- 单摆
- 共2503题
(1)在做“用单摆测定重力加速度”的实验时,用摆长L和周期T计算重力加速度的公式是g=______;用游标卡尺测得摆球的直径如图甲所示,则摆球的直径为______;让刻度尺的零点对准摆线的悬点,摆线竖直下垂,如图乙所示,那么单摆摆长是______.
(2)在测定单摆摆长时,下列的各项操作正确的是______
A.装好单摆,抓住摆球,用力拉紧,测出摆线的悬点到摆球球心之间的距离
B.让单摆自由下垂,测出摆线长度再加上摆球直径
C.取下摆线,测出摆线长度后再加上摆球半径
D.测出小球直径,把单摆固定后,让小球自然下垂,用刻度尺量出摆线的长度,再加上小球的半径
(3)实验中,测得重力加速度的值较当地重力加速度的值偏大,可能的原因是______
A.摆球的质量偏大
B.单摆振动的振幅偏小
C.计算摆长时没有加上摆球的半径值
D.将实际振动次数n次误记成(n+1)次.
正确答案
13.5mm
87.525cm
D
D
解析
解:(1)根据单摆周期公式,得到
;
主尺读数为:13mm,副尺读数为:5×0.1=0.5mm,故摆球的直径为13mm+0.5mm=13.5mm.
单摆摆长=摆球半径+摆线长度,故摆长l=88.20-=87.525cm;
(2)在测定单摆摆长时,摆长应该是小球的半径单摆自然下垂时的绳长,故测量的正确方法是:测出小球直径,之后把单摆固定后,让小球自然下垂,用刻度尺量出摆线的长度,再加上小球的半径得到单摆摆长.故D正确,ABC错误.
故选:D.
(3)由单摆周期公式解得
,由此可知:
A、g值与摆球质量无关,故A错误.
B、单摆的振幅偏小,不会影响g值的测量,故B错误.
C、计算摆长时没有加上摆球的半径值,导致摆长偏小,g值偏小,故C错误.
D、将实际振动次数n次误记成(n+1)次,导致周期偏小,g值偏大,故D正确.
故选:D.
故答案为:(1),13.5mm,87.525cm;(2)D;(3)D.
(1)某同学在探究影响单摆周期的因素时有如下操作,请你判断是否恰当(填“是”或“否”).
①把单摆从平衡位置拉开某一任意角度后释放:______;
②在摆球经过最低点时启动秒表计时:______;
③用秒表记录摆球一次全振动的时间作为周期:______.
(2)该同学改进测量方法后,得到的部分测量数据见表.用螺旋测微器测量其中一个摆球直径的示数如图所示,该球的直径为______ mm,根据表中数据可以初步判断单摆周期随______的增大而增大.
正确答案
否
是
否
20.685
单摆摆长
解析
解:(1)①为了让单摆做简谐运动,应让单摆从平衡位置拉开约5°释放,故该操作不恰当.
②单摆通过最低点的速度最快,为了减小测量时间的误差,应在平衡位置开始计时.故该操作恰当.
③用秒表记录摆球一次全振动的时间作为周期,误差比较大,需要测量多次全振动的时间求平均值求出单摆的周期.故该操作不恰当.
(2)螺旋测微器的固定刻度读数为20.5mm;
可动刻度读数为0.01×18.5mm=0.185mm;
所以最终读数为20.685mm.
从表格中数据看出,摆长变大时,单摆的周期变大.
故答案为:
(1)①否;②是;③否;
(2)20.685,单摆摆长.
某同学在做“利用单摆测重力加速度“实验:
(1)测单摆周期时,应该从摆球经过______(填“最低点”或“最高点”)时开始计时.
(2)如果实验测得的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次全振动数为50次
(3)某同学为了提高实验精度,在实验中改变几次摆长l,并测出相应的周期T,算出T2的值,再以l为横轴、T2为纵轴建立直角坐标系,将所得数据描点连线如图,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
解析
解:(1)摆球在最高点的时候速度比较小,在最低点的时候速度比较大,所以当小球经过最低点的时候开始计时误差比较小.
(2)根据单摆的周期公式T=2π得,g=
.
A、测摆线长时摆线拉得过紧,使得摆长的测量值偏大,则测得的重力加速度偏大.故A错误.
B、摆动后出现松动,知摆长的测量值偏小,则测得的重力加速度偏小.故B正确.
C、开始计时时,秒表过迟按下,测得周期偏小,则测得的重力加速度偏大.故C错误.
D、实验中将49次全振动数成50次全振动,测得周期偏小,则测得的重力加速度偏大.故D错误.
故选:B
(3)根据斜率的意义:k=,所以g=
=
;
故答案为:(1)最低点;(2)B;(3).
单摆测定重力加速度的实验中
(1)实验时用20分度的游标卡尺测量摆球直径,示数如图甲所示,该摆球的直径d=______mm.
