- 用单摆测定重力加速度
- 共1159题
在“用单摆测定重力加速度”的实验中
(1)用刻度尺量出悬点到小球的距离96.60cm,已量得小球直径是5.26cm,某同学为减少实验误差,对同一摆长的单摆进行3次周期测量,每次是在摆球通过最低点时,按下秒表开始计时,同时将此次通过最低点作为第一次,接着记录通过最低点的次数,一直数到计时终止,结果如下表:
这个单摆振动周期的测定值是______s,当地重力加速度的值是______m/s2(小数点后保留两位).
(2)若测得的g值比实际值大,则可能的原因是______
(A)摆球的质量过大 (B)秒表走时比标准钟慢
(C)将振动次数n错记为(n+1)(D)测摆长时未计入摆球的半径.
正确答案
解:(1)根据题意与表中实验数据可得:第1次,次数n1=61,全振动的次数为N1==30次,
周期T1=s=2.01s,同理可求出,T2=2.00s,T3=2.02s,周期的平均值为T=
(T1+T2+T3)=2.01s;
摆长L=96.60cm+×5.26cm=0.9923m,
由T=2π得:g=
,
代入数据,解得:g≈9.70m/s2;
(2)周期T=,单摆摆长L=l+
,由T=2π
得:g=
=
,
A、由表达式可知,g与摆球质量无关,故A错误;
B、秒表走时比标准钟慢,t偏小,故g偏大,故B正确;
C、将振动次数n错记为(n+1),重力加速度偏大,故C正确;
D、测摆长时未计入摆球的半径,g偏小,故D错误;
故答案为:(1)2.01;9.70;(2)BC.
解析
解:(1)根据题意与表中实验数据可得:第1次,次数n1=61,全振动的次数为N1==30次,
周期T1=s=2.01s,同理可求出,T2=2.00s,T3=2.02s,周期的平均值为T=
(T1+T2+T3)=2.01s;
摆长L=96.60cm+×5.26cm=0.9923m,
由T=2π得:g=
,
代入数据,解得:g≈9.70m/s2;
(2)周期T=,单摆摆长L=l+
,由T=2π
得:g=
=
,
A、由表达式可知,g与摆球质量无关,故A错误;
B、秒表走时比标准钟慢,t偏小,故g偏大,故B正确;
C、将振动次数n错记为(n+1),重力加速度偏大,故C正确;
D、测摆长时未计入摆球的半径,g偏小,故D错误;
故答案为:(1)2.01;9.70;(2)BC.
在用“单摆测重力加速度”的实验中,除秒表、铁架台、铁夹等器材外,还有以下器材供选用,请选出实验中还需要的器材______.(填器材前面的字母)
A.有小孔的木球; B.有小孔的铁球; C.米尺; D.卡尺; E.比1m稍长的细线; F.天平
实验中,某同学在摆球通过最低点时开始计时,同时数“1”;当摆球第2次通过最低点时数“2”;依此数下去,当数到“59”时,停止计时,读出这段时间是58.0s,那么单摆的周期T=______s;测得摆长L=1.000m,则测出的重力加速度g=______m/s2.(取π=3.14)
正确答案
解:为了减小空气阻力的影响,摆球选择质量大体积小的,故选择B球,
摆线选择较细且结实的线为便于测量周期和减小空气阻力,细线长短适当,选择E,
要知道摆长的实际长度,需要C,
还需要测量铁球直径,需要D.
故答案为BCDE
摆球两次经过最低点的时间间隔是半个周期,所以摆球通过最低点作为第1次停表开始计时到一直数到摆球第n次通过最低点,摆球经过了(n-1)个半个周期,所以单摆的周期:T==2s
根据单摆的周期公式:T=2,
重力加速度:g==9.86m/s2
故答案为:(1)BCDE
(2)T=2s g=9.86m/s2
解析
解:为了减小空气阻力的影响,摆球选择质量大体积小的,故选择B球,
摆线选择较细且结实的线为便于测量周期和减小空气阻力,细线长短适当,选择E,
要知道摆长的实际长度,需要C,
还需要测量铁球直径,需要D.
