- 单摆
- 共2503题
利用单摆测重力加速度时,若实验结果g值偏大,则造成这一结果的原因可能是
A.单摆振动时摆球质量可能太大 B.计算摆长时可能没加上摆球半径
C.把n次全振动误计为(n+1)次全振动 D.把n次全振动误计为(n1)次全振动.
正确答案
解析
解:A、摆球的质量太大,不影响g值的测量.故A错误.
B、计算摆长时可能没加上摆球半径,说明测量的摆长偏小,根据g=,g值偏小.故B错误.
C、把n次全振动误计为(n+1)次全振动,可知测得的周期偏小,根据g=,g值偏大.故C正确.
D、把n次全振动误计为(n-1)次全振动.可知测得的周期偏大,根据g=,g值偏小.故D错误.
故选C.
①某同学在做“探究单摆周期与摆长的关系”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.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,每一大格为lmin,该单摆摆动n=50次时,长、短针位置如图中所示,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).
②(单选题)如果他测得的值偏小,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、开始计时,秒表过迟按下
D、实验中误将49次全振动数为50次.
正确答案
解析
解:(1)摆长等于摆线的长度加上摆球的半径之和,知L=99.05cm=0.9905m.
秒表的读数t=90s+10.4s=100.4s.
根据T=,T=
,解得g=
.
(2)根据重力加速度g的表达式,
A、测摆线长时摆线拉得过紧,摆长的测量值偏大,导致重力加速度的测量值偏大,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,摆长的测量值偏小,导致重力加速度的测量值偏小,故B正确.
C、开始计时,秒表过迟按下,周期的测量值偏小,导致重力加速度的测量值偏大,故C错误.
D、实验中误将49次全振动数为50次,周期的测量值偏小,导致重力加速度的测量值偏大,故D错误.
故选:B.
故答案为:①0.9905-0.9907,100.4. g= ②B;
某学生在用单摆测重力加速度的实验时,只量了悬线的长度L当作摆长,而没有加上摆球的半径,让单摆做小角度摆动,测出周期,并用单摆的周期公式,算出了当地的重力加速度.
(1)则测出的重力加速度将比实际的重力加速度______(大、小、一样).
(2)该同学通过改变悬线L长度而测出对应的摆动周期T,再以T2为纵轴、L为横轴做出函数关系图象,如果实验中所得到的T2-L关系图象如图 (乙)所示,那么真正的图象应该是a、b、c中的______;
(3)由图象可知,摆球的半径r=______cm;当地g=______m/s2.
正确答案
解析
解:(1)由T=2π得,g=
,某学生在测量摆长时,只量了悬线的长度L当作摆长,而没有加上摆球的半径,导致摆长偏小,故g值偏小;
(2)由单摆周期公式得:T=2π,得到T2=
;
当l=0时,T2=>0,则真正的图象是a.
(3)T2与L的图象,应为过原点的直线,由横轴截距得,球的半径应为1.2×10-2m;
图象斜率k==
,而g=
=
=π2=9.86m/s2;
故答案为:(1)小;(2)a;(3)1.2,9.86.
(1)一组同学在做“用单摆测定重力加速度”的实验中,测了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位同学提出了以下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=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.先分别取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,利用图象计算出图线的斜率k再根据g=求出g作为测量值.
以上4种方法中,错误的是______.其余正确的方法中偶然误差最小的是______.
(2)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两点分别是球的上沿和球心,摆长L=______cm.
(3)图B为测量周期用的秒表,长针转一周的时间为30s,表盘上部的小圆共15大格,每一大格为1min,该单摆摆动n=50次时,长短针的位置如图所示,单摆振动的周期为T=______s.
正确答案
B
D
99.50
2.004
解析
解:(1)A、从测定的6组数据中任意选取1组,用公式g=求出g作为测量值,误差较大,不合理,故A错误;
B、摆长L与周期T间不是一次函数关系,不能求出L的平均值和T的平均值
,用公式g=
求出g作为测量值,做法不合理.故B错误;
C、用6组L、T值,用g=求出6个g,再求这6个g的平均值作为测量值,可以减小实验误差,做法合理,故C正确;
D、在坐标纸上作出T2-L图象,从图象中计算出图线斜率K,根据g=求出g,应用图象法处理实验数据,减小了实验误差,做法合理,故D正确.
(2)摆长是悬点至摆球球心间的长度,由图可知,摆长L=99.50cm;
(3)秒表的读数为t=100.2s,则得单摆的周期为T==
;
故答案为:(1)B,D;(2)99.50;(3)2.004s.
