- 单摆
- 共2503题
在暗室中用图甲所示装置做“测定重力加速度”的实验.
实验器材有:支架、漏斗、橡皮管、尖嘴玻璃管、螺丝夹子、接水铝盒、有荧光刻度的米尺、频闪仪.具体实验步骤如下:
①在漏斗内盛满清水,旋松螺丝夹子,水滴会以一定的频率一滴滴的落下.
②用频闪仪发出的白闪光将水滴流照亮,由大到小逐渐调节频闪仪的频率直到第一次看到一串仿佛固定不动的水滴.
③用竖直放置的米尺测得各个水滴所对应的刻度.
④对采集数据进行处理.
实验中观察到水滴“固定不动”时的闪光频率为30Hz,某同学读出其中比较圆的水滴到第一个水滴的距离如图乙,根据数据测得当地重力加速度g=______m/s2;第8个水滴此时的速度V8=______m/s.(结果均保留三位有效数字)
正确答案
解析
解:频闪仪的闪光频率f1与f2水滴滴落的频率的关系为f1=f2;所以两个水滴之间的时间间隔为:s
根据匀变速直线运动中时间中点的瞬时速度等于该过程中的平均速度,有:m/s
选择图中的后四段位移,根据逐差法有:
s3-s1=2a1T2
s4-s2=2a2T2
=
m/s2
故答案为:9.79,2.27
“用单摆测重力加速度”的实验中进行的步骤如下:
A.测出单摆振动n=______次的时间;
B.用细线拴好小球,悬挂在铁架台上;
C.将测量数据代入公式g=______进行计算;
D.用直尺测量摆长L,测量摆长时,摆长的下端应从______算起.
在上述步骤的横线上填入合适的内容,并把上述步骤的字母代号按实验的合理顺序填写在下面的横线上______,在这个实验中,必须在摆球通过______位置开始计时.
正确答案
30~50
摆球球心
BDAC
平衡
解析
解:A、测周期时,将n取30到50次全振动,
C、根据单摆的周期公式T=2π,得:g=
;
D、测量摆长时,摆长的下端应从摆球的球心算起.
按实验原理,其合理顺序:先拴好小球,悬挂在铁架台上,再测量摆长,其次测量周期,最后由公式计算重力加速度,即为:BDAC;
在测量周期时,摆球必须从通过平衡位置开始计时,能准确确定所在的平衡位置,从而减小实验误差.
故答案为:,摆球球心,BDAC,平衡.
关于《用单摆测定重力加速度》的实验中,下列说法中正确的是( )
正确答案
解析
解:A、小球应在同一竖直平面内振动,摆角不大于10°.故A正确.
B、摆长等于摆线的长度与摆球的半径之和.故B错误.
C、测量周期时,从小球经过平衡位置时开始计时.故C错误.
D、用停表测出单摆做30-50次全振动所用的时间,通过T=求出单摆的周期.故D正确.
故选AD.
(1)甲、乙两同学做“用单摆测重力加速度”实验,甲同学用秒表测量单摆的周期:当单摆摆动稳定且到达最低点时开始计时并记为1,单摆每次经过最低点计一次数,当数到n=57时秒表的示数如图甲所示,则该单摆的周期是______s(结果保留三位有效数字);乙同学用游标卡尺测量摆球的直径如图乙所示,则游标卡尺的读数是______mm.
(2)在做实验时,可能导致重力加速度的测量结果偏大的有______.
A.在海拔较低处做该实验 B.在未悬挂摆球之前先测定好摆长
C.开始计时时,秒表过迟按下 D.将摆线长和球的直径之和当成了摆长.
正确答案
3.58
16.30
CD
解析
解:(1)由图示秒表可知其示数为:60s+40.2s=100.2s,单摆周期:T==
=
≈3.58s;
由图示游标卡尺可知,其示数为16mm+6×0.05mm=16.30mm;
(2)由单摆周期公式:T=2π可得,g=
;
A、在海拔较低处做该实验,所测重力加速度不受影响,故A错误;
B、摆长等于摆线长度与摆球半径之和,在未悬挂摆球之前先测定好摆长,所测摆长偏小,所测重力加速度偏小,故B错误;
C、开始计时时,秒表过迟按下,所测周期偏小,所测重力加速度偏大,故C正确;
D、摆线长度与摆球半径之和是摆长,将摆线长和球的直径之和当成了摆长,摆长偏大,所测重力加速度偏大,故D正确;
故答案为:(1 )3.58s;16.30mm;(2)CD.
