- 单摆
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在“利用单摆测重力加速度”的实验中,有个同学发现自己测得的重力加速度总是偏大,其原因可能是下述原因中的 ( )
正确答案
解析
解:根据单摆的周期公式T=2得,g=
.
A、高度越高,重力加速度越小.故A错误.
B、摆球的质量不影响单摆的周期,所以不影响测量的重力加速度的值.故B错误.
C、把n次全振动的时间t误作为(n+1)次全振动的时间,测得周期偏小,则测量的重力加速度偏大.故C正确.
D、以摆线长加小球直径作为摆长来计算了,测得摆长偏大,则测得的重力加速度偏大.故D正确.
故选CD.
在“用单摆测定重力加速度”的实验中
(1)以下关于本实验的措施中正确的是______(选填下列选项前的序号)
A.摆角应尽量大些
B.摆线应适当长些
C.摆球应选择密度较大的实心金属小球
D.用停表测量周期时,应取摆球摆至最高点时开始计时
(2)用游标卡尺测量小球的直径,如图1所示的读数是______mm.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.
(3)若该同学测量了5种不同摆长与单摆振动周期的对应情况,并将记录的结果描绘在如图3所示的坐标中,图中个坐标点的标号分别对应实验种5种不同摆长的情况.请你在图中画出T2-l图线;利用图象求得重力加速度的表达式为g=______(保留三位有效数字).
(4)考虑到单摆振动时空气浮力的影响后,同学甲说:“因为空气浮力与摆球重力方向相反,它对球的作用相当于重力加速度变小,因此振动周期变大.”同学乙说:“浮力对摆球的影响好像用一个轻一些的摆球做实验,因此振动周期不变”,这两个同学说法中______.
A.甲正确 B.乙正确 C.两同学的说法都错误.
正确答案
解析
解:(1)A、在摆角小于5°的情况下单摆的运动可以看做简谐运动,实验时摆角不能太大,不能超过5°,故A错误;
B、实验中,摆线的长度应远远大于摆球的直径,适当增加摆线的长度,可以减小实验误差,故B正确.
C、减小空气阻力的影响,选择密度较大的实心金属小球作为摆球,故C正确.
D、用停表测量周期时,应从球到达平衡位置开始计时,这样误差小一些,故D错误;故选BC.
(2)由图示游标卡尺看做,其示数为:10mm+10×0.05mm=10.50mm;
由图示秒表可知,分针示数超过了半刻线,秒表示数为:60s+40.2s=100.2s;
(3)根据坐标系内描出的点作出图象如图所示:
根据单摆的周期公式:T=2π可知:T2=
L,T2-L图象的斜率:k=
=
=
=4,解得:g≈9,86m/s2.
(4)考虑到单摆振动时空气浮力的影响后,物体不只受重力了,加速度也不是重力加速度,实际加速度要减小,因此振动周期变大,甲同学说法正确,故A正确;
故答案为:(1)BC;(2)10.50;100.2;(3)9.86;(4)A.
某同学在做“利用单摆测重力加速度”的实验中,先测得摆线长为59.65cm,然后用秒表记录了单摆振动50次所用的时间为78.5s.则:
(1)他测得的摆球直径如图所示的10分度的游标卡尺的读数,则摆球直径是______mm.
(2)他测得的重力加速度g=______m/s2.(π2=9.86,结果取三位有效数字)
(3)他测得的g值偏小,可能原因是:______
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,振动中出现松动,使摆线长度增加了.
C.开始计时时,秒表过迟按下.
D.实验中误将49次全振动计为50次.
(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和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,并求得该直线的斜率K.则重力加速度g=______.(用K表示)
正确答案
30.4
9.79
B
解析
解:(1)先读主尺刻度为30mm,游标尺上第4刻度线与主尺刻度对齐,所以读作0.4mm,游标卡尺的读数为:主尺读数+游标尺读数=30mm+0.4mm=30.4mm.
(2)单摆周期T=2π知g=
,而T=
,l=0.5965m,r=
=
=0.0152m代入公式可得g=9.79m/s2.
(3)A、若拉的过紧时测量值l较长,g值应偏大.故A错误.
B、摆线长度增加,而代入计算的长度小,所以g测量值偏小.故B正确.
C、开始计时时,秒表过迟按下,则周期T变小,g测量值偏大.故C错误.
D、将49次全振动误记为50次全振动,则求出的周期T偏小,g测量值偏大.故D错误.
故选B
(4)由题意知K=,由(2)公式知g=
故答案为:(1)30.4(2)9.79(3)B(4)
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50次全振动所用的时间如图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,振动中出现松动,使摆线长度增加了
C.计时开始时,秒表提前按下
D.实验中误将49次全振动记为50次
正确答案
解析
解:(1)摆长等于99.80cm,秒表的读数为:90s+10.6s=100.65s
周期T==2.012s
(2)根据T=2π,
解得g=.
A、测摆线时摆线拉得过紧,测得摆长偏大,则测得重力加速度偏大.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、开始计时时,秒表提前按下,测得周期偏大,则测得重力加速度偏小.故C正确.
D、实验中误将49次全振动次数计为50次,测得周期偏小,则测得重力加速度偏大.故D错误.
故选:BC.
故答案为:
①99.80,100.6;
②BC.