故答案为BCDE
摆球两次经过最低点的时间间隔是半个周期,所以摆球通过最低点作为第1次停表开始计时到一直数到摆球第n次通过最低点,摆球经过了(n-1)个半个周期,所以单摆的周期:T==2s
根据单摆的周期公式:T=2,
重力加速度:g==9.86m/s2
故答案为:(1)BCDE
(2)T=2s g=9.86m/s2
某同学在家中做“用单摆测定重力加速度”的实验.他没有合适的小球,找到了一块体积较小形状不太规则的大理石.他设计的实验步骤是:
A.将石块用细棉线系好,结点为M,将细棉线的上端固定于O点,如图 1所示.
B.用刻度尺测量OM间棉线的长度L;
C.将石块拉开一个大约θ=15°的角度,然后由静止释放;
D.从石块摆到最低点开始计时,测出30次全振动的总时间t,由T=t/30求出周期;
E.改变OM间棉线的长度,再做几次实验,记下相应的L和T;
F.将每次记录的L和T代入公式求出重力加速度,再求出几次加速度的平均值作为测定的结果.
(1)你认为该同学以上步骤中有重大错误的是______(只写序号)
(2)该同学发现,求得的结果与当地的g值有较大偏差.经过反思,他找出了实验步骤中存在的错误.于是,他又按改正后的步骤重新进行了测量,根据测得的数据,作出T2-L图象如图2所示(其中T为周期,L仍然为OM间棉线的长度).你认为由图2能否求出g值?如果能求出,请用图象上所给数据(字母表示),写出g的表达式.如果不能求出,请你说明原因.
答:______.
正确答案
解:(1)B(摆长应从悬点到大理石块的质心);
C(摆角太大,不能看作简谐运动);
(2)g根据单摆周期公式T=2π,得到
;
故T2-L的关系图象为直线,斜率k==
,故g=
;
由于L的测量偏小,但△L不会偏小,故是比较准确的方法;
故答案为:(1)BC;(2).
解析
解:(1)B(摆长应从悬点到大理石块的质心);
C(摆角太大,不能看作简谐运动);
(2)g根据单摆周期公式T=2π,得到
;
故T2-L的关系图象为直线,斜率k==
,故g=
;
由于L的测量偏小,但△L不会偏小,故是比较准确的方法;
故答案为:(1)BC;(2).
一位同学做“用单摆测定重力加速度”的实验.
(1)该同学在安装好如图1所示的实验装置后,测得单摆的摆长为L,然后让小球在竖直平面内小角度摆动.当小球某次经过最低点时开始计时,在完成n次全振动时停止计时,测得时间为t.请写出测量当地重力加速度的表达式g=______.(用以上测量的物理量和已知量的字母表示)
(2)为减小实验误差,该同学又多次改变摆长L,测量多组对应的单摆周期T,记录了相关测量数据,并绘制出如图2所示的T2-L关系图线,可求得g的测量值为______m/s2.(计算结果保留2位有效数字)
正确答案
解:(1)摆球经过平衡位置时,速度最大,从平衡位置开始计时,误差较小.
n个全振动的时间为t,单摆的周期为:T=,
根据T=2π
得:.
(2)直线的斜率是k=,所以g=
.
由图可得直线斜率k=,故g=
=
=π2=(3.14)2=9.8m/s2.
故答案为:(1);(2)9.8
解析
解:(1)摆球经过平衡位置时,速度最大,从平衡位置开始计时,误差较小.
n个全振动的时间为t,单摆的周期为:T=,
根据T=2π
得:.
(2)直线的斜率是k=,所以g=
.
由图可得直线斜率k=,故g=
=
=π2=(3.14)2=9.8m/s2.
故答案为:(1);(2)9.8
(选修模块3-4)
(1)下列说法中正确的是______.
