- 单摆
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如图甲所示是演示沙摆振动图象的实验装置在木板上留下的实验结果.沙摆的运动可看作是简谐运动.若手用力F向外拉木板作匀速运动,速度大小是0.20m/s.如图乙所示的一段木板的长度是0.60m,那么这次实验所用的沙摆的摆长为______cm.(答案保留2位有效数字,计算时可以取π2=g)
正确答案
解析
解:t=2T=.
则周期T=1.5s.
根据单摆的周期公式T=
则L==56cm
答:沙摆的摆长约为56cm.
(1)在一次用单摆测定重力加速度的实验中,图(A)的O点是摆线的悬挂点,a、b点分别是球的上沿和球心,摆长L=______m.
(2)图(B)为测量周期用的秒表,长针转一圈的时间为30s,表盘上部的小圆共15大格,每一大格1min,该单摆摆动n=50次时,长、短针位置如图所示,所用时间t=______s.
用以上直接测量的物理量的英文符号表示重力加速度的计算式为g=______(不必代入具体数值)
正确答案
0.9965
100.2
解析
解:(1)由图可知O到球心的距离为:0.9965m,故摆长为0.9965m.
(2)由图可知大格读数为90s,小格读数为:10.2s,故秒表的读数为t=100.2s;
由单摆周期公式可得:,
即:,
解得:.
故答案为:(1)0.9965m;
(2)100.2;.
在“用单摆测定重力加速度”的实验中,测得单摆摆角小于5°,完成n全振动的时间为t,用毫米刻度尺测得摆线长为L,用螺旋测微器测得摆球直径为d.
(1)用上述物理量的符号写出重力加速度的一般表达式g=______.
(2)从图可知,摆球直径d的读数为______mm.
(3)实验中有个同学发现他测得重力加速度的值偏大,其原因可能是______.
A.悬点未固定紧,振动中出现松动,使摆线增长了
B.单摆所用摆球质量太大
C.把n次全振动时间误当成(n+1)次全振动时间
D.摆球在水平面内做圆周运动.
正确答案
20.684
CD
解析
解:(1)单摆的周期T=,摆长l=L+
,
根据T=2π得:g=
=
(2)由图示螺旋测微器可知,固定刻度示数为20.5mm,
可动刻度示数为:18.4×0.01mm=0.184mm
则螺旋测微器的示数为:20.5mm+0.184mm=20.684mm;
(3)根据单摆的重力加速度为:g=,可知,g=
A、悬点未固定紧,振动中出现松动,使摆线谱增长了,所测周期偏大,重力加速度偏小,故A错误;
B、单摆周期与摆球质量无关,所测重力加速度与单摆所用的摆球质量无关,故B错误;
C、把n次全振动的时间误作(n+1)次全振动的时间,以摆线长作为摆长,摆长偏小,所测重力加速度可能偏大,故C正确;故选C..故D正确.
故选:CD.
(1)(2)20.685(20.683-20.687)(3)CD
(2015秋•海门市校级期中)在“单摆测定重力加速度”的实验中.
(1)用游标卡尺测定摆球的直径,测量结果如图所示,则该摆球的直径为______mm;
(2)为了减少测量周期的误差,摆球应在经过最______(填“高”或“低”)点的位置时开始计时,并用秒表测量单摆完成多次全振动所用的时间求出周期.
(3)小组成员在实验过程中有如下说法,其中正确的是______.
A.把单摆从平衡位置拉开30°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,则单摆周期为
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.
(4)若用L表示摆长,单摆完成50次全振动所用的时间为t,那么重力加速度的表达式为g=______.
正确答案
解析
解:(1)由图示游标卡尺可知:固定刻度读数为:9mm,游标尺第7刻线与主尺刻线对其,读数为7×0.1mm=0.7mm,读数为:9+0.7=9.7mm;
(2)为了减少测量周期的误差,摆球应在经过最低点的位置时开始计时,并用秒表测量单摆完成多次全振动所用的时间求出周期.
(3)A、用单摆的最大摆角应小于5°,故A错误;
B、一个周期的时间内,摆球通过最低点2次,测量摆球通过最低点100次的时间t,则单摆周期为:,故B错误;
C、由单摆的周期公式可推出重力加速度的计算式g=可知,摆长偏大则代入单摆周期公式计算得到的重力加速度值偏大,故C正确;
D、为减小实验误差因,应选择密度大而体积小的摆球,故D错误,故选C;
(4)由题意可知,单摆的周期:T=,由单摆的周期公式:T=2π
可知,重力加速度:g=
;
故答案为:(1)9.7;(2)低;(3)C;(4).
