机绘制了T2-L图象，如图甲所示。去北大的同学所测实验结果对应的图线是________（选填“A”或“B”）。另外，在南大做探究的同学还利用计算机绘制了a、b两个摆球的振动图象（如图乙），由图可知，两单摆摆长之比 =________。在t=1 s时，b球振动方向是________。

18．（1）利用单摆测重力加速度的实验中，偏角小于50，但测出的重力加速度的数值偏大，可能原因是_____

(2)利用单摆测重力加速度的实验中，为了减小测量周期的误差，应在______位置（填“最低点”或“最高点”）开始计时和结束计时.

19．某同学在“用单摆测定重力加速度”的实验中进行了如下的操作：

（1）用游标尺上有10个小格的游标卡尺测量摆球的直径如图甲所示，可读出摆球的直径为________cm。把摆球用细线悬挂在铁架台上，测量摆线长，通过计算得到摆长L。

（2）用秒表测量单摆的周期。当单摆摆动稳定且到达最低点时开始计时并记为n＝1，单摆每经过最低点记一次数，当数到n＝61时总时间为67.5秒，该单摆的周期是T＝________s（结果保留三位有效数字）。

（3）测量出多组周期T、摆长L的数值后，画出T2－L图线如图乙，此图线斜率的物理意义是(    )

A．g                  B．            C．          D．

三、综合题（共4题）

20．图甲是一个单摆振动的情形，O是它的平衡位置，B、C是摆球所能到达的最远位置，设摆球向右运动为正方向，图乙是这个单摆的振动图象，根据图象回答：

(1)单摆振动的频率是多大？

(2)开始时刻摆球在何位置？

(3)若当地的重力加速度为10 m/s2，试求这个单摆的摆长是多少？

21．单摆是常见的一种简谐运动，如图所示。已知质量为m的摆球，摆长为l，完成N次全振动的时间是t，请根据以上数据完成以下问题：

（1）画出摆角为θ时，小球的受力图，并求出此刻回复力的大小和方向（可在图中画出）；

（2）当地重力加速度g是多大；

（3）很多同学认为直接测量一次全振动时间既简单又节省时间，你同意这个观点吗？请简要分析说明。

22．将在地球上校准的摆钟拿到月球上去，若此钟在月球记录的时间是1h，那么实际上的时间应是h。（月球表面的重力加速度是地球表面的）。若要把此摆钟调准，应将摆长L0调节为多少？

23．有一单摆，其摆长，已知单摆做简谐运动，单摆振动次用的时间，试求：

(1)当地的重力加速度是多大？

(2)如果将这个单摆改为秒摆，摆长应怎样改变？改变多少？

参考答案：

1．B

2．C

3．C

4．B

5．D

6．C

7．A

8．C

9．B

10．B

11．D

12．D

13．A

14．D

15．D

16．     29.8mm     99.8s

17．     B          沿y轴负方向

18．     D     最低点

19．     2.06     2.25     C

20．（1）1.25Hz；（2）B位置；（3）0.16m

21．（1），，方向如图所示；（2）；（3）不同意，因为多次测量利用累计法可以减小测量误差。

22．

23．(1)   (2)缩短,