高考物理命题潜规则解密专项81单摆.docx
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高考物理命题潜规则解密专项81单摆
2019高考物理命题潜规则解密:
专项81单摆
度
规那么验证:
2018年全国理综第25题、2018年上海物理第29题、2018年天津理综第9题、2017高考上海物理第4题、2017福建理综19题〔1〕
命题规律:
单摆、探究影响单摆运动的因素、用单摆测重力加速度是高考考查的重点和热点,考查单摆的试题为选择题,考查探究影响单摆运动的因素、用单摆测重力加速度为填空题实验题,难度中等。
命题分析
考查方式一单摆
【命题分析】单摆是重要的简谐运动模型,单摆运动具有等时性(单摆简谐运动周期与振幅无关)。
单摆周期公式:
T=2π
,式中L为等效摆长,G为等效重力加速度。
考查单摆的试题难度中等。
典例1.〔2018年全国理综第25题〕一单摆在地面处的摆动周期与在某矿井底部摆动周期的比值为K。
设地球的半径为R。
假定地球的密度均匀。
质量均匀分布的球壳对壳内物体的引力为零,求矿井的深度D。
典例2、〔2017高考上海物理第4题〕、做简谐振动的单摆摆长不变,假设摆球质量增加为原来的4倍,摆球经过平衡位置时速度减小为原来的1/2,W那么单摆振动的〔〕
A、频率、振幅都不变B、频率、振幅都改变
C、频率不变、振幅改变D、频率改变、振幅不变
考查方式【二】探究单摆的运动、用单摆测定重力加速度
【命题分析】单摆在小角度摆动时,可视作简谐运动,具有等时性.有关单摆实验一定要控制单摆运动的摆角小于10°,测量周期采用测量30~50个周期的总时间除以周期数,测量时间从摆球通过最低点开始,摆球两次通过最低点为一个周期。
测量摆长为悬点到摆球质心的距离。
考查探究单摆的运动、用单摆测定重力加速度的试题难度中等。
典例3、〔8分〕〔2018年上海物理第29题〕在“利用单摆测重力加速度”的实验中。
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____________。
假设测得连续N个磁感应强度最大值之间的时间间隔为T,那么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L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=____________。
典例4.(2018年天津理综第9题)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,如下图。
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,结果如下图,那么该摆球直径为MM,单摆摆长为M.
③以下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,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〕。
典例5〔2017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,测量结果如下图,那么该摆球的直径为CM。
②小组成员在实验过程中有如下说法,其中正确的选项是。
〔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,那么单摆周期为
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
【2018模拟题精选训练题】
1.〔2018年安徽省安庆市二模〕在“用单摆测重力加速度”的实验.中,为了减少实验误差,以下操作正确的选项是〔〕
A.选取长度10CM左右的细绳作为摆线
B.在摆球运动到最低点处开始计时
C.假设摆球N次经过最低点所用的时间为T,那么单摆的周期为T=T/N
D.多次改变摆长L,测出不同摆长下摆球运动的周期T,可由T-L图像求出重力加速度G
2.〔2018年4月安徽省马鞍山二模〕在“利用单摆测重力加速度”的实验中,由单摆做简谐运动的周期公式得到G=
。
只要测量出多组单摆的摆长L和运动周期T,作出T2-L图象,就可求出当地的重力加速度,理论上T2-L图象是一条过坐标原点的直线。
某同学在实验中,用一个直径为D的带孔实心钢球作为摆球,多次改变悬点到摆球顶部的距离L0,分别测出摆球做简谐运动的周期T后,作出T2-1图象,如下图、
3.〔2018·北京东城联考〕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L