在某地测该地方的重力加速度时,用了一个摆长为L的单摆,测得N次全振动所用的时间为t,则周期为______,这个地方的重力加速度为______.
正确答案
解析
解:由题,单摆N次全振动所用的时间为t,则一次全振动的时间为T=,即周期为T=
.
根据单摆的周期公式T=2得,g=
=
故答案为:,
实验室备有下列仪器
A.长度为1m、最小刻度为毫米的刻度尺
B.长度为l m、最小刻度为分米的刻度尺
C.停表
D.打点计时器
E.低压交流电源(50Hz)
F.低压直流电源
G.天平
为了测量重锤下落的加速度的数值,上述仪器中必须有的是______(填字母代号),实验是通过研究重锤做______运动来测量重锤下落加速度的.
把重锤固定在纸带下端,让纸带穿过打点计时器,当重锤自由下落时,打点计时器在纸带上打出一系列的点.取连续清晰的7个点,用刻度尺测出第2、3、4、5、6、7各点与第1点的距离d如表所示.
请用这些数据求出重力加速度的测量值为______m/s2.
正确答案
ADE
自由落体
9.72
解析
解:(1)实验是通过研究重锤做自由落体运动来测量重锤下落加速度的.
利用匀变速直线运动的推理△x=aT2可以求出重锤下落的加速度大小.
实验需要使用打点计时器研究,电源选择低压交流电源(50Hz),
刻度尺要用来测量纸带的点之间的距离,所以必须要有长度为1m最小刻度为毫米的刻度尺;
物体的质量不需要知道,所以不用天平测物体的质量,打点计时器本身就是计时的仪器,所以不需要秒表.
所以上述仪器中必须有的是ADE.
(2)根据△x=gT2,运用逐差法得:g==
m/s2≈9.72m/s2.
故答案为:(1)ADE,自由落体;(2)9.72.
(1)某同学在“用单摆测定重力加速度”时,测得的重力加速度数值明显大于当地的重力加速度的实际值,造成这一情况的可能原因是
A.测量摆长时,把悬挂状态的摆线长当成摆长
B.量周期时,当摆球通过平衡位置时启动秒表,此后摆球第30次通过平衡位置时制动秒表,读出经历的时间为t,并由计算式T=t/30求得周期
C.开始摆动时振幅过小
D.所用摆球的质量过大
(2)现有一电池,其电动势E约为9V,内阻r在35~55Ω范围内,最大允许为50mA.为测定这个电池的电动势和内阻,某同学利用如图甲所示的电路进行实验.图中电压表的内电阻很大,对电路的影响可以不计;R为电阻箱,阻值范围为0~9999Ω;Ro为保护电阻.
①实验室备有的定值电阻R0有以下几种规格,本实验应选用______
A.10Ω,2.5W
B.50Ω,1.0W
C.150Ω,1.0W
D.1500Ω,5.0W
②该同学接好电路后,闭合开关S,调整电阻箱的阻止读出电压表的示数U,再改变电阻箱阻值,取得多组数据,然后通过作出有关物理量如图所示的线性图象,求得电源的电动势E和内阻r.
a.请写出与你所作线性图象对应的函数表达式______.
b.请根据图乙坐标中所作出的定性图象用符号或函数式表明x,y坐标轴所表示的物理意义:x______;y______.
c.图乙中______表示E,______表示r.
正确答案
C
=
=
纵轴截距的倒数
斜率除以纵轴的截距
解析
解:
(1)根据单摆的周期公式T=2π得,g=
A、测量摆长时,把悬挂状态的摆线长当成摆长时,摆长l偏小,测得的重力加速度数值应小于实际值.故A错误.
B、测量周期时,当摆球通过平衡位置时启动秒表,摆球第30次通过平衡位置时制动秒表,读出经历的时间为t,应由计算式T=求得周期,如按T=
计算周期,周期测量值偏小,g的测量值将大于实际值.故B正确.
C、D单摆摆球的质量与振幅与周期无关,不影响测量结果.故CD错误.