(2)接着测量了摆线的长度为L,实验时用拉力传感器测得摆线的拉力F随时间t变化的图象如图乙所示,则重力加速度的表达式g=______(用题目中物理量的字母表示).
(3)某小组改变摆线长度L,测量了多组数据.在进行数据处理时,甲同学把摆线长L作为摆长,直接利用公式求出各组重力加速度值再求出平均值;乙同学作出T2-L图象后,如图丙所示,再利用图线上任意两点A、B的坐标(x1,y1)、(x2,y2),然后算出重力加速度g=4两同学分别处理数据得到的结果和真实值相比较:甲______,乙______(填“偏大”、“偏小”或“无影响”).
正确答案
14.15
偏小
无影响
解析
解:(1)由图甲所示游标卡尺可知,游标尺是20分度的,游标尺的精度是0.05mm,
游标尺主尺示数是14mm,游标尺示数是3×0.05mm=0.15mm,
游标卡尺示数,即摆球的直径d=14mm+0.15mm=14.55mm.
(2)单摆摆长等于摆线长度与摆球半径之和,则单摆摆长为l=L+,
由图乙所示图象可知,单摆的周期T=5t0-t0=4t0,由单摆周期公式T=2π可知,
重力加速度g==
=
.
(3)由单摆周期公式T=2π可知,重力加速度g=
,摆长应该是摆线长度与摆球半径之和,
甲同学把摆线长L作为摆长,摆长小于实际摆长,由g=可知,重力加速度的测量值小于真实值;
由T=2π可知,L=
T2=kT2,其中k=
,由此可见,L与T2成正比,k是比例常数;
由图丙可知,L与T2成正比,是图象的斜率k,所以k=
=
,g=4π2
,
由于单摆摆长偏大还是偏小不影响图象的斜率k=,因此摆长偏小不影响重力加速度的测量值.
故答案为:(1)14.15;(2);(3)偏小;无影响.
某同学在“用单摆测定重力加速度”的实验中进行了如下的实践和探究:
①用游标卡尺测量摆球直径的情况如图1所示,则摆球直径为______cm.把摆球用细线悬挂在铁架台上,测量摆长L.
②用秒表测量单摆的周期.当单摆摆动稳定且到达最低点时开始计时并记为0,单摆每经过最低点记一次数,当数到n=60时秒表的示数如图2所示,则该单摆的周期是T=______s(结果保留三位有效数字).
③测量出多组周期T、摆长L数值后,画出T2-L图象如图3,则此图线的斜率的物理意义是______
A.g B. C.
D.
④测量结果与真实的重力加速度值比较,发现测量结果偏大,分析原因可能有______
A.振幅偏小
B.在未悬挂单摆之前先测定号摆长
C.将摆线长当成了摆长
D.将摆线长和球的直径之和当成了摆长
⑤设计其它的测量重力加速度的方案.现提供如下的器材:
A.弹簧测力计 B.打点计时器、复定纸和纸带 C.低压交流电源(频率为50Hz)和导线
D.铁架台 E.重物 F.天平 G.刻度尺
请你选择适合的实验器材,写出需要测量的物理量,并用测量的物理量写出重力加速度的表达式.(只要求写出一种方案)
正确答案
解析
解:①游标卡尺的主尺读数为20mm,游标读数为0.1×6mm=0.6mm,则最终读数为20.6mm=2.06cm.
②秒表的读数为60s+7.4s=67.4s,则周期T=,
③根据T=,
,可知图线的斜率k=
,故选;C.
④A、振幅偏小,不影响重力加速度的测量,故A错误.
B、在未悬挂单摆之前先测定号摆长,则摆长的测量值偏小,根据g=知,重力加速度的测量值偏小,故B错误.
C、将摆线长当成了摆长,则摆长的测量值偏小,根据g=知,重力加速度的测量值偏小,故C错误.
D.将摆线长和球的直径之和当成了摆长,则摆长的测量值偏大,根据g=知,重力加速度的测量值偏大,故D正确.
故选:D.
⑤方案一:AFE,重物的重力G、重物的质量m,.
方案二:BCDEG,连续相等时间内的位移之差△x,.
故答案为:①2.06 cm ②2.5③C ④D
⑤方案一:AFE,重物的重力G、重物的质量m,.
方案二:BCDEG,连续相等时间内的位移之差△x,.
某同学在做“利用单摆测重力加速度”实验中,用20分度的游标卡尺测小球直径如图1所示;小球的直径为______mm.若某次测量时间结果如图2所示,则秒表的读数是______s.
正确答案
29.90
96.8
解析
解:游标卡尺的主尺读数为29mm,游标读数为0.05×18mm=0.90mm,则最终读数为29.90mm.
秒表小盘读数为90s,大盘读数为6.8s,则秒表读数为96.8s.
故答案为:(1)29.90,96.8.