C、在摆线偏离竖直方向5°位置释放小球
D、用秒表记录小球完成N次全振动的总时间T,得到周期T=T/N
E、用公式G=
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〕单摆在任意摆角θ时的周期公式可近似为
,式中T0为摆角趋近于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___________________;假设某同学在实验中得到了如下图的图线,那么图像中的横轴表示___________________。
4.〔2018浙江金华十校联考〕在“研究单摆周期和摆长的关系”实验中:
〔1〕已有器材如下:
铁架台〔带铁夹〕、中心有孔的小金属球、约1M
长的细线、米尺和游标卡尺,实验还缺少的器材是。
〔2〕某同学按如下图的装置进行实验,甲乙两图是从不同角度对同一装置拍摄所得的效果图,甲图为摆球静止在平衡位置的情形,乙图为摆球振动过程中某一时刻的情形,请指出该同学的实验装置或实验操作中2个不妥之处:
①;②。
5.〔2018北京海淀第二学期期中〕在“用单摆测重力加速度”的实验中,某同学的主要操作步骤如下:
A、取一根符合实验要求的摆线,下端系一金属小球,上端固定在O点;
B、在小球静止悬挂时测量出O点到小球球心的距离L;
C、拉动小球使细线偏离竖直方向一个不大的角度〔约为5°〕,然后由静止释放小球;
D、用秒表记录小球完成N次全振动所用的时间T。
①用所测物理量的符号表示重力加速度的测量值,其表达式为G=;
②假设测得的重力加速度数值大于当地的重力加速度的实际值,造成这一情况的原因可能是。
〔选填以下选项前的序号〕
A.测量摆长时,把摆线的长度当成了摆长
B.摆线上端未牢固地固定于O点,振动中出现松动,使摆线越摆越长
C.测量周期时,误将摆球〔N-1〕次全振动的时间T记为了N次全振动的时间,并由计算式T=T/N求得周期
D.摆球的质量过大
③在与其他同学交流实验方案并纠正了错误后,为了减小实验误差,他决定用图象法处理数据,并通过改变摆长,测得了多组摆长L和对应的周期T,并用这些数据作出T2-L图象如图甲所示。
假设图线的斜率为K,那么重力加速度的测量值G=。
④这位同学查阅资料得知,单摆在最大摆角(较大时周期公式可近似表述为
。
为了用图象法验证单摆周期T和最大摆角(的关系,他测出摆长为L的同一单摆在不同最大摆角(时的周期T,并根据实验数据描绘出如图乙所示的图线。
根据周期公式可知,图乙中的纵轴表示的是,图线延长后与横轴交点的横坐标为。
6.〔2018北京通州区一模〕在用单摆测重力加速度的实验中,
①用游标卡尺测小球直径时如图1所示,由图可知小球的直径是〔〕
A、11.70MMB、11.14MMC、10.70MMD、10.14MM
②实验中作出的几个T2-L图像如图2所示,A、B、C三条图线平行,以下说法中正确的选项是〔〕
A、只有利用B图线才能测出重力加速度G
B、A图线可能是摆长L中多加一个小球半径得出的
C、B图线可能是摆长L中少加一个小球半径得出的
D、重力加速度可以用公式
算出
7.〔2018·北京市丰台二模〕在“用单摆测重力加速度”的实验中,小明同学的操作步骤为:
A、取一根细线,下端系着直径为D的金属小球,上端固定在铁架台上;
B、用刻度尺量得细线长度L;
C、在细线偏离竖直方向角度很小时释放小球;
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
;
E、用公式
计算重力加速度
①为减小实验误差,小明同学应在小球经过〔选填“释放位置”或“平衡位置”〕时开始计时。
②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”〕。
8.〔2018上海长宁期末〕在“用单摆测定重力加速度”的实验中
〔1〕〔单项选择〕测量单摆的周期时,某同学在摆球某次通过最低点时,按下停表开始计时,同时数“1”,当摆球第二次通过最低点时数“2”,依此法往下数,当他数到“59”时,按表停止计时,读出这段时间T,那么该单摆的周期为
〔A〕T/29〔B〕T/29.5〔C〕T/30〔D〕T/59
〔2〕在该实验中,如果摆球质量分布不均匀,某同学于是设计了下面一种计算方法:
第一次测量悬线长为L1,测得周期为T1;第二次测量悬线长为L2,测得周期为T2,由此可推算出重力加速度G=__________、
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