故选B
(2)①当电阻箱的电阻调为零时,电路中电流最大,根据闭合电路欧姆定律得
Im=
得
由于内阻r在35~55Ω,当r=35Ω时,=145Ω;
=125Ω
代入解得,R0的范围为:125Ω~145Ω
故选C
②a.根据闭合电路欧姆定律得
E=U+
由数学变形得,
b.以为横坐标,
为纵坐标作出图象.
c.根据数学知识得知,图乙中纵轴截距的倒数表示E,斜率除以纵轴的截距表示r.
故答案为:
(1)B
(2)①C
②a.
b.,
c.纵轴截距的倒数,斜率除以纵轴的截距
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)用毫米刻度尺测量摆线的长时,将摆线平放,如图(A)所示,刻度尺读数是______cm,用游标卡尺测量摆球直径,卡尺游标位置如图(B)所示,可知摆球直径是______cm.
(2)该同学用秒表记录了单摆振动30次全振动所用的时间如图C所示,则秒表所示读数为______s.
(3)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D所示,利用图线可求出g=______m/s2.
正确答案
99.00
1.940
56.90
9.869
解析
解:(1)用毫米刻度尺测量摆线的长时,刻度尺的最小分度是1mm,读数需要一位估读,所以读数为:99.00cm;
游标卡尺的固定刻度为:19mm,可动刻度的第8格与上面对齐,游标尺的最小分度是0.05mm,总读数为:19mm+0.05×8mm=19.40mm=1.940cm
(2)秒表的分针已经超过半分钟,接近1分针;秒针的示数为26.9s,所以总读数为:30s+26.9s=56.9s;
(3)根据重力加速度的表达式:可知,T2-l图线应该是一条直线,
斜率:,则
;若根据所得数据连成的直线的延长线过坐标原点,l=1m时T2=4s2,所以:
s2/m.
m/s2.
故答案为:(1)99.00;1.940;(2)56.9; (3)9.869
某同学在做“利用单摆测定重力加速度”的实验中.
(1)先测得摆线长97.50cm,摆球直径为2.0cm,则该摆的摆长为______cm.
(2)如果他测得的重力加速度值偏小,可能的原因是______
(A)测摆线长时将摆线拉得过紧
(B)摆线的上端未牢固地系于悬点,量好摆长后摆动中出现松动
(C)实验中误将29次全振动数成30次全振动了
(D)实验中误将31次全振动数成30次全振动了
(3)该单摆在海平面附近的地面上,t1时间内作了n次全振动;如果移到某山上,在t2时间内也作了n次全振动.则山高是地球半径的______倍.
正确答案
解析
解:(1)摆长L=97.50+1.0cm=98.50cm.
(2)根据单摆的周期公式T=2π得,g=
.
A、测摆线时摆线拉得过紧,则摆长的测量量偏大,则测得的重力加速度偏大.故A错误.
B、摆线上端未牢固地系于悬点,振动中出现松动,使摆线长度增加了,而测得的摆长偏小,则测得重力加速度偏小.故B正确.
C、实验中误将29次全振动数成30次全振动了,测得单摆的周期偏小,则测得的重力加速度偏大.故C错误.
D、实验中误将31次全振动数成30次全振动了.测得周期偏大,则测得的重力加速度偏小.故D正确.
故选BD.
(3)t1时间内作了n次全振动;
T1=
如果移到某山上,在t2时间内也作了n次全振动.
T2=
g=.
根据万有引力等于重力得:g=
所以=
=
解得=
故答案为:(1)98.50; (2)BD; (3)
某同学在做“利用单摆测定重力加速度”的实验中,用游标尺为50分度的卡尺测量小球的直径,结果如图所示,由图可知小球的直径为______mm.把用此小球做好的单摆固定好,使摆球自由下垂,测得摆线长为97.28cm,则该摆摆长L为______cm.若该同学测得该单摆做n次全振动的时间为t,则该单摆的振动周期T=______,测得的当地的重力加速度的值为g=______(用题中所给字母表示)
正确答案
解析
解:游标卡尺的主尺读数为14mm,游标读数为0.02×15mm=0.30mm,所以最终读数为14.30mm;
单摆的摆长等于线长加上球的半径,为:97.28cm+0.5×14.30mm=97.995cm≈98.00cm;
若该同学测得该单摆做n次全振动的时间为t,则该单摆的振动周期T=.g=
=
答:14.30; 98.00;;
.
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