A.做简谐运动的质点,其振动能量与振幅无关
B.泊松亮斑是光的衍射现象,玻璃中的气泡看起来特别明亮是光的全反射现象
C.真空中的光速在不同的惯性参考系中都是相同的,与光源的运动和观察者的运动无关
D.在“用单摆测定重力加速度”的实验中,为使实验结果较为准确,应选用10cm长的细线和小铁球
(2)如图1所示,一细束红光和一细束蓝光平行射到同一个三棱镜上,经折射后交于光屏上的同一个点M,若用n1和n2分别表示三棱镜对红光和蓝光的折射率,则n1______n2(填“>”,“<”或“=”);______为红光.
(3)如图2所示是一列简谐波在t=0时的波形和传播距离.波沿x轴的正向传播,已知从t=0到t=2.2s时间内,质点P三次出现在波峰位置.且在t=2.2s时P质点刚好在波峰位置.求:
①该简谐波的周期.
②从t=0开始经过多长时间另一质点Q第一次到达波峰
正确答案
解:(1)A、做简谐运动的质点,其振动能量由振幅决定,故A错误;
B、泊松亮斑是光的衍射现象,玻璃中的气泡看起来特别明亮是光的全反射现象,故B正确;
C、真空中的光速在不同的惯性参考系中都是相同的,与光源的运动和观察者的运动无关,故C正确;
D.在“用单摆测定重力加速度”的实验中,为使实验结果较为准确,应选用100cm长的细线和小铁球,故D错误;
故选BC.
(2)同一介质,对蓝光的折射率大于对红光的折射率,故n1<n2;由图1可看出,a光通过三棱镜后偏折角较大,
b光的偏折角小,由此可知三棱镜对a光的折射率较大,对b光的折射率小,则a为蓝光,b为红光.
(3)简谐横波沿x轴正方向传播,由图2可知,在图示时刻P点的振动方向向下;设波的周期为T,
则P经过2个周期第三次达到波峰位置,即:2
T=△t=2.2s,解得:T=0.8s.
由图可知波长λ=2cm,波速:v==
=2.5cm/s;
波从图示时刻传到Q点的位移:x=6cm-2.5cm=3.5cm,波的传播时间:t1==
=1.4s;
波传到Q点后,Q点向下振动,经过:t2=T=
×0.8s=0.6s第一次达到波峰,
因此从t=0开始经过多长时间另一质点Q第一次到达波峰的时间:t=t1+t2=1.4s+0.4s=2s.
故答案为:(1)BC;(2)<;b;
(3)①简谐波的周期为0.8s;②Q点第一次到达波峰所需时间为2s.
解析
解:(1)A、做简谐运动的质点,其振动能量由振幅决定,故A错误;
B、泊松亮斑是光的衍射现象,玻璃中的气泡看起来特别明亮是光的全反射现象,故B正确;
C、真空中的光速在不同的惯性参考系中都是相同的,与光源的运动和观察者的运动无关,故C正确;
D.在“用单摆测定重力加速度”的实验中,为使实验结果较为准确,应选用100cm长的细线和小铁球,故D错误;
故选BC.
(2)同一介质,对蓝光的折射率大于对红光的折射率,故n1<n2;由图1可看出,a光通过三棱镜后偏折角较大,
b光的偏折角小,由此可知三棱镜对a光的折射率较大,对b光的折射率小,则a为蓝光,b为红光.
(3)简谐横波沿x轴正方向传播,由图2可知,在图示时刻P点的振动方向向下;设波的周期为T,
则P经过2个周期第三次达到波峰位置,即:2
T=△t=2.2s,解得:T=0.8s.
由图可知波长λ=2cm,波速:v==
=2.5cm/s;
波从图示时刻传到Q点的位移:x=6cm-2.5cm=3.5cm,波的传播时间:t1==
=1.4s;
波传到Q点后,Q点向下振动,经过:t2=T=
×0.8s=0.6s第一次达到波峰,
因此从t=0开始经过多长时间另一质点Q第一次到达波峰的时间:t=t1+t2=1.4s+0.4s=2s.
故答案为:(1)BC;(2)<;b;
(3)①简谐波的周期为0.8s;②Q点第一次到达波峰所需时间为2s.
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