- 单摆
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在“用单摆测定重力加速度”的实验中,用刻度尺量悬点到小球的距离为96.60cm,用卡尺量得小球直径是5.260cm,测量周期有3次,每次都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,接着一直数到计时终止,结果如下表:
这个单摆振动周期的测量值是______s,当地重力加速度的值是______m/s2.(取三位有效数字)
正确答案
2.01
9.69
解析
解: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==2.01s
摆长L=96.60cm+5.260cm=0.9923m
由T=2得,g=
代入解得,g=9.69m/s2
故答案为:2.01,9.69
某同学在做“用单摆测定重力加速度”的实验.
(1)测摆长时测量结果如图1所示(单摆的另一端与刻度尺的零刻线对齐),摆长为______cm;然后用秒表记录了单摆全振动50次所用的时间如图2所示,秒表读数为______s.
(2)他测得的g值偏小,可能的原因是______
A.测摆线长时摆线拉得过紧
B.摆线上端未牢固地系于悬点,振动中出现了松动,使摆线长度增加了
C.开始计时时,秒表提前按下
D.实验中误将49次全振动数为50次
(3)如果该同学没有单摆,他如何借助摆线、石块和现有器材测定当地的重力加速度(写出方法 )______.
正确答案
99.80
100
BC
①用摆线拴住小石块做成单摆,测出摆线长度为L1时的周期T1,然后改变摆线的长度,使摆线长度为L2,测出此时单摆的周期T2;②悬点到石块重心的距离是单摆的摆长,设摆线系石块的结点到石块重心的距离为r,则单摆周期T1=2π,T2=2π
,解得:g=
.
解析
解:(1)由图1所示可知,刻度尺的分度值为1mm,单摆摆长为99.80cm;
由图2所示秒表可知,分针示数为1.5min=90s,秒针示数为10s,秒表示数为90s+10s=100s.
(2)由单摆周期公式T=2π可知,重力加速度g=
;
A、测摆线长时摆线拉得过紧,摆长L偏大,所测重力加速度偏大,故A错误;
B、摆线上端未牢固地系于悬点,振动中出现了松动,使摆线长度增加了,使所测周期T偏大,求出的重力加速度g偏小,故B正确;
C、开始计时时,秒表提前按下,使所测周期偏大,重力加速度偏小,故C正确;
D、实验中误将49次全振动数为50次,使所测周期偏小,重力加速度偏大,故D错误;故选BC.
(3)①用摆线拴住小石块做成单摆,测出摆线长度为L1时的周期T1,然后改变摆线的长度,使摆线长度为L2,测出此时单摆的周期T2;②悬点到石块重心的距离是单摆的摆长,设摆线系石块的结点到石块重心的距离为r,则单摆周期T1=2π,T2=2π
,解得:g=
.
故答案为:(1)99.80;100;(2)BC;(3)如上所述.
下列说法正确的是______和______.(填选项序号字母)
A利用双缝干涉相邻两亮条纹的间距△x与双缝间距离d及光的波长λ的关系式△x=λ,可以测量光的波长
B在“用双缝干涉测量光的波长”实验中,为了减小相邻条纹间距的测量误差,应测出从第1依次至第n条亮条纹间的距离a,然后利用公式△x=计算相邻亮条纹间距
C在“用单摆测重力加速度”实验中,计时的起点应该选在摆球运动到最高处,因为此时摆球速度最小
D.在“用单摆测重力加速度”实验中,若摆长的长度只考虑了摆线的长度,则加速度的测量值较真实值偏小.
正确答案
A
D
解析
解:A、根据公式△x=λ,结合相邻两亮条纹的间距△x与双缝间距离d,即可求解光的波长λ,故A正确;
B、从第1依次至第n条亮条纹间的距离a,则相邻亮条纹间距,故B错误;
C、计时的起点应该选在摆球运动到平衡位置,故C错误;
D、若摆长的长度只考虑了摆线的长度,由公式g=,则加速度的测量值较真实值偏小,故D正确;
故选:AD.
某同学在做“用单摆测重力加速度”的实验
(1)该同学用新式游标卡尺测量小球的直径,新式游标卡尺的刻度线看起来很“稀疏”,使读数显得清晰明了,便于使用者正确读取数据.某次测量的示数如所示,读出小球直径d的值为______cm.
