- 单摆
- 共2503题
(1)在《用单摆测重力加速度》的实验中,先用刻度尺测出悬点到小球底端的长度如图甲所示,然后用游标卡尺测出小球的直径如图乙所示,再用停表测出单摆完成40次全振动所用的时间如图丙所示.则测出的小球直径______cm,单摆的周期为______s,单摆的摆长为______cm.
(2)把电流表改装成电压表的实验中,需要利用如图所示的电路测定电流表的内阻,其主要操作步骤如下:
①接通S1,调节R1使电流表指针转到满刻度;
②再接通S2,调节R2使电流表指针偏转到满刻度的一半;
③读出R2的阻值,即认为电流表的内阻rg=R2
现备有如下器材:
A.电流表(量程0~100μA)
B.电阻箱(范围0~10Ω)
C.电阻箱(范围0~9999Ω)
D.电阻箱(范围0~99999Ω)
E.滑动变阻器(范围0~200Ω)
F.电源(电动势3V,内阻不计)
G.开关和若干导线)
(Ⅰ)电路图中R1应选______,R2应选______.(填入所选器材的字母代号)
(Ⅱ)实验中读得R2的阻值为100Ω,若将此电流表改装成量程为3V的电压表,应______联个阻值为______Ω的电阻.
(Ⅲ)若用此改装表去测量一稳恒电压,则测量值和真实值相比______(填“偏大”或“偏小”).
正确答案
1.94
1.87
88.38
D
C
串
29900
偏小
解析
解:(1)由图1读出悬点到小球底端的长度L=89.35cm,由图2游标卡主尺读数为19mm,游标尺上第4条刻度线与主尺对齐,
小球的直径为d=19mm+4×0.1mm=19.4mm=1.94cm.则单摆的摆长为l=L-=88.38cm;
图中秒表的读数为:t=60s+14.8s=74.8s
则周期T==
=1.87s
故答案为:(1)1.94,1.87,88.38.
(2)(Ⅰ)又“半偏法测量电流表内阻原理”S2打开与闭合,近似认为干路中电流不变,前提是R>>Rg.故实验器材选择应满足:①电源电动势尽可能大,②R尽可能大.所以R1选用大量程的电阻箱D,R2选用量程跟电流表内阻差不多的即可,选C.
故答案为:D,C.
(Ⅱ)电流表改装成电压表要串联一个大电阻分压
U=Ig(R2+R)
3V=100×10-6(100+R)
得:R=29900Ω
(Ⅲ)当S2闭合时,R2和Rg并联,并联后总阻值R并<Rg,而电阻R不变,所以S2闭合后的干路电流比闭合前的总电流要大,即电流大于Ig,而此时电流表支路的电流等于那么R2支路的电流要大于
,那么其电阻肯定要小于Rg.所以,用此方法测量的电流表内阻的测量值比真实值要偏小.则改装成电压表时分压偏小,去测量一稳恒电压,则测量值和真实值相比偏小.
故答案为:(Ⅰ)D,C; (Ⅱ)串,29900; (Ⅲ)偏小.
在用单摆测重力加速度的实验中,供选用的器材有
A.带夹子的铁架台
B.带小孔的实心木球
C.带小孔的实心钢球
D.电子手表
E.长约1m的细线
F.长约10cm的细线
G.毫米刻度的米尺
H.游标卡尺
L.螺旋测微器
J.天平
(1)为减小实验误差,实验中应选用的器材是(填代号):______.
(2)某同学在实验中,先测得摆线长为97.50cm,再测得摆球直径为2.00cm,然后测出了单摆全振动50次所用时间为98.0s,则该单摆的摆长为______cm,周期为______s.
(3)如果他测得的g值偏小,可能原因是______
A.测摆线长时将摆线拉得过紧 B.误将摆线长当作摆长
C.开始计时,秒表按下偏迟 D.实验中误将49次全振动计为50次.
正确答案
解析
解:(1)为了减小空气阻力的影响,摆球选择质量大体积小的带小孔的实心钢球.摆球应选C.
要测量时间,来测量周期,故需要D.
为便于测量周期和减小空气阻力,细线长短适当,细线应选E.
此外还要知道摆长的实际长度,需要G,此实验需要支架,选择A.要测量摆球的直径,需要游标卡尺H.故需要
选用的器材是ACDEGH.
(2)该单摆的摆长等于摆线的长度加上摆球的半径,则摆长为 L=97.50cm+1cm=98.50cm.
单摆的周期为 T==
s=1.96s.
(3)根据单摆的周期公式T=2得,g=
.
A、测摆线长时将摆线拉得过紧,周期偏小,g应偏大,故A错误.
B、误将摆线长当作摆长,摆长偏小,由上式可知,g偏小,故B正确.
C、开始计时,秒表按下偏迟,t的测量值偏小,周期偏小,则g偏大,故C错误.
