- 单摆
- 共2503题
(1)在做“用单摆测定重力加速度”的实验中,用主尺最小分度为1mm,游标上有20个分度的卡尺测量金属球的直径,结果如图1所示,可以读出此金属球的直径为______mm.
(2)单摆细绳的悬点与拉力传感器相连,将摆球拉开一小角度使单摆做简谐运动后,从某时刻开始计时,拉力传感器记录了拉力随时间变化的情况,如图2所示,则该单摆的周期为______s.
正确答案
14.35
2.0
解析
解:(1)主尺读数为14mm,游标尺读数为0.05mm×7=0.35mm;
故游标卡尺读数为14mm+0.35mm=14.35mm;
(2)单摆摆动过程中,每次经过最低点时拉力最大,每次经过最高点时拉力最小,拉力变化的周期为1.0s,故单摆的摆动周期为2.0s;
故答案为:(1)14.35;(2)2.0.
(2015春•大兴区期末)在做“用单摆测定重力加速度”的实验中,用主尺最小分度为1nm,游标上有20个分度的卡尺测量金属球的直径,结果如图甲所示,
(1)可以读出此金属球的直径为______mm.
(2)单摆细绳的悬点与拉力传感器相连,将摆球拉开一小角使单摆做简谐运动后,拉力传感器记录了拉力随时间变化的情况,如图乙所示,则该单摆的周期为______s.
正确答案
19.40
2.0
解析
解:(1)主尺读数为19mm,游标尺读数为0.05mm×8=0.40mm;
故游标卡尺读数为19mm+0.40mm=19.40mm;
(2)单摆摆动过程中,每次经过最低点时拉力最大,每次经过最高点时拉力最小,拉力变化的周期为1.0s,故单摆的摆动周期为2.0s;
故答案为:(1)19.40;(2)2.0.
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,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,测量摆长时从悬点一直量到石块下端,所以用这次测量数据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
解析
解:①由题,单摆完成n次全振动所用的时间t得,单摆的周期T=.由单摆的周期公式T=2
得,g=
=
.
②单摆的摆长应等于悬点到石块重心的距离,若测量摆长时从悬点一直量到石块下端,摆长L偏大,则由重力加速度的表达式g=可知,重力加速度值比真实值偏大.
故答案为:①g=;②偏大
学过单摆的周期公式以后,物理兴趣小组的同学们对钟摆产生了兴趣,老师建议他们先研究用厚度和质量分布均匀的长木条(如一把米尺)做成的摆(这种摆被称为复摆),如图1所示.让其在竖直平面内做小角度摆动,C 点为重心,木条长为 L,周期用 T 表示.
甲同学猜想:复摆的周期应该与木条的质量有关.
乙同学猜想:复摆的摆长应该是悬点到重心的距离 L/2.
丙同学猜想:复摆的摆长应该大于 L/2.理由是:若 OC 段看成细线,线栓在C处,
C点以下部分的重心离O点的距离显然大于L/2.
为了研究以上猜想是否正确,同学们进行了下面的实验探索:
(1)把两个相同的长木条完全重叠在一起,用透明胶(质量不计)粘好,测量其摆动周期,发现与单个长木条摆动时的周期相同,重做多次仍有这样的特点.则证明了甲同学的猜想是______ 的(选填“正确”或“错误”).
(2)用 To 表示木条长为 L 的复摆看成摆长为 L/2 单摆的周期计算值(To=2π ),用 T 表示木条长为 L 复摆的实际周期测量值.计算与测量的数据如下表:
由上表可知,复摆的等效摆长______ L/2 (选填“大于”、“小于”或“等于”).
(3)为了进一步定量研究,同学们用描点作图法对数据进行处理,所选坐标如图2所示.请在坐标纸上作出 T-To图线,并根据图象中反映出的规律求出/
=______ (结果保留三位有效数字,其中 L等 是木条长为L时的等效摆长.T=2π
).
正确答案
错误
大于
1.16
解析
解:(1)把两个相同的长木条完全重叠在一起,构成的复摆质量大于单个长木条复摆的质量,而两者周期相同,说明复摆的周期与质量无关,证明甲同学的猜想是错误的.
(2)由表格看出,周期测量值T大于周期计算值To,由单摆的周期公式T=2得知,复摆的等效摆长大于
.
(3)用描点作图法作出T-To图线如图所示,由数学知识求得:图线的斜率k==1.10,则由T=2π
,T0=2
得,
=1.10.
故答案为:
(1)错误;
(2)大于;
(3)在坐标纸上作出 T-To图线如图所示.1.10.
学过单摆的周期公式以后,物理兴趣小组的同学们对钟摆产生了兴趣,老师建议他们先研究用厚度和质量分布均匀的方木块(如一把米尺)做成的摆(这种摆被称为复摆),如图所示.让其在竖直平面内做小角度摆动,C点为重心,板长为L,周期用T表示.
甲同学猜想:复摆的周期应该与板的质量有关.
乙同学猜想:复摆的摆长应该是悬点到重心的距离.
丙同学猜想:复摆的摆长应该大于.理由是:若OC段看成细线,线栓在C处,C点以下部分的重心离O点的距离显然大于
.