张明同学做“用单摆测重力加速度”的实验,
(1)测摆长时,若正确测出悬线长l和摆球直径d,则摆长为______;
(2)测周期时,当摆球经过平衡位置时开始计时并计数为1次,测出经过该位置N次(约60~100次)的时间为t,则周期为______.
(3)他实验测得的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
l+
BC
解析
解:(1)单摆的摆长是从悬点到摆球的球心的距离,L=
(2)摆球两次经过最低点的时间间隔是半个周期,所以摆球通过最低点作为第1次停表开始计时到一直数到摆球第n次通过最低点,摆球经过了(n-1)个半个周期,所以单摆的周期:T=
(3)A、测摆长时将线拉得过紧导致测量值偏长,由公式g=,g值偏大,故A错误
B、摆线上端未牢固地系于悬点,摆动中出现松动,使摆线长度增加,但运算时选用开始所测得值,将导致g值偏小,故B正确
C、开始计时时,秒表提前按下,将使所测周期偏大,由上式可知,g值偏小,故C正确
D、实验中将49次全振动误数为50次,由T=知,周期偏小,g值偏大,故D错误
故选:BC
故答案为:(1),(2)
,(3)BC
某同学“用单摆测定重力加速度”实验探究该问题.
(1)用最小分度为毫米的米尺测得摆线的长度为990.8mm,用10分度的游标卡尺测得摆球的直径如图1所示,摆球的直径为______mm.
(2)把摆球从平衡位置拉开一个小角度由静止释放,使单摆在竖直平面内摆动,用秒表测出单摆做50次全振动所用的时间,秒表读数如图2所示,读出所经历的时间,单摆的周期为______s.
(3)测得当地的重力加速度为______m/s2.(保留3位有效数字)
正确答案
18.4
2.0
9.86
解析
解:(1)主尺读数为18mm.10分度的游标卡尺每一分度表示的长度为0.1mm,游标尺第4条刻度线与主尺对齐,则游标尺读数为0.4mm,摆球的直径为18mm+0.4mm=18.4mm.
(2)由秒表读出单摆做50次全振动所用的时间t=90s+10.0s=100.s,单摆的周期T==
.
(3)单摆的摆长l=摆线的长度+摆球的半径=990.8mm+9.2mm=1.00m.由单摆的周期公式T=2得,重力加速度g=
,代入解得,g=9.86m/s2
故答案为:(1)18.4;(2)2.0;(3)9.86
(1)在“利用单摆测重力加速度”的实验中,测得单摆的摆角小于5°,完成n次全振动的时间为t,用毫米刻度尺测得的摆线长为L,用五十分度的游标卡尺测得摆球的直径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从图1可知,摆球直径d的读数(分尺标度为5与主尺某一刻度线对齐)为______cm.
(2)将倾角为θ的光滑绝缘斜面放置在一个足够大的匀强磁场中,磁场方向垂直纸面向里,磁感应强度为B,一个质量为m、带电量为q的小物体在斜面上由静止开始下滑(设斜面足够长)如图2所示,滑到某一位置开始离开,求:
①物体带电荷性质______
②物体离开斜面时的速度及物体在斜面上滑行的长度是______
正确答案
解析
解:(1)①单摆摆长l=L+,单摆周期T=
,由单摆周期公式T=2π
可知,
g==
=
;
②由图1所示游标卡尺可知,游标卡尺主尺示数是1.7cm,游标尺示数是25×0.02mm=0.50mm=0.050cm,
则游标卡尺的示数,即摆球直径为1.7cm+0.050cm=1.750cm;
(2)①带电小物体下滑滑到某一位置开始离开斜面,说明物体受到的洛伦兹力垂直于斜面向上,由左手定则知,小球带负电.
②小物体沿斜面下滑时,受力如图所示;
由牛顿第二定律得:mgsinθ=ma,加速度a=gsinθ,
洛伦兹力F=qvB,当FN=0,即qvB=mgcosθ,
v=时,小物体开始离开斜面;
由匀变速直线运动的速度位移公式可得:
v2-0=2aL,则小物体在斜面上滑行的常识L=
故答案为:(1)①;②1.750cm(2)①负电;②
.