D、实验中误将49次全振动计为50次,由T=知,周期偏小,则g偏大,故D错误.
故选B
故答案为:(1)ACDEGH.(2)98.50、1.96.(3)B.
某同学用图甲所示装置测量重力加速度g,所用交流电频率为50Hz,在所选纸带上取某点为A计数点,然后3个点取一个计数点,所有测量具体数据为s1=37.5mm,s2=69.0mm,s3=100.5mm,s4=131.5mm,s5=163.5mm,s6=193.5mm如图乙所示(计算结果保留四位有效数字).
(1)打D点时的速度为______.
(2)该同学用两种方法处理数据(T为相邻计数点间的时间间隔):
方法A:由g1=,g2=
,g5=
取平均值得g=8.667m/s2;
方法B:由g1=,g2=
,g3=
,取平均值得g=8.673m/s2相比较之下______方法更加合理(填“A”或“B”),原因是______;本实验误差的主要来源有______(试举出两条).
正确答案
解析
解:(1)根据匀变速直线运动中时间中点的速度等于该过程中的平均速度,可以求出打纸带上D点时小车的瞬时速度大小.
=1.933m/s.
(2)在方法A中,根据数学知识可知,只有S1、S6 起作用,
方法B中,g==
因此六组数据都起作用,故方法B数据应用充分,更合理一些,更能减小偶然误差.
本实验误差的主要来源有摩擦阻力的存在,长度测量存在的误差.
故答案为:(1)1.933 m/s
(2)B,方法B数据应用充分,更合理一些,更能减小偶然误差;
摩擦阻力的存在,长度测量存在的误差.
用单摆测重力加速度的实验中,利用不同摆长(l)所对应的周期(T)进行数据处理时:
(1)甲同学以摆长(l)为横坐标,周期的平方(T2)为纵坐标做出T2-l图线,若他测得图线的斜率为K,则测得的重力加速g=______.
若甲同学在测摆长时,把从悬点到小球最下端都算成摆长,则他用图线测得的重力加速度值将______(填“偏小”“偏大”或“准确”).
(2)乙同学根据公式T=2π得出g=
来计算加速度,他在测摆长时,也把从悬点到小球最下端都算成摆长,他测得的重力加速度值将______(填“偏小”、“偏大”或“准确”).
正确答案
解析
解:(1)由单摆周期公式T=2π可知,T2=
l,
T2-l图线的斜率k=,则重力加速度g=
;
由T2=l=kl可知,T2与l正比,k=
是比例常数,
从悬点到小球最下端都算成摆长,摆长偏大,
由于单摆摆长偏大还是偏小不影响图象的斜率k,
因此摆长偏大不影响重力加速度的测量值,
用图线测得的重力加速度值是准确的.
(2)由单摆周期公式T=2π可知,重力加速度g=
,摆长应该是摆线长度与摆球半径之和,
把从悬点到小球最下端都算成摆长,摆长大于实际摆长,由g=可知,重力加速度的测量值大于真实值.
故答案为:(1);准确;(2)偏大.
在“用单摆测定重力加速度”的实验中,直接测出物理量摆长L,振动n次的时间t,从而测定重力加速度g.如果测出的g值偏小,则可能的原因是( )
正确答案
解析
解:由单摆的周期公式T=得,g=
A、若将摆线长度当作摆长,摆长L偏小,g值偏小.故A正确.
B、将从悬点到摆球下端的长度当作摆长,摆长L偏大,g值偏大.故B错误.
C、单摆的周期与摆球质量无关,所以根据实验可知,摆球的质量与测量g没有影响.故C错误.
D、把n次全振动记录为n+1次,由T=得知,T值偏小,g值偏大.故D错误.
故选A
表示振动快慢的物理量是______或______,振动的强弱用______表示.
正确答案
周期
频率
振幅
解析
解:周期是完成一个全振动需要的时间,频率是单位时间内完成的全振动的次数,二者都是描述振动快慢的物理量;
振幅是振动物体离开平衡位置的最大距离,表示振动的强弱.
故答案为:周期,频率,振幅
某同学在“利用单摆测重力加速度”的实验中,先测得摆线长为97.50cm,摆球直径为2.0cm,然后用秒表记录了单摆振动50次所用的时间为99.9s.则
(1)该摆摆长为______cm.
(2)他测得的重力加速度g=______m/s2.(保留两位有效数字)
(3)如果测出的g值偏小,可能的原因是______
A.测摆线长时摆线拉得过紧 B.开始计时时,秒表过迟按下
C.实验中误将49次全振动数为50次
D.摆线上端末牢固地系于悬点,振动中出现松动,使摆线长度增加了.
正确答案
解析
解:(1)单摆的摆长L=l+=97.50+
cm=98.50cm
(2)单摆的周期T==
s≈2.0s,
根据T=2π,得重力加速度g=
=
=9.7m/s2.
