- 单摆
- 共2503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t2
G.以t2为纵坐标、l为横坐标,作出t2-l图线
(1)用游标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)该同学利用计算机作出图线如图3所示.根据图线拟合得到方程t2=404.0l+3.5.由此可以得出当地的重力加速度g=______m/s2.(取π2=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时开始计时
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t2-l图线,而应作t2-(l-d)图线
D.不应作t2-l图线,而应作t2-(l+d)图线.
正确答案
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,
则=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,ABC错误;
故答案为:(1)1.52;(2)9.76;(3)D.
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,
则=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,ABC错误;
故答案为:(1)1.52;(2)9.76;(3)D.
根据单摆周期公式,可以通过实验测量当地的重力加速度.如图1所示,将细线的上端固定在铁架台上,下端系一小钢球,就做成了单摆.
(1)用游标卡尺测量小钢球直径,示数如图2所示,读数为______mm.
(2)以下是实验过程中的一些做法,其中正确的有______.
a.摆线要选择细些的、伸缩性小些的,并且尽可能长一些
b.摆球尽量选择质量大些、体积小些的
c.为了使摆的周期大一些,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
d.拉开摆球,使摆线偏离平衡位置大于5°,在释放摆球的同时开始计时,当摆球回到开始位置时停止计时,此时间间隔△t即为单摆周期T
e.拉开摆球,使摆线偏离平衡位置不大于5°,释放摆球,当摆球振动稳定后,从平衡位置开始计时,记下摆球做50次全振动所用的时间△t,则单摆周期T=.
正确答案
解:(1)游标卡尺的读数方法是先读出主尺上的刻度,大小:18mm,再看游标尺上的哪一刻度与固定的刻度对齐:第6刻度与上方刻度对齐,读数:0.1×6=0.6mm,总读数:L=18+0.6=18.6mm.
(2)该实验中,要选择细些的、伸缩性小些的摆线,长度要适当长一些;和选择体积比较小,密度较大的小球.故ab是正确的.
摆球的周期与摆线的长短有关,与摆角无关,故c错误;
拉开摆球,使摆线偏离平衡位置不大于5°,故d错误;
释放摆球,当摆球振动稳定后,从平衡位置开始计时;要测量多个周期的时间,然后求平均值.故e正确.
故选:abe.
故答案为:(1)18.6 (2)abe.
解析
解:(1)游标卡尺的读数方法是先读出主尺上的刻度,大小:18mm,再看游标尺上的哪一刻度与固定的刻度对齐:第6刻度与上方刻度对齐,读数:0.1×6=0.6mm,总读数:L=18+0.6=18.6mm.
(2)该实验中,要选择细些的、伸缩性小些的摆线,长度要适当长一些;和选择体积比较小,密度较大的小球.故ab是正确的.
摆球的周期与摆线的长短有关,与摆角无关,故c错误;
拉开摆球,使摆线偏离平衡位置不大于5°,故d错误;
释放摆球,当摆球振动稳定后,从平衡位置开始计时;要测量多个周期的时间,然后求平均值.故e正确.
故选:abe.
故答案为:(1)18.6 (2)abe.
如图为用单摆测重力加速度的实验
(1)(多选题)为了减小误差,下列措施正确的是______
(A)摆线长度L应为线长与摆球半径的和,且在20cm左右
(B)在摆线上端的悬点处,用开有夹缝的橡皮塞夹牢摆线
(C)在铁架台的竖直杆上固定一个标志物,且尽量使标志物靠近摆线
(D)计时起终点都应在摆球的最高点且不少于30次全振动的时间
(2)某同学正确操作,得到了摆长L和 n次全振动的时间t,由此可知这个单摆的周期T=______;当地的重力加速度g=______.