某兴趣小组利用沙摆(视为单摆)测量斜面上木板运动的加速度,实验装置如图甲.
(1)测量沙摆周期时,为减小误差,应取沙摆运动到______(填“最高点”或“最低点”)时作为计时起点
(2)某同学用秒表计下n次全振动的时间如图乙所示,示数为______s;
(3)在沙摆振动时,将一木板从斜面上滑下,沙摆漏下的沙木板上形成如图丙所示形状.测得沙摆周期为T,AB=s1,BC=s2,则木板加速度a=______(用s1,s2,T表示).
正确答案
解析
解:(1)测量沙摆周期时,为减小误差,应取沙摆运动到最低点时作为计时起点;
(2)由图乙所示秒表可知,秒表示数为60s+10.3s=70.3s;
(3)由图丙所示可知,A到B、C到D的时间间隔都相等,为:t=,
木板做匀加速直线运动,由匀变速直线运动的推论:△x=at2可知,
木板的加速度:a==
.
故答案为:(1)最低点;(2)70.3;(3).
在“用单摆测定重力加速度的实验中”若测量出多组周期T、摆长L数值后,画出T2-L图象如图,则此图线的斜率为 ( )
正确答案
解析
解:由单摆的周期公式T=2π,则T2=
,图线的斜率为k=
,
故选:C
(1)在做“用单摆测定重力加速度”的实验时,用摆长L和周期T计算重力加速度的公式是g=______.如果已知摆球直径为2.00cm,让刻度尺的零点对准摆线的悬点,摆线竖直下垂,如图所示,那么单摆摆长是______.
(2)下列给出的材料中应选择______作为摆球与摆线,组成单摆.
A.木球
B.铁球
C.柔软不易伸长的丝线
D.粗棉线
(3)在测定单摆摆长时,下列的各项操作正确的是______
A.装好单摆,抓住摆球,用力拉紧,测出摆线的悬点到摆球球心之间的距离
B.让单摆自由下垂,测出摆线长度再加上摆球直径
C.取下摆线,测出摆线长度后再加上摆球半径
D.测出小球直径,把单摆固定后,让小球自然下垂,
用刻度尺量出摆线的长度,再加上小球的半径
(4)实验中,测得重力加速度的值较当地重力加速度的值偏大,可能的原因是______
A.摆球的质量偏大
B.单摆振动的振幅偏小
C.计算摆长时没有加上摆球的半径值
D.将实际振动次数n次误记成(n+1)次.
正确答案
4π2
87.20cm
BC
D
D
解析
解:(1)根据单摆的周期公式T=2π得:g=4π2
;
刻度尺的分度值为0.5mm,图中摆线长与小球直径的和为:88.20cm,则摆长为:88.20cm-=87.20cm;
(2)为减小空气阻力与摆长变化对实验的影响,应选用密度大而体积小的球作为摆球,应选长度不易发生变化的线作为摆线,因此摆球应选B,摆线选C;
(3)单摆摆长等于摆球半径与摆线长度之和,应先测出摆球直径,然后把单摆悬挂好,再测出摆线长度,摆球半径与摆线长度之和是单摆摆长,故D正确;
(4)由单摆周期公式T=2π得:g=4π2
;
A、由g=4π2可知,重力加速度与摆球质量无关,故A错误;
B、由g=4π2可知,重力加速度与振幅无关,故B错误;
C、算摆长时没有加上摆球的半径,摆长偏小,由g=4π2可知,重力加速度的测量值偏小,故C错误;
D、将实际振动次数n次误记成(n+1)次,所测周期T偏小,由g=4π2可知,重力加速度的测量值偏大,故D正确;
故选:D.
故答案为:(1)4π2;87.20cm;(2)BC(3)D(4)D.
在“利用单摆测重力加速度”的实验中,测出单摆摆角小于5°时,完成n次全振动的时间为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测重力加速度的一般表达式:g=______;
(2)由图可知,摆球直径d的读数为______;
(3)实验中有个同学发现他测的重力加速度值总是偏大,其原因可能是______:
A.实验室处在高山上,距海平面太高
B.单摆所用的摆球太重了
C.测出n 次全振动的时间为t,误作为(n+1)次全振动的时间进行计算
D.以摆线长与摆球直径之和作为摆长来计算.