(2)如果测得的g值偏小,可能的原因是______
A.测摆线时摆线拉得过紧
B.摆线上端悬点未固定,振动中出现松动,使摆线长度增加了
C.开始计时时,停表过迟按下
D.实验时误将39次全振动数为40次.
正确答案
1.52
B
解析
解:(1)新式游标卡尺的测量原理和传统的游标卡尺相同,新式游标卡尺其游标尺上10个分度只有19mm,每一分度长度为=1.9mm,比主尺上的20个分度短1mm,所以它的测量精确度是:0.1mm,小球直径d的值为:
15mm+0.1×2mm=15.2mm=1.52cm;
(2)如果测得的g值偏小,说明摆长测量偏小或周期偏大
A.测摆线时摆线拉得过紧,测量的摆长偏长,故重力加速度偏大,故A错误;
B.摆线上端悬点未固定,振动中出现松动,使摆线长度增加了,故相对于原来的单摆,周期偏大,故g偏小,故B正确;
C.开始计时时,停表过迟按下,测得周期偏小,故g偏大,故C错误;
D.实验时误将39次全振动数为40次,根据T=.周期偏小,故g偏大,故D错误
故选:B
某同学在做“用单摆测定重力加速度”的实验.
①测摆长时测量结果如图1所示(单摆的另一端与刻度尺的零刻线对齐),摆长为______cm;(保留三位有效数字)然后用秒表记录了单摆振动50次所用的时间如图2所示,秒表读数为______s.
②他测得的g值偏小,可能的原因是______
A.测摆线长时摆线拉得过紧
B.摆线上端未牢固地系于悬点,振动中出现了松动,使摆线长度增加了
C.开始计时时,秒表提前按下
D.实验中误将49次全振动数为50次.
正确答案
9.70
100.5
BC
解析
解:①摆长等于悬点到球心的距离,则摆长为9.70cm;秒表的小盘读数为90s,大盘读数为10.5s,则秒表读数为100.5s;
②单摆的周期T=,根据单摆的周期公式推导出重力加速度的表达式g=
=
A.测摆线长时摆线拉得过紧,l偏大,则g偏大,故A错误;
B.摆线上端未牢固地系于悬点,振动中出现了松动,使摆线长度增加了,测量值l偏小,g偏小,故B正确;
C.开始计时时,秒表提前按下,周期偏大,g偏小,故C正确;
D.n增大,g增大,故D错误;
故选:BC.
故答案为:9.70~9.80,100.5,BC.
在“用单摆测定重力加速度的实验”中
①用游标卡尺测量摆球直径的情况如如图1所示,读出摆球直径______cm.
②测单摆周期时,当摆球经过______时开始计时并计1次,测出经过该位置N次所用时间为t,则单摆周期为______.
③若测量出多组周期T、摆长L数值后,画出T2-L图象如图2,则此图线的斜率的物理意义是______
A.g B. C.
D.
正确答案
解析
解:(1)①这是10分度的游标卡尺,游标尺每一分度表示的长度为0.1mm,主尺的读数为20mm,游标尺上第6条刻度线与主尺对齐,读数为6×0.1mm=0.6mm,所以摆球直径读数为d=20mm+0.6mm=20.6mm=2.06cm
②由题意,当摆球经过平衡位置时开始计时并计1次,而摆球每半个周期通过一次平衡位置,
则有t=,则得周期T=
.
③由单摆的周期公式T=2π,得T2=
,
根据数学知识得知,T2-L图象的斜率k=,
故选:C.
故答案为:①2.06;②平衡位置,;③C.
某实验小组在进行“用单摆测定重力加速度”的实验中,已知单摆摆动过程中的摆角小于5°;在测量单摆的周期时,从单摆运动到最低点开始计时且记数为1,到第n次经过最低点所用的时间内为t;在测量单摆的摆长时,先用毫米刻度尺测得悬挂后的摆线长(从悬点到摆球的最上端)为L,再用游标卡尺测得摆球的直径为d.
(1)用上述物理量的符号写出求重力加速度的一般表达式g=______.
(2)实验结束后,某同学发现他测得的重力加速度的值总是偏大,其原因可能是下述原因中的______.
A.单摆的悬点未固定紧,振动中出现松动,使摆线增长了
B.把n次摆动的时间误记为(n+1)次摆动的时间
C.以摆线长作为摆长来计算
D.以摆线长与摆球的直径之和作为摆长来计算
(3)某同学在做“用单摆测定重力加速度”的实验中,用秒表测单摆完成40次全振动的时间如图所示,则单摆的周期为______s.
