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题型: 多选题
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多选题

在“用单摆测重力加速度”的实验中,某同学的操作步骤为:

(1)取一根细线,下端系住直径为d的金属小球,上端固定在铁架台上;

(2)用米尺量得细线长度l;

(3)在摆线偏离竖直方向5°位置释放小球;

(4)用秒表记录小球完成n次全振动的总时间t;

下列说法正确的是(  )

A该单摆的摆长l

B该单摆的摆长为l+

C单摆的周期为t

D单摆的周期为

正确答案

B,D

解析

解:A、因为在计算摆长时,用的是细线的长度计算的,加上球的半径.故A错误,B正确,

C、周期即为T=,故C错误,D正确.

故选:BD.

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题型:填空题
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填空题

某同学在用单摆测定重力加速度时,由于摆球质量分布不均匀,无法确定其重心位置.他第一次取悬线长为l1,测得单摆振动周期为T1;第二次取悬线长为l2,测得振动周期为T2.由此可计算出重力加速度 g 为______.(g用测得量表示)

正确答案

解析

解:设摆球的重心到线与球结点的距离为r,根据单摆周期的公式T=2得:

T1=2…①

T2=2π…②

联立两式解得:

g=

故答案为:

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题型:简答题
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简答题

(B组)利用传感器和计算机可以测量快速变化的力,如图所示是用这种方法获得的弹性绳中拉力随时间变化的图线.实验时,把小球提到绳子的悬点O处,然后让小球自由下落.从图线提供的信息,判断以下说法正确的是(  )

(A)t1时刻小球速度最大;

(B)t2时刻绳子最长;

(C)t3时刻小球动能最小;

(D)以上说法都不正确.

正确答案

解析

解:A:通过图可以知道,小球在t1-t3的时间内受到绳子的拉力,从t1开始,小球受到的合力是:F=mg-F,所以小球做加速度减小的加速运动.当拉力等于重力的时候,小球的速度达到最大.故A错误;

B:小球的速度达到最大之后小球开始减速,在t2时小球的速度是0,绳子对它的拉力最大,绳子最长.故B正确,C错误;D错误.

故选:B;

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题型:简答题
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简答题

某实验小组在利用单摆测定当地重力加速度的实验中:

(1)用螺旋测微器测得摆球的直径,测量结果如图所示,则该摆球的直径为______mm.

(2)小组成员在实验过程中有如下说法,其中正确的是______.(填选项前的字母)

A.把单摆从平衡位置拉开30°的摆角,并在释放摆球的同时开始计时

B.测量摆球通过最低点100次的时间t,则单摆周期为

C.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

D.选择密度较小的摆球,测得的重力加速度值误差较小.

正确答案

解析

解:①由图示螺旋测微器可知,其示数为:5.5mm+48.0×0.01mm=5.980mm

②解:A、单摆经过平衡位置的速度最大,在平衡位置计时误差最小.故A错误.

B、摆球在一个周期内两次经过平衡位置,测量摆球通过最低点100次的时间t,则单摆的周期T=.故B错误.

C、摆长等于悬点到摆球球心的距离,用悬线的长度加摆球的直径作为摆长,测量的摆长偏大,根据g=知,测量的重力加速度偏大.故C正确.

D、为减小实验误差因,应选择密度较大的摆球.故D错误.

故选:C

故答案为:(1)5.980 (2)C

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题型:简答题
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简答题

在“测量重力加速度”的实验中,某同学利用图1中的装置得到了几条较为理想的纸带.由于不小心,纸带都被撕断了,如图2所示.已知每条纸带上每5个点取一个计数点,即两计数点之间的时间间隔为0.1s,依打点先后编为0,1,2,3,4,….根据给出的A、B、C、D四段纸带回答:

(1)在B、C、D三段纸带中,与纸带A属于同一条的应该是______(填字母);

(2)打纸带A上点1时重物的速度是______m/s(保留三位有效数字);

(3)当地的重力加速度大小是______m/s2(保留三位有效数字).

(4)该地区的地形可能为______(填“高山”或“盆地”).

正确答案

解析

解:①△x=x12-x01=39.2cm-30.2cm=9cm

x34=x12+2△x=39.2cm+2×9cm=57.2cm

故选:C;

②匀变速直线运动某段时间中间瞬时速度,故v1==m/s=3.47m/s

③由△x=aT2,得到:a==m/s2=9.00m/s2

重力加速度与高度和纬度有关,随高度增大减小,故一定是在高山上;

故答案为:①C; ②3.47;③9.00,高山.

