- 用单摆测定重力加速度
- 共1159题
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.设摆球向右方向运动为正方向.图乙是这个单摆的振动图象.问:
(1)单摆振动的频率是多大?
(2)若当地的重力加速度为10m/s2,试求这个单摆的摆长是多少?(取π2=10)
正确答案
解析
解:(1)由图乙所示图象可知,单摆周期T=0.8s,单摆的周期为:
f==
=1.25Hz;
(2)由单摆周期公式T=2π,
得:L==
=0.16m;
答:(1)单摆振动的频率是1.25Hz;
(2)当地的重力加速度为10m/s2,这个单摆的摆长是0.16m.
(1)在“用单摆测重力加速度”的实验中,下列措施中可以提高实验精度的是______.
A.选细线做为摆线
B.单摆摆动时保持摆线在同一竖直平面内
C.拴好摆球后,令其自然下垂时测量摆长
D.计时起止时刻,选在最大摆角处
(2)如果测得的g值偏小,可能的原因是______.
A.测摆线长时摆线拉得过紧
B.摆线上端悬点末固定,振动中出现松动,使摆线长度增加了
C.开始计时时,秒表过迟按下
D.实验中误将49次全振动记为50次
(3)为了提高实验精度,在实验中可改变几次摆长l并测出相应的周期T,从而得出一组对应的l与T的数据,再以l为横坐标,T2为纵坐标,将所得数据连成直线如图所示,并求得该直线的斜率为k,则重力加速度g=______(用k表示).
正确答案
解析
解:A、为减小空气阻力的影响,应选细线做为摆线,故A正确.
B、由于单摆与圆锥摆的周期不同,所以单摆摆动时必须保持摆线在同一竖直平面内,不能形成圆锥摆.故B正确.
C、由于细线有伸缩性,所以应拴好摆球后,令其自然下垂时测量悬点到球心的距离作为摆长,故C正确.
D、摆球经过平衡位置时,速度最大,相同的距离误差引起的时间误差最小,故应从平衡位置开始计时,故D错误.
故选:ABC.
(2)根据单摆的周期公式,解得:g=
,
A、测摆线长时摆线拉得过紧,则摆长的测量值偏大,导致重力加速度的测量值偏大.故A错误.
B、摆线上端悬点末固定,振动中出现松动,使摆线长度增加了,则摆长的测量值偏小,导致重力加速度的测量值偏小,故B正确.
C、开始计时时,秒表过迟按下,则周期的测量值偏小,导致重力加速度的测量值偏大,故C错误.
D、实验中误将49次全振动记为50次,则周期的测量值偏小,导致重力加速度的测量值偏大,故D错误.
故选:B.
(3)根据,得
,
则图线的斜率k=,解得重力加速度g=
.
故答案为:(1)ABC;(2)B;(3).
将一单摆装置竖直挂于某一深度h(未知)且开口向下的小筒中(单摆的下部分露于筒外),如图甲所示,将悬线拉离平衡位置一个小角度后由静止释放,设单摆振动过程中悬线不会碰到筒壁,测量出筒的下端口到摆球球心的距离l,并通过改变l而测出对应的周期T,再以T2为纵轴、l为横轴作出函数关系图象,那么就可以通过此图象得出小筒的深度h和当地的重力加速度.(取π2=9.86)
(1)如果实验中所得到的T2-l关系图象如图乙所示,那么正确的图象应是a、b、c中的______.
(2)由图象可知,小筒的深度h=______m,当地的重力加速度g=______m/s2.
正确答案
解析
解:(1)由单摆周期公式得T=2π
得到:T2=
当l=0时,T2=>0
所以真正的图象是a
(3)当T2=0时,L=-h,即图象与L轴交点坐标.
h=-L=30cm=0.30m
图线的斜率大小k=
由图,根据数学知识得到k==4
解得g=9.86m/s2
故答案为:(1)a;(2)0.30,9.86.
某同学利用如图1所示的装置测量当地的重力加速度.实验步骤如下:
A.按装置图安装好实验装置;
B.用游标卡尺测量小球的直径d;
C.用米尺测量悬线的长度l;
D.让小球在竖直平面内小角度摆动.当小球经过最低点时开始计时,并计数为0,此后小球每经过最低点一次,依次计数1、2、3….当数到20时,停止计时,测得时间为t;
E.多次改变悬线长度,对应每个悬线长度,都重复实验步骤C、D;
F.计算出每个悬线长度对应的t2;
G.以t2为纵坐标、L为横坐标,作出t2-L图线.
结合上述实验,完成下列任务:
(1)用游标为10分度的卡尺测量小球的直径.某次测量的示数如图2所示,读出小球直径d的值为______cm
(2)该同学根据实验数据,利用计算机作出t2-L图线如图3所示.根据图线拟合得到方程t2=404.0L+3.0.由此可以得出当地的重力加速度g=______m/s2.(取π2=9.86,结果保留3位有效数字)
(3)从理论上分析图线没有过坐标原点的原因,下列分析正确的是______
A.不应在小球经过最低点时开始计时,应该在小球运动到最高点开始计时;
B.开始计时后,不应记录小球经过最低点的次数,而应记录小球做全振动的次数;
C.不应作t2-L图线,而应作t-L图线;
D.不应作t2-L图线,而应作t2-(L+d)图线.
正确答案
解析
解:(1)由图示游标卡尺可知,主尺示数是1.5cm,游标尺示数是2×0.1mm=0.2mm=0.02cm,
游标卡尺示数即小球的直径d=1.5cm+0.02cm=1.52cm;
(2)由题意知,单摆的周期T==
,
由单摆周期公式T=可得:t2=
,
由图象得到的方程为:t2=404.0l+3.5,
则,g=
9.76m/s2;
(3)单摆摆长等于摆线长度与摆球半径之和,把摆线长度作为单摆摆长,
摆长小于实际摆长,t2-l图象不过原点,在纵轴上截距不为零,故D正确,ABC错误;
故答案为:(1)1.52,(2)9.76,(3)D
某同学在“用单摆测定重力加速度”的实验中测量了一些数据,其中的一组数据如下所示.
(1)用游标卡尺测量摆球直径,卡尺游标位置如图a所示,可知摆球直径是______cm.
(2)为了提高实验精度,在试验中可改变几次摆长l,测出相应的周期T,从而得出一组对应的l与T的数值,再以l为横坐标 T2为纵坐标,将所得数据连成直线如图b所示,利用图象可求出重力加速度g=______m/s2.(结果保留三位有效数字)
正确答案
1.940
9.86
解析
解:游标卡尺的读数=主尺+游标尺与主尺对齐各数×精确度=19mm+8×0.05mm=19.40mm=1.940cm
单摆的周期公式,
,所以图象的斜率表示
,g=π2=9.86m/s2;
故答案为:1.940,986
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