某同学在“利用单摆测定重力加速度”的实验中,测得摆线长为L,摆球直径为d,然后用秒表测得n次全振动的时间为t,则:
(1)重力加速度的表达式g=______.(用上述符号表示)
(2)若用最小分度为毫米的刻度尺测得摆线长为980.8mm,用20分度的游标卡尺测得摆球直径如图甲,摆球的直径为______mm.单摆在竖直面内摆动,用秒表测出单摆做50次全振动所用的时间如图乙,则t=______s.求得当地的重力加速度为______m/s2.(取π2=9.86,求得的重力加速度值保留三位有效数字)
(3)如果他测得的g值偏小,可能的原因是______
A.测摆线长时摆线拉得过紧 B.摆球在水平面内做圆锥摆运动
C.开始计时,秒表过迟按下 D.悬点未固定,振动过程中出现松动,摆线长度增加了.
正确答案
解析
解:(1)根据T=,摆长l=L+
,周期T=
联立解得g=.
(2)游标卡尺的主尺读数为18mm,游标读数为0.05×8mm=0.40mm,则小球的直径为18.40mm.
秒表的小盘读数为90s,小盘读数为10.0s,则秒表的读数t=100.0s.
则g=≈9.76m/s2.
(3)A、根据g=,测摆线长时摆线拉得过紧,摆长测量值偏大,则重力加速度测量值偏大.故A错误.
B、摆球在水平面内做圆锥摆运动,等效摆长比实际的摆长短,摆长的测量值偏大,则重力加速度的测量值偏大.故B错误.
C、开始计时,秒表过迟按下,则测量的周期偏小,测量的重力加速度值偏大.故C错误.
D、悬点未固定,振动过程中出现松动,摆线长度增加了.则测量的摆长偏短,重力加速度测量值偏小.故D正确.
故选:D.
故答案为:(1) (2)18.40 mm、t=100.0 s、9.76 m/s2; (3)D.
某实验小组在利用单摆测定当地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______cm.
(2)以下是实验过程中的一些做法或结论,其中正确的是______(填选项前的字母)
A.摆线要选择细些的,伸缩性小些的,并且尽可能长一些
B.摆球尽量选择密度较小、体积较小的
C.测量摆球通过最低点100次的时间t,则单摆周期为
D.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
E.为了使单摆的周期大一些,以方便测量,开始时拉开摆球,使摆线相距平衡位置有较大的角度.
正确答案
解析
解:(1)游标卡尺读数等于固定刻度读数加游标尺读数;固定刻度读数为:1.0cm;游标尺第8刻线与主尺刻线对齐,读数为8×0.05mm=0.40mm=0.040cm,故读数为:1.040 cm.
(2)A、实验中,要选择细些的、伸缩性小些的摆线,长度适当长一些;和选择密度较大、体积较小的摆球,故A正确,B错误;
C、一个周期的时间内,摆球通过最低点2次,故C错误;
D、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D正确;
E、摆球的周期与摆线的长度有关,在摆角较小时,周期与摆角无关,故E错误.
故选:AD
故答案为:(1)1.040 (2)AD
(1)在“用单摆测重力加速度”的实验中,下列措施中可以提高实验精度的是______.
A.选细线做为摆线
B.单摆摆动时保持摆线在同一竖直平面内
C.拴好摆球后,令其自然下垂时测量摆长
D.计时起止时刻,选在最大摆角处
(2)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97.50cm,摆球直径为2.00cm,然后用秒表记录了单摆振动50次所用的时间,则:
①该摆摆长为______ cm.
②如果测得的g值偏小,可能的原因是______.
A.测摆线长时摆线拉得过紧
B.摆线上端悬点末固定,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次全振动记为50次
③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如图所示,并求得该直线的斜率为k,则重力加速度g=______(用k表示).
正确答案
ABC
98.50
B
解析
解:(1)为了提高测量的精确度,摆线应选用细线,单摆在同一个竖直面内摆动,防止出现圆锥摆,测量摆长时应在摆球自然下垂时测量,从平衡位置(最低点)开始计时,因为速度最大,误差比较小.故ABC正确,D错误.
(2)①摆长l=97.50+1cm=98.50cm.
②A、根据知,测摆线长时摆线拉得过紧,导致摆长偏大,重力加速度偏大.故A错误.
B、摆线上端悬点末固定,振动中出现松动,使摆线长度增加了,摆动的过程中,摆长变短,根据知,重力加速度偏小.故B正确.
C、开始计时时,秒表过迟按下,导致周期变小,根据知,重力加速度偏大.故C错误.
D、实验中误将49次全振动记为50次,导致周期变小,根据知,重力加速度偏大.故D错误.
故选B.
③根据,知
,图线的斜率k=
.所以g=
.
故答案为:(1)ABC (2)98.50,B,.
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