(4)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,并求得该直线的斜率k.则重力加速度g=______.(用k表示)若根据所得数据连成的直线的延长线没过坐标原点,而是与纵轴的正半轴相交于一点,则实验过程中可能存在的失误是______,因此失误,由图象求得的重力加速度的g______(偏大,偏小,无影响)
正确答案
BD
1.995
摆长漏加小球半径
无影响
解析
解:(1)单摆的摆长l=L+,单摆周期T=
=
,由单摆周期公式T=2π
,
可得:g==
;
(2)A、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,测得的单摆周期变大,根据g=可知,测得的g应偏小.故A错误;
B、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B正确;
C、以摆线长作为摆长来计算,摆长偏小,根据g=可知,测得的g应偏小.故C错误;
D、以摆线长与摆球的直径之和作为摆长来计算,摆长偏大,根据g=可知,测得的g应偏大.故D正确.
故选:BD;
(3)由图示秒表可知,秒表示数为1min+19.8s=79.8s,则单摆的周期T==1.995s;
(4)根据重力加速度的表达式g=可知,T2-l图线斜率k=
,则g=
;若根据所得数据连成的直线的延长线没过坐标原点,而是与纵轴的正半轴相交于一点,则实验过程中可能存在的失误是摆长漏加小球半径,从g的表达式可知:g与摆长无关,所以因此失误对由图象求得的重力加速度的g的值无影响.
故答案为:(1);(2)BD; (3)1.995;(4)
;摆长漏加小球半径;无影响.
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 ( )
正确答案
解析
解:由单摆周期公式T=2π,可知重力加速度:g=
.
A、由g=可知,当l偏大会才会引起测量值大,故A错误
B、由g=可知,当T偏小会引起测量值偏大.故B正确.
C、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C错误;
D、g的值与摆球的质量无关,故D错误
故选:B
(1)在用单摆测定重力加速度的实验中,用游标为10分度的卡尺测量摆球的直径,示数如图1所示,读数为______cm.
(2)在测定金属的电阻率实验中,用螺旋测微器测量金属丝的直径,示数如图2所示,读数为______mm.
(3)、用多用电表进行了几次测量,指针分别处于a和b的位置,如图所示.若多用电表的选择开关处于下面表格中所指的档位,a和b的相应读数是多少?①______②______③______
正确答案
解析
解:(1)主尺读数:1cm,游标尺:对齐的格数:3,所以游标尺读数:3×0.1=0.3mm=0.03cm,所以读数为:1.03cm
(2)固定刻度:0.5mm,可动刻度格数:6.7,所以可动刻度读数:6.7×0.01=0.067mm,所以读数为:0.567mm
(3)①档位100mA:选用0--10V的刻度:,读出数来乘以10:(2mA+0.2mA×1.6)×10=23.2mA;
②档位2.5V,选用0--250的刻度,读出数来除以100:=0.58V(这里档位是2.5V,小数点后第1位为精确位,小数点后第2位为估读位,故保留两位小数);
③欧姆档指针靠近谁就读谁:倍率:3.5,档位×100,所以读数为:3.5×100=350Ω
故答案为:(1)1.03
(2)0.567
(3)①23.2mA;②0.58V;③350Ω
几名学生进行野外考察,登上一山峰后,他们想粗略测出山顶处的重力加速度.于是他们用细线拴好石块P系在树枝上以O点为悬点做成一个简易单摆,如图所示.然后用随身携带的钢卷尺、电子手表进行了测量.同学们首先测出摆长L,然后将石块拉开一个小角度,由静止释放,使石块在竖直平面内摆动(系石块的树枝始终静止),用电子手表测出单摆完成n次全振动所用的时间t.
①利用测量数据计算山顶处重力加速度的表达式g=______;
②若振动周期测量正确,但由于难以确定石块重心,只是测出悬点O到石块上方的节点A的距离,并就把OA距离当做摆长,这样计算出来的山顶处重力加速度值比真实值______(选填“偏大”、“偏小”或“相等”).
正确答案
偏小
解析
解:①单摆的周期:T=,
由单摆周期公式:T=2π可得:
g==
=
;
②悬点到石块重心的距离是单摆的摆长,
只测出悬点O到石块上方的节点A的距离,把OA距离当做摆长,摆长L偏小,由g=可知,所测重力加速度偏小;
故答案为:①;②偏小.
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