为了研究以上猜想是否正确,同学们进行了下面的实验探索:
(1)把两个相同的木板完全重叠在一起,用透明胶(质量不计)粘好,测量其摆动周期,发现与单个木板摆动时的周期相同,重做多次仍有这样的特点.则证明了甲同学的猜想是______的(选填“正确”或“错误”).
(2)用T0表示板长为L的复摆看成摆长为单摆的周期计算值(T0=2π
),用T表示板长为L复摆的实际周期测量值.计算与测量的数据如表:
由上表可知,复摆的等效摆长______(选填“大于”、“小于”或“等于”).
(1)甲同学的猜想是______的(选填“正确”或“错误”).
(2)复摆的等效摆长______(选填“大于”、“小于”或“等于”).
正确答案
解析
解:(1)两个方木板的质量大于一个方木板的质量,但周期相同,说明周期与方木板的质量无关,说明甲同学观点错误;
(2)根据单摆周期公式T=2,摆长越大,周期越大;复摆的实际周期大于用
代入周期公式得到的计算值;说明复摆的等效摆长大于
.
故答案为:(1)错误;(2)大于.
在用单摆测重力加速度的实验中:
(1)应注意,实验时必须控制摆角在5°或10°内,并且要让单摆在______内摆动.
(2)测量单摆周期时,等单摆自由振动几次之后,从摆球经过平衡位置时开始计时,因为这时摆球的速度______,可以减少误差.
(3)某同学测出不同摆长时对应的周期T,作出L-T2图线,如图所示,再利用图线上任意两点A、B的坐标(x1,y1)、(x2,y2),可求得g=______.(4)若该同学测摆长时漏加了小球半径,而其他测量、计算均无误,也不考虑实验误差,则以上方法得的g值和真实值相比______.(“偏大”“偏小”或“不变”)
正确答案
同一竖直面
最大
4π2
不变
解析
解:(1)单摆模型是一种理想化的模型,只有在摆动角度小于5°(或10°)的范围内,其运动才近似为简谐运动,同时要注意不能做圆锥摆运动
故答案为:5°或10°,同一竖直平面.
(2)测量周期要尽量减小偶然误差,应该从摆球经过最低位置时开始计时,因为这时摆球的速度最大可以减少误差
故答案为:最低,最大.
(3)由周期公式T=2π,可得:L=
T2,代入数据可得:g=4π2
;
(4)通过第(3)问的结论可以知道,漏加了小球半径后(y2-y1)不变,故不影响最后结果
故答案为:(1)同一竖直面;(2)最大;(3)4π2;(4)不变.
在用单摆测重力加速度的实验中,测得单摆摆角小于5°,实验中某学生所测g值偏大,其原因不可能的是( )
正确答案
解析
解:A、实验室离海平面太高,所测值应偏小,故A错误
B、摆球的轻重对实验没有影响,故B错误
C、测出n次全振动时间为t,误作为(n+1)次全振动时间进行计算,由单摆的周期公式T=2π
得g=,周期算小了会导致g偏大,故C正确
D、以摆线长与摆球直径之和作为摆长来计算,摆长算长了,会导致g偏大,故D正确
本题选不可能的,故选:AB
在研究单摆振动周期的实验中,会影响振动周期的因素是( )
正确答案
解析
解:单摆的小角度摆动(摆角小于5°时)是简谐运动,根据单摆的周期公式T=2π可知,会影响振动周期的因素有:摆长和重力加速度,与振幅和摆球的质量无关;°
故ABD错误,C正确;
故选:C.
在“用单摆测定重力加速度”的实验中:
(1)为使实验结果尽可能精确,下列器材中应选用______(用字母填入)
A.1米长的细棉线 B.20厘米长尼龙线
C.塑料小球 D.小铁球
E.时钟 F.0.1秒刻度的秒表
G.最小刻度是毫米的刻度尺 H.最小刻度是厘米的刻度尺
(2)实验时,摆线偏离竖直方向的偏角应小于______,测量时,要让单摆在竖直平面内自由摆动几次后,从摆球经过______时开始计时.
(3)某同学某次实验数据如下:细线长101.1厘米,摆球直径为1.8厘米,完成35次全振动的时间是70.80秒,由这些数据计算得重力加速度g=______.
正确答案
ADFG
5°
平衡位置
9.83m/s2
解析
解:(1)线的形变量要小,选择A;
球的密度要大,选择D;
计时工具和刻度尺的要精确度高,选择FG;
(2)单摆的小角度摆动是简谐运动,摆角不宜超过5°;
经过平衡位置速度最大,时间最短,测量误差最小;
(3)根据单摆周期公式T=2π和t=nT,有:
g==
;
故答案为:(1)A D F G;(2)5°,平衡位置(最低位置);(3)9.83m/s2.
在“用单摆测定重力加速度”的实验中,某同学测出了五组不同摆长下的周期,在如图所示坐标纸上画出L-T2图线,并求得该图线的斜率为k,则用k表示重力加速度的表达式为g=______.
正确答案
解析
解:根据得,
,则图线的斜率k=
故答案为:
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