某同学在做“利用单摆测重力加速度“实验:
(1)如果实验测得的g值偏小,可能的原因是______
A.以摆线长作为摆长来计算.
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次全振动数为50次
(2)某同学为了提高实验精度,在实验中改变几次摆长l,并测出相应的周期T,算出T2的值,再以l为横轴、T2为纵轴建立直角坐标系,将所得数据描点连线如图,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
AB
解析
解:(1)由单摆周期公式T=2π,可知重力加速度:g=
;
A、以摆线长作为摆长来计算,摆长偏小,所测重力加速度偏小,故A正确.
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,所测周期T偏大,所测g偏小,故B正确.C、开始计时时,秒表过迟按下,所测周期T偏小,所测g偏大,故C错误;
D、实验中误将49次全振动数为50次,所测T偏小,g偏大,故D错误;故选AB;
(2)由单摆周期公式T=2π可得:T2=
L,
T2-L图象的斜率:k=,则重力加速度:g=
;
故答案为:(1)AB;(2).
将一单摆装置竖直悬挂于某一深度为h(未知)且开口向下的小筒中(单摆的下部分露于筒外),如图1所示,将悬线拉离平衡位置一个小角度后由静止释放,单摆振动过程中悬线不会碰到筒壁,如果本实验的长度测量工具只能测量出筒的下端口到摆球球心的距离L,并通过改变L而测出对应的摆动周期T,再以T2为纵轴、L为横轴作出T2-L函数关系图象,那么就可以通过此图象得出小筒的深度h和当地的重力加速度g.
①如果实验中所得到的T2-L关系图象如图2所示,那么真正的图象应该是a、b、c中的______;
②由图可知,小筒的深度h=______m,当地重力加速度g=______ m/s2;(计算结果保留三位有效数字)
正确答案
解析
解:①由单摆周期公式得:T=
得到:
当L=0时,T2=>0,则真正的图象是a.
②当T2=0时,L=-h,即图象与L轴交点坐标.
h=-L=31.5cm=0.315m
图线的斜率大小k=
由图,根据数学知识得到k=4
解得:g=9.86m/s2
故答案为:(1)a (2)0.315,9.86
(1)对于用单摆测重力加速度的实验,下列说法正确的是______
A.摆长应为摆线长加上小球直径
B.小球应在同一竖直平面内振动,摆角不大于10°
C.计时起点应选小球通过平衡位置时
D.用秒表测30-50次全振动的时间,计算出平均周期
(2)在“用单摆测定重力加速度”的实验中,供选取的器材有:实验中所必需的器材是______.
①带夹子的铁架台 ②带细孔的实心木球 ③带细孔的实心铁球 ④秒表
⑤细线 ⑥带毫米刻度的米尺 ⑦游标卡尺 ⑧螺旋测微器
(3)如果测得的g值偏大,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.开始计时时,秒表过迟按下
D.实验中误将49次全振动计为50次.
正确答案
CD
①③④⑤⑥⑧
ACD
解析
解:(1)A、摆长等于摆线的长度与摆球的半径之和,故A错误;
B、单摆的小角度摆动是简谐运动,小球应在同一竖直平面内振动,摆角不大于5°,故B错误;
C、测量周期时,从小球经过平衡位置时开始计时,误差最小,故C正确;
D、用停表测出单摆做30-50次全振动所用的时间,通过T=求出单摆的周期,故D正确;
故选:CD.
(2)首先要做单摆,需要铁架台、小钢球和细线;
要测量细线长度和钢球的直径,需要刻度尺和螺旋测微器;
要计时,需要秒表;
故答案为:①③④⑤⑥⑧;
(3)A、测摆线长时摆线拉得过紧,长度测量值偏大,根据g=,故重力加速度测量值偏大,故A正确;
B、摆线上端未牢固地系于悬点,振动中出现松动,使摆线的长度增加了,故代入的长度的数据将变小了,故重力加速度的测量值偏小,故B错误;
C、开始计时时,秒表过迟按下,是周期的测量值偏小,根据g=,故重力加速度的测量值偏大,故C正确;
D、实验中误将49次全振动计为50次,根据T=求出的周期变小,根据g=
,g偏大,故D正确;
故选:ACD.
故答案为:
(1)CD;
(2)①③④⑤⑥⑧;
(3)ACD.
利用单摆测定重力加速度试验中,若测得的g值偏小,可能的原因是( )
正确答案
解析
解:根据单摆的周期公式T=2π得,g=
.
A、摆球在水平面上作圆周运动,做的不是单摆运动.故A错误.
B、测摆长时,仅测了线长,未加小球半径,L值偏小,则测得的重力加速度偏小.故B正确.
C、把n次全振动误记为(n-1)次,测得周期偏大,则测得的重力加速度偏小.故C正确.
D、悬点发生松动,L变大,而实际代入计算的L相对偏小,则重力加速度的测量值偏小.故D正确.
故选BCD.
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