- 单摆周期公式
- 共1307题
2007年10月31日,我国将“嫦娥一号”卫星送入太空,经过3次近月制动,卫星于11月7日顺利进入环月圆轨道。在不久的将来,我国宇航员将登上月球。设想为了测量月球的密度,宇航员用单摆进行测量:测出摆长为l,让单摆在月球表面做小幅度振动,测出振动周期为T。已知引力常量为G,月球半径为R,将月球视为密度均匀的球体。(圆球体积公式V=,R是球的半径。)求:
(1)月球表面的重力加速度g;
(2)月球的密度ρ。
正确答案
解:(1)根据单摆周期公式 ,解得:
;
(2)在月球表面:,且
,
解得:。
如图所示,图中摆长为L的单摆安置在倾角θ的光滑斜面上.此单摆的周期为________.
正确答案
2π
光滑斜面上的等效重力加速度为g′=gsin θ,因此T=2π.
(10分)在“探究单摆摆长与周期关系”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若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
(选填下列选项前的序号)
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。若图线的斜率为k,则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q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q的关系,他测出摆长为l的同一单摆在不同最大摆角q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 。
正确答案
①………(2分); ②C………(2分);③
………(2分);
④sin2……(2分,说明:在sin2前面加任意符合图象意义的常数均可得分),
…………(2分)说明:第④问,若第一空:-cosθ,第二空:
,则可同样得4分。
本题考查的是“探究单摆摆长与周期关系”的实验问题。小球完成n次全振动所用的时间t,则周期为,由单摆周期公式
得
;若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;由T2-l图像可知:
;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单摆的周期。
如图,小球质量为m,摆长为L,最大摆角为θ,且小于5º.小球在竖直平面内摆动。则在图示位置时摆线的拉力为 。从最高点第一次摆到最低点的时间为 。(重力加速度为g)
正确答案
在最高点时,重力沿绳子方向的分力与绳子的拉力相等,为mgcosθ,摆到最低点的时间为四分之一个周期,为
用单摆可以测定重力加速度。摆长为的单摆在偏角很小时的摆动,可以看成是简谐运动,其固有周期T=__________,由此可得g=__________。只要测出摆长l和周期T,即可计算出当地的重力加速度值。如图所示,让刻度尺的零点对准摆线的悬点,摆线竖直下垂。若摆球直径为2.00cm,则单摆的摆长
=__________cm。
正确答案
87.40
试题分析:单摆的周期公式为T=,由此解得 g=
;由刻度尺读数88.40cm,所以摆长为l=88.40cm-1cm=87.40cm.
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