正确答案
解:(1)A、摆线长度L应为线长与摆球半径的和,且在100cm左右,A错误;
B、在摆线上端的悬点处,用开有夹缝的橡皮塞夹牢摆线,防止摆线长度变化,B正确;
C、在铁架台的竖直杆上固定一个标志物,且尽量使标志物靠近摆线,使之做的是单摆运动,C正确;
D、计时起终点都应在摆球的最低点,D错误;
故选BC
(2)单摆的周期T=,由
知
故答案为(1)BC;(2),
解析
解:(1)A、摆线长度L应为线长与摆球半径的和,且在100cm左右,A错误;
B、在摆线上端的悬点处,用开有夹缝的橡皮塞夹牢摆线,防止摆线长度变化,B正确;
C、在铁架台的竖直杆上固定一个标志物,且尽量使标志物靠近摆线,使之做的是单摆运动,C正确;
D、计时起终点都应在摆球的最低点,D错误;
故选BC
(2)单摆的周期T=,由
知
故答案为(1)BC;(2),
某同学做“用单摆测重力加速度”实验.
①用游标卡尺测量摆球直径d,某次测量摆球直径时游标卡尺示数部分如图所示,则摆球直径为d=______cm.
②把摆球用细线悬挂在铁架台上,用米尺测量出悬线长度l.
③在小钢球某次通过平衡位置时开始计时,并将这次通过平衡位置时记为0,数出以后小钢球通过平衡位置的次数为n,用停表记下所用的时间为t.请根据他的计数方法写出单摆周期的表达式:______.
④用上面的测量数据计算重力加速度的表达式为g=______.
正确答案
解:(1)游标卡尺的主尺读数为:2.2cm=22mm,游标尺上有10个刻度,则每个代表,游标尺上第6个刻度和主尺上某一刻度对齐,所以游标读数为6×0.1mm=0.6mm,所以最终读数为:22mm+0.6mm=22.6mm=2.26cm.
(2)由题意知,单摆完成 全振动的次数为N=,
单摆的周期T=
(3)摆长等于摆线的长度加摆球的半径,即L=l单摆的周期公式为T=
得重力加速度的表达式为
g==
故答案为:2.26,,g=
解析
解:(1)游标卡尺的主尺读数为:2.2cm=22mm,游标尺上有10个刻度,则每个代表,游标尺上第6个刻度和主尺上某一刻度对齐,所以游标读数为6×0.1mm=0.6mm,所以最终读数为:22mm+0.6mm=22.6mm=2.26cm.
(2)由题意知,单摆完成 全振动的次数为N=,
单摆的周期T=
(3)摆长等于摆线的长度加摆球的半径,即L=l单摆的周期公式为T=
得重力加速度的表达式为
g==
故答案为:2.26,,g=
在“利用单摆测重力加速度”的实验中:
(1)甲同学测得的重力加速度数值明显大于当地的重力加速度值,造成这一情况的可能原因是______;
A.测量摆长时,把悬挂状态的摆线长当成摆长
B.测量周期时,当摆球通过平衡位置时启动秒表并记为第1次,此后摆球第50次通过平衡位置时制动秒表,读出经历的时间为t,并由计算式T=求得周期
C.开始摆动时振幅过小
D.所用摆球的质量过大
(2)乙同学先用米尺测得摆线长为97.43cm,用卡尺测得摆球直径如图甲所示为______cm,然后用秒表记录单摆完成全振动50次所用的时间,从图乙可读出时间为______s,当地的重力加速度g=______m/s2.(重力加速度的计算结果保留三位有效数字)
(3)实验中,如果摆球密度不均匀,无法确定重心位置,丙同学设计了一个巧妙的方法而不用测量摆球的半径.具体作法如下:
①第一次悬线长为L1时,测得振动周期为T1;
②第二次增大悬线长为L2时,测得振动周期为T2;
③根据单摆周期公式可求得重力加速度为g=______.(用题给符号表示)
正确答案
解:(1)由单摆周期公式T=,可知重力加速度:g=
A、由g=可知,当l偏小会才会引起测量值小,故A错误
B、由g=可知,当T偏小会引起测量值偏大.故B正确.
C、重力加速度的测量值与振幅无关,振幅偏小,不影响测量结果,故C错误;
D、g的值与摆球的质量无关,故D错误
故选:B
(2)直径:主尺:2.1cm,游标尺对齐格数:5个格,读数:5×mm=0.25mm=0.025cm
所以直径为:2.1+0.025=2.125cm
秒表读数:内圈:1.5分钟=90s,外圈:9.8s,所以读数为:99.8s
由g=,L=97.43+
=98.49cm,T=
s=1.996s
代入解得:g=9.75m/s2
(3)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=
故:T1=
联立两式解得:g=
故答案为:(1)B;(2)2.125,99.8,9.75;(3)
解析
解:(1)由单摆周期公式T=,可知重力加速度:g=
A、由g=可知,当l偏小会才会引起测量值小,故A错误
B、由g=可知,当T偏小会引起测量值偏大.故B正确.