正确答案
解析
解:(1)单摆周期T=,单摆摆长l=L+
,由单摆周期公式T=2π
,
联立可得重力加速度为:g=4n2π2(L+)
;
(2)由图示螺旋测微器可知,固定刻度示数为5.5mm,
可动刻度示数为48.0×0.01mm=0.480mm,
则螺旋测微器的示数为5.5mm+0.480mm=5.980mm;
(3)A、高山重力加速度偏小,故A错误;
B、周期与摆球质量无关,摆球质量大,空气阻力可以忽略,故B错误;
C、实验中误将n次全振动计为n+1次,根据T= 求出的周期变小,g偏大,故C正确;
D、以线长加球直径作为摆长来计算,摆长偏大,根据g= 可知,测得的g应偏大,故D正确;
故选CD.
故答案为:
(1)g=4n2π2(L+)
(2)5.980mm
(3)C、D
在用单摆测量重力加速度的实验中
(1)为了提高周期的测量精度,下列哪种做法是可取的______
A.用秒表直接测量一次全振动的时间
B.用秒表测30至50次全振动的时间,计算出平均周期
C.在平衡位置启动秒表和结束计时
D.在最大位移处启动秒表和结束计时
(2)某位同学先测出悬点到小球球心的距离L,然后用秒表测出单摆完成n次全振动所用的时间t.请写出重力加速度的表达式g=______.(用所测物理量表示)
(3)在测量摆长后,测量周期时,摆球振动过程中悬点处摆线的固定出现松动,摆长略微变长,这将会导致所测重力加速度的数值______.(选填“偏大”、“偏小”或“不变”)
正确答案
BC
偏小
解析
解:(1)A、直接测量一次全振动的时间较短,不利于减小误差.故A错误;
B、用秒表测30至50次全振动的时间,计算出平均周期,利于减小误差,故B正确;
C、在平衡位置启动秒表开始计时,在平衡位置结束计时,因为速度最大,误差比较小;故C正确,D错误;
故选:BC;
(2)根据单摆的周期公式,有:
T=2π
解得:
g=
(3)在测量摆长后,测量周期时,摆球振动过程中悬点处摆线的固定出现松动,摆长略微变长;
计算时,摆长的测量值偏小,根据公式g=,故重力加速度的测量值偏小;
故答案为:(1)BC;(2);(3)偏小.
某同学在“用单摆测重力加速度”的实验中进行了如下的操作:
(1)用游标上有10个小格的游标卡尺测量摆球直径如图所示,摆球直径为______cm.把摆球用细线悬挂在铁架台上,测量摆线长,通过计算得到摆长L.
(2)用秒表测量单摆的周期.当单摆摆动稳定且到达最低点时开始计时并记为n=0,单摆每经过最低点记一次数,当数到n=60时秒表的示数是67.3S,该单摆的周期T=______s(结果保留三位有效数字).
(3)测量出多组周期T、摆长L数值后,画出T2-L图象如图,此图线斜率的物理意义是______.
A.g B. C.
D.
(4)与重力加速度的真实值比较,发现测量结果偏大,分析原因可能是______
A.振幅偏小 B.在单摆未悬挂之前先测定其摆长
C.将摆线长当成了摆长 D.开始计时误记为n=1.
正确答案
2.06
2.24s
C
D
解析
解:(1)直径:主尺:2.0cm,游标尺对齐格数:6个格,读数:6×0.1=0.60mm=0.06cm,所以直径为:2.0+0.06=2.06cm
(2)由单摆全振动的次数为n=30次,秒表读数为t=67.3s,该单摆的周期是T==
=2.24s
(3)根据重力加速度的表达式g=可知,T2-L图线斜率k=
,故选:C
(4)根据重力加速度的表达式g=可知:
A、重力加速度的测量值与振幅无关,振幅偏小,不影响测量结果,故A错误;
B、在未悬挂摆球之前先测定好摆长,摆长偏小,g偏小,故B错误
C、以摆线长作为摆长来计算,摆长偏小,g偏小,故C错误
D、开始计时误记为n=1,则周期偏小,g偏大,故D正确;
故选:D
故答案为:(1)2.06;(2)2.24;(3)C;(4)D
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