- 二一组卷

题型：实验探究题题类：难易度：普通

2024届广东省顺德区普通高中高三上学期教学质量检测物理试题（一）

某研究性学习小组利用光电门传感器、天平、刻度尺研究单摆的周期与摆球质量、摆长之间的关系。实验装置如图甲所示，实验时，将小球拉起一定角度后释放（小于 $\text{[math]}$ ），利用光电门测出小球摆动的周期。

（1）该实验采用的实验方法为（选填“控制变量法”或“理想实验法”）；

（2）如果实验组用该装置分别在北京和顺德两地进行探究“单摆的周期T与摆长L的关系”的实验，然后将实验数据绘制成 $\text{[math]}$ 图像，如图乙所示，则在顺德测得的实验结果对应的图线是（选填“A”或“B”）；

（3）某次实验中，小组成员小明想用该装置测当地重力加速度，已知绳长为L，小球直径为d，摆球摆动过程中光电门接收到光信号强度I随时间ｔ的变化如图丙所示， $\text{[math]}$ 和 $\text{[math]}$ 均为已知量，由此可知此次实验单摆的周期为，当地重力加速度大小的计算表达式 $\text{[math]}$ （用上述已知的物理量表示）．

举一反三

智能手机自带许多传感器，某同学使用其中的磁感应强度传感器，结合单摆原理测量当地的重力加速度。具体操作如下：

（1）用游标卡尺测量小钢球的直径d，测得结果如图甲所示，其读数 $\text{[math]}$ {#blank#}1{#/blank#} $\text{[math]}$

（2）将轻质细线一端固定在O点，另一端系一小钢球，如图乙所示，将强磁铁吸附于小钢球下侧，在单摆的正下方放置一手机，打开手机中测量磁感应强度的应用软件；

（3）将小钢球拉到一定高度，细线处于伸直状态，小钢球做小角度摆动，每当钢球经过手机时，磁传感器会采集到一个磁感应强度的峰值。采集到的磁感应强度随时间变化的图像如图丙所示，已知连续 n个峰值间的时间长为t，则单摆的周期 $\text{[math]}$ {#blank#}2{#/blank#}（用n、t表示）；

（4）方法一：用毫米刻度尺测量出细线的长度L，以悬点到钢球中心的长为摆长，根据单摆的周期公式，求出重力加速度 $\text{[math]}$ {#blank#}3{#/blank#}（用L、d、T表示）；

方法二：多次改变细线的长L，测出对应的周期 T，作出 $\text{[math]}$ 图像，已知图像的斜率为 k，则重力加速度 $\text{[math]}$ {#blank#}4{#/blank#}（用k表示）。

某同学做“用单摆测重力加速度”实验。

某同学利用双线摆和光传感器测量当地的重力加速度，如图甲，A为激光笔，B为光传感器。

实验过程如下：

实验课中，同学们用单摆测量当地的重力加速度，实验装置如图1所示。

某同学利用单摆的周期公式测当地的重力加速度，测量5种不同摆长与单摆的振动周期的对应情况（单摆摆角均小于5度），并将记录的数据描点绘出 $\text{[math]}$ 图线，若图线的斜率为k，则用斜率k求重力加速度的表达式为g={#blank#}1{#/blank#}。

请完成下列实验操作和计算。

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