用单摆测重力加速度时,若测得的数值大于当地公认的数值,则引起这一误差的原因可能是( )
正确答案
解析
解:根据T=2π得,g=
;
A、把摆线长当作摆长,摆长测量值偏小,故测得的数值小于当地公认的数值,故A错误;
B、把摆线长与球的直径之和作摆长,摆长测量值偏大,故测得的数值大于当地公认的数值,故B正确;
C、D、若计振动次数多了,则单摆周期的测量值偏小,导致重力加速度的测量值偏大;
若计振动次数少了,则单摆周期的测量值偏大,导致重力加速度的测量值偏小;
故C正确,D错误;
故选:BC.
在做“用单摆测定重力加速度”的实验中,某同学先测得摆线长为92.50cm,然后用秒表记录了单摆做45次全振动的时间,摆球的直径和秒表的读数如图所示,该单摆的摆长为______cm,单摆的周期为______S.
正确答案
93.515
1.95
解析
解:(1)球的直径:主尺:2.0cm,游标尺对齐格数:第6个格,读数:6×=0.30mm=0.030cm,所以直径为:2.0+0.030=2.030cm
摆长:L=绳长+小球半径=92.50+1.015=93.515cm
(2)秒表读数:内圈:1.0分钟=60s,外圈:27.5s,(指针准确不估读)所以读数为:87.5s
单摆的周期为s
故答案为:93.515,1.95
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的直径为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)下面各种对该实验误差的影响的说法中正确的是______.
A、在摆长和时间的测量中,时间的测量对实验误差影响较大
B、在摆长和时间的测量中,长度的测量对实验误差影响较大
C、将振动次数n记为(n+1),测算出的g值比当地的公认值偏大
D、将摆线长当作摆长,未加摆球的半径测算出的g值比当地的公认值偏大.
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7.5mm,
可动刻度示数为16.0×0.01mm=0.160mm,
则螺旋测微器的示数为7.5mm+0.160mm=7.660mm;
(3)A、在摆长和时间的测量中,时间的测量对实验误差影响较大,故A正确;
B、摆长和时间的测量中,长度的测量对实验误差影响不大,故B错误;
C、把n次全振动时间误当成(n+1)次全振动时间,周期测量值偏小;
根据g=,重力加速度的测量值偏大,故C正确;
D、以摆线长作为摆长来计算,则L的测量值偏小;
根据g=,重力加速度的测量值偏小,故D错误;
故选:AC
故答案为:(1)4n2π2(L+)
;(2)7.660;(3)AC.
某同学在探究影响单摆周期的因素时有如下操作,请判断是否恰当(填“是”或“否”)
(1)把单摆从平衡位置拉开5°释放,并在摆球经过最低点时启动秒表计时.______
(2)用螺旋测微器测量其中一个摆球的直径的示数见图,该球的直径为______mm.
正确答案
解析
解:(1)单摆的计时要从最低点开始,此时误差最小.
(2)螺旋测微器的固定刻度为10.5mm,可动刻度的读数为:0.01×48.6mm=0.486mm,故该球的直径为:10.5mm+0.486mm=10.986mm.
故答案为:(1)是;
(2)10.986.
用时间传感器代替秒表做“用单摆测定重力加速度”的实验装置如图甲所示.长为l0的摆线一端固定在铁架台上,另一端连接一质量为m,直径为d的小球,在摆球运动最低点的左、右两侧分别正对放置一激光光源和一光敏电阻,细激光束与球心等高.光敏电阻与自动记录仪相连,该仪器显示的光敏电阻阻值R随时间t变化的图线如图乙所示.由此可知:
(1)该单摆的振动周期为______,用此装置测得的重力加速度表达式为g=______.
(2)若保持摆线长不变,换用直径为原来的2倍且材料相同的摆球再进行实验,则图乙中的△t将______(填“变大”、“不变”或“变小”);该单摆的周期将______(填“变大”、“不变”或“变小”).
正确答案
解析
解:(1)由于小球每一个周期内两次经过最低点,根据图象可以知道小球的周期是2t0.
根据单摆的周期公式T=2π得:
.
所以此装置测得的重力加速度表达式为:g=
(2)若保持摆线长不变,换用直径为原来的2倍且材料相同的摆球再进行实验,摆球通过激光束的速度不变,所以摆球通过激光束的时间:变大.
单摆的摆长:,单摆的摆长变大,所以单摆的周期将增大.
故答案为:(1)2t0;;(2)变大;变大.
在《用单摆测定重力加速度》的实验中:
(1)某同学用游标卡尺测量金属球的直径,结果如图1所示,此金属球的直径D=______mm.
(2)某同学用秒表测得单摆完成40次全振动的时间如图2所示,则单摆的周期T=______s(保留三位有效数字).
(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I和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所示,利用图线的斜率可求出重力加速度g=______m/s2(保留三位有效数字).
正确答案
解析
解:(1)游标卡尺的读数=主尺+游标尺与主尺对齐各数×精确度=12mm+0×0.1mm=12.0mm;
(2)秒表的读数为:t=60s+15.6s=75.6s;
故周期为:T==
=1.89s;
(3)单摆的周期公式T=2π,所以图象的斜率表示K=
;
由图知K=4,则:g==9.86m/s2;
故答案为:(1)12.0;(2)1.89;(3)9.86
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