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题型:简答题
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简答题

某同学用单摆测重力加速度,

①他组装单摆时,在摆线上端的悬点处,用一块开有狭缝的橡皮夹牢摆线,再用铁架台的铁夹将橡皮夹紧,如图1所示,这样做的目的是______(填字母代号)

A.保证摆动过程中摆长不变

B.可使周期测量得更加准确

C.需要改变摆长时便于调节

D.保证摆球在同一竖直平面内摆动

②他组装好单摆后在摆球自然悬垂的情况下,用毫米刻度尺(如图2)从悬点量到摆球的最低端的长度L=______m,再用游标卡尺(如图3)测量摆球直径D=______m,再测定了40次全振动的时间t=______s,则单摆摆长l=______m,重力加速度g=______m/s2.③如果测得的g值偏小,可能的原因是______(填写代号).

A.测摆长时,忘记了摆球的半径

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,秒表过早按下

D.实验中误将39次全振动次数记为40次

④下列振动图象真实地描述了对摆长约为1m的单摆进行周期测量的四种操作过程,图中横坐标原点表示计时开始,A、B、C均为30次全振动的图象,已知sin5°=0.087,sin15°=0.26,这四种操作过程合乎实验要求且误差最小的是______(填字母代号).

正确答案

解析

解:①在摆线上端的悬点处,用一块开有狭缝的橡皮夹牢摆线,再用铁架台的铁夹将橡皮夹紧,是为了防止动过程中摆长发生变化,如果需要改变摆长来探究摆长与周期关系时,方便调节摆长,故AC正确,

故选:AC;

②毫米刻度尺读数:L=88.40cm=0.8840m;

游标卡尺示数为:d=12mm+0×0.1mm=12.0mm=0.0120m;

秒表读数:60+15.2=75.2s

单摆摆长为:L=l-=0.8840m-0.0120m=0.8720m;

根据单摆的周期公式T=2π,有:g===0.973m/s2

③根据单摆的周期公式T=2π,有:g=

A、测摆长时,忘记了摆球的半径,摆长测量值L偏小,故重力加速度的测量值偏小,故A正确;

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,对于实际单摆,摆长的测量值偏小,故重力加速度的测量值偏小,故B正确;

C、开始计时时,秒表过早按下,周期测量值偏大,故重力加速度的测量值偏小,故C正确;

D、实验中误将39次全振动次数记为40次,周期测量值偏小,故重力加速度的测量值偏大,故D错误;

故选:ABC.

④当摆角小于等于5°时,我们认为小球做单摆运动,所以振幅约为:1×0.087m=8.7cm;故C错误;

当小球摆到最低点开始计时,误差较小;故B错误;

测量周期时要让小球做30-50次全振动,求平均值;故D错误;

所以A合乎实验要求且误差最小;

故选:A.

故答案为:

①AC;

②0.8840,0.0120,75.2,0.8720,9.73;   

③ABC;   

④A.

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题型:简答题
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简答题

某同学利用如图1所示的装置测量当地的重力加速度.实验步骤如下:

A.按装置图安装好实验装置;

B.用游标卡尺测量小球的直径d;

C.用米尺测量悬线的长度l;

D.让小球在竖直平面内小角度摆动.当小球经过最低点时开始计时,并计数为0,此后小球每经过最低点一次,依次计数1、2、3….当数到20时,停止计时,测得时间为t;

E.多次改变悬线长度,对应每个悬线长度,都重复实验步骤C、D;

F.计算出每个悬线长度对应的t 2

G.以t 2 为纵坐标、l为横坐标,作出t 2-l图线.

结合上述实验,完成下列任务:

①用游标为10分度(测量值可准确到0.1mm)的卡尺测量小球的直径.某次测量的示数如图2所示,读出小球直径d的值为______cm.

②该同学根据实验数据,利用计算机作出t 2-l图线如图3所示.根据图线拟合得到方程t 2=404.0l+3.5.由此可以得出当地的重力加速度g=______m/s2.(取π 2=9.86,结果保留3位有效数字)

③从理论上分析图线没有过坐标原点的原因,下列分析正确的是______

A.不应在小球经过最低点时开始计时,应该在小球运动到最高点开始计时;

B.开始计时后,不应记录小球经过最低点的次数,而应记录小球做全振动的次数;

C.不应作t 2-l图线,而应作t-l图线;

D.不应作t 2-l图线,而应作t 2-(l+d)图线.