(3)根据重力加速度的表达式g==,分析可知:
A、测摆线长时摆线拉得过紧,摆长偏大,则测得的g值偏大,故A错误.
B、开始计时时,秒表过迟按下,测得的周期偏小,则测得的g值偏大,故B错误.
C、实验中误将49次全振动数为50次,由T=知测得的周期偏小,则测得的g值偏大,故C错误.
D、摆线上端末牢固地系于悬点,振动中出现松动,使摆线长度增加了,测得的周期偏大,则测得的g值偏小,故D正确.
故选:D.
故答案为:(1)98.50cm.(2)9.7m/s2.(3)D.
某同学利用单摆测定当地重力加速度.如图甲所示,实验时使摆球在垂直于纸面的平面内摆动.为了将人工记录振动次数改为自动记录振动次数,在摆球运动最低点的左、右两侧分别放置一激光光源、光敏电阻与某一自动记录仪相连;他用刻度尺测量细绳的悬点到球的顶端的距离当作摆长,分别测出摆长为L1和L2时,该仪器显示的光敏电阻的阻值R随时间t变化的图线分别如图乙、丙所示.
(1)根据图乙、丙可知:当摆长为L1时,单摆的周期为T1=______;当摆长为L2时,单摆的周期为T2=______.
(2)请用所测量的物理量L1、L2、T1、T2,写出摆球直径的表达式d=______,当地的重力加速度值g=______.
(3)写出两条对提高实验结果准确程度有益的建议①______;②______.
正确答案
解析
解:(1)单摆在一个周期内两次经过平衡位置,每次经过平衡位置,单摆会挡住细激光束,从R-t图线可知周期为T1=2t1.T2=2t2.
(2)摆长等于摆线的长度加上小球的半径,根据单摆的周期公式T=2π 得:
T1=2π
T2=2π
联立解得,d=,g=
(3)提高实验结果准确程度建议:①摆线的最大摆角不超过5°;②选择密度大的钢球.
故答案为:
(1)2t1,2t2;
(2)d=,g=
(3)①摆线的最大摆角不超过5°;②选择密度大的钢球.
一组同学在做“用单摆测定重力加速度”的实验中,用正确的操作方法,测定了6组摆长L和周期T的对应值.为了求出当地的重力加速度g,4位同学提出了4种不同的处理方法:
A.从测定的6组对应值中任意选取1组,用公式g=4π2L/T2求出g作为测量值
B.先分别求出6个L值的平均值和6个T值的平均值
,再用公式g=
求出g作为测量值
C.先分别用6组L、T的对应值,用公式g=求出6个对应的g值,再求这6个的平均值作为测量值
D.在坐标纸上作出T2-L图象,从图中计算出图线的斜率k,根据g=求出g作为测量值
你认为以上4种方法中,错误的是哪一种______(填代号即可),其余正确方法中,偶然误差最小的是______(填代号即可)
正确答案
解析
解:A、根据单摆的周期公式T=2π,得到g=
,只取一组数据计算不能有效减小偶然误差;
B、分别求出6个L值的平均值 和6个T值的平均值
,表达式g=
就不成立了,故错误;
C、分别用6组L、T的对应值,用公式g= 求出6个对应的g值,再求这6个g的平均值作为测量值可以减小测量的偶然误差,故是可以的;
D、在坐标纸上作出T2-L图象,从图象中计算出图线的斜率K,根据g=求出g作为测量值,可以有效减小测量的偶然误差;
故错误的方法是B,ACD方法正确,正确方法中偶然误差最小的是D.
故答案为:B;D.
(1)细绳的一端在外力作用下从t=0时刻开始做简谐运动,激发出一列简谐横波.在细绳上选取15个点,图(a)为t=0时刻各点所处的位置,图(b)为t=时刻的波形图(T为波的周期).请在图(c)中画出t=
时刻的波形图.
(2)在“用单摆测定重力加速度”的实验中,用刻度尺量出悬点到小球的距离96.60cm,用卡尺量得小球直径是5.260cm,测量周期有3次,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).
正确答案
解析
解:(1)设方格的边长为l 由图可知,波的波长应为12l,波的振幅应为l;
在内波传播了3l,则再过半个周期波应再传播6l,故9点开始向上振动,此时0点应到达负向最大位移处;6点达正向最大位移处;
故波形如图所示:
(2)由题,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,第2次,测的周期T2=2.00s,第3次,测的周期T3=2.02s.
则周期的平均值为T=(T1+T2+T3)=2.01s
摆长L=96.60cm+×5.260cm=0.9923m
由T=2π得,g=
,代入解得,g=9.69m/s2
故答案为:(1)如图所示;(2)2.01s、9.69.
扫码查看完整答案与解析