正确答案

解析

解:①由图示游标卡尺可知,主尺示数是1.5cm,游标尺示数是2×0.1mm=0.2mm=0.02cm,

游标卡尺示数即小球的直径d=1.5cm+0.02cm=1.52cm;

②由题意知,单摆的周期T==

由单摆周期公式T=2π可得:t2=l,

由图象得到的方程为:t2=404.0l+3.5,

=404.0,g=≈9.76m/s2

③单摆摆长等于摆线长度与摆球半径之和,把摆线长度作为单摆摆长,

摆长小于实际摆长,t2-l图象不过原点,在纵轴上截距不为零,故D正确,故选D;

故答案为:①1.52;②9.76;③D.

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题型:简答题
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简答题

将一测力传感器连接到计算机上就可以测量快速变化的力.图甲中O点为单摆的固定悬点,现将小摆球(可视为质点)拉至A点,此时细线处于张紧状态,释放摆球,则摆球将在竖直平面内的A、B、C之间来回摆动,其中B点为运动中的最低位置,∠AOB=∠COB=θ,θ小于5°且是未知量.图乙表示由计算机得到的细线对摆球的拉力大小F随时间t变化的曲线,且图中t=0时刻为摆球从A点开始运动的时刻.试根据力学规律和题中(包括图中)所给的信息求:(g取10m/s2

(1)单摆的振动周期和摆长;

(2)摆球的质量;

(3)摆球运动过程中的最大速度.

正确答案

解析

解:(1)由图1可知周期 T=0.4π s                         

由 

有 L=

解得:L=0.4 m                                              

(2)在 B 点拉力最大,Fmax=0.510N,有:

Fmax-mg=m          ①

在 A 和 C 点拉力最小:

Fmin=0.495N

有:

Fmin=mgcosθ            ②

从 A 到 B 的过程中摆球的机械能守恒,有:

mgL(1-cosθ)=mv2    ③

由①②③式消去cosθ 和 v2,有:

m=

代入数据得:m=0.05 kg                                               

(3)由①式解得:

v=0.283 m/s                      

答:(1)单摆的振动周期为0.4π s,摆长为0.4 m;

(2)摆球的质量为0.05 kg;

(3)摆球运动过程中的最大速度为0.283m/s.

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题型:简答题
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简答题

(2016•四川模拟)某同学做“用单摆测定重力加速度”的实验时:

(1)如果他测得的g值偏小,可能的原因是______

A.测摆线长时测了悬线的总长度

B.摆线上端未牢固地系于悬点,振动中出现松动,摆线长度增加了,使周期变大了

C.开始计时时,秒表过迟按下.

D.实验中误将49次全振动数次数记为50次

(2)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T2的数据如图1所示,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为k,则重力加速度g=______.(用k表示)

(3)此同学用游标卡尺测一小球直径如图2,已知游标尺为20等份,则读数应为______

正确答案

解析

解:(1)A、测摆线长时测了悬线的总长度,测得摆长偏大,

则根据重力加速度的表达式g=,可知,测得的g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,使周期变大了,

由g= 可知,测得的g值偏小.故B正确.

C、开始计时时,秒表过迟按下,测得的时间偏小,周期偏小,则测得的g值偏大.故C错误.

D、实验中误将49次全振动数次数记为50次,由T=求出的周期偏小,测得的g值偏大.故D错误.

故选:B.

(2)根据重力加速度的表达式g= 可知,T2-l图线斜率k=,则g=

(3)游标卡尺的固定刻度读数为24mm,游标尺上第0个刻度游标读数为:0.05×4mm=0.20mm,

所以最终读数为:24mm+0.20mm=24.20 mm;

故答案为:(1)B;(2);(3)24.20 mm.

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题型:填空题
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填空题

利用单摆测重力加速度的实验中,如果偏角小于50,但测出的重力加速度的数值偏大,可能原因是______

A.振幅较小  B.测摆长时,只量出摆线的长度,没有从悬挂点量到摆球中心   C.数振动次数时,少计了一次   D.数振动次数时,多计了一次.

正确答案

D

解析

解:由单摆的周期公式T=2得,g=

A、由单摆的周期公式看出,周期与振幅无关,则测量的重力加速度的数值与振幅也无关.故A错误.

B、测摆长时,只量出摆线的长度,没有从悬挂点量到摆球中心,摆长l测量值偏小,由g=算出的g应偏小.故B错误.

C、数振动次数时,少计了一次,则由T=求出的周期T偏大,由g=算出的g应偏小.故C错误.

D、数振动次数时,多计了一次,则由T=求出的周期T偏小,由g=算出的g应偏大.故D正确.

故选D

下一知识点 : 外力作用下的振动
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