C、重力加速度的测量值与振幅无关,振幅偏小,不影响测量结果,故C错误;
D、g的值与摆球的质量无关,故D错误
故选:B
(2)直径:主尺:2.1cm,游标尺对齐格数:5个格,读数:5×mm=0.25mm=0.025cm
所以直径为:2.1+0.025=2.125cm
秒表读数:内圈:1.5分钟=90s,外圈:9.8s,所以读数为:99.8s
由g=,L=97.43+
=98.49cm,T=
s=1.996s
代入解得:g=9.75m/s2
(3)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=
故:T1=
联立两式解得:g=
故答案为:(1)B;(2)2.125,99.8,9.75;(3)
(2015秋•福建期末)某同学用如图1所示的装置测定重力加速度:
(1)电火花计时器的工作电压是______(填交流、直流),为______v,频率为______Hz.
(2)打出的纸带如图2所示,纸带上1至9各点为计时点,由纸带所示数据可算出实验时的加速度为______ m/s2.(结果保留三位有效数字)
(3)当地的重力加速度数值为9.80m/s2,请列出测量值与当地重力加速度的值有差异的一个原因______.
正确答案
解:(1)电火花打点计时器使用的工作电压为交流220V,频率为50Hz.
(2)根据△x=gT2得,
x23-x78=5gT2,
解得g==
m/s2=9.40m/s2.
(3)测量出的重力加速度小于当地的重力加速度的原因是重物拉动纸带运动的过程中受到空气阻力、摩擦阻力等影响.
故答案为:(1)交流220,50;(2)9.40 (3)空气阻力、摩擦阻力
解析
解:(1)电火花打点计时器使用的工作电压为交流220V,频率为50Hz.
(2)根据△x=gT2得,
x23-x78=5gT2,
解得g==
m/s2=9.40m/s2.
(3)测量出的重力加速度小于当地的重力加速度的原因是重物拉动纸带运动的过程中受到空气阻力、摩擦阻力等影响.
故答案为:(1)交流220,50;(2)9.40 (3)空气阻力、摩擦阻力
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: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.
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.
(2015春•四川校级期中)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,摆球直径如图所示,然后用秒表记录了单摆振50次所用的时间,如图所示,则:
(1)该摆摆长为______cm,周期为______s.(结果保留二位小数)
(2)某同学在“用单摆测定重力加速度”的实验中,测量5种不同摆长情况下单摆的振动周期,记录数据如下:
试以l为横坐标,T2为纵坐标,作出T2-l图线,并利用此图线求出重力加速度g=______m/s2(结果保留三位有效数字)
正确答案
解:(1)由图示游标卡尺可知,摆球直径为:d=11mm+14×0.05mm=11.7mm=1.17cm,
单摆摆长为:L=l+=97.50+
≈98.09cm,
由图示秒表可知,其示数为:1min+42.5s=102.5s,
单摆周期为:T==
=2.05s;
(2)根据表中实验数据在坐标系内描出对应点,然后作出图象如图所示:
根据单摆周期公式:T=2π可知:T2=
l,
T2-l图象的斜率:k==
=
=4,
解得:g=9.86m/s2;
故答案为:(1)98.09;2.05;(2)如图所示;9.86.
解析
解:(1)由图示游标卡尺可知,摆球直径为:d=11mm+14×0.05mm=11.7mm=1.17cm,
单摆摆长为:L=l+=97.50+
≈98.09cm,
由图示秒表可知,其示数为:1min+42.5s=102.5s,
单摆周期为:T==
=2.05s;
(2)根据表中实验数据在坐标系内描出对应点,然后作出图象如图所示:
根据单摆周期公式:T=2π可知:T2=
l,
T2-l图象的斜率:k==
=
=4,
解得:g=9.86m/s2;
故答案为:(1)98.09;2.05;(2)如图所示;9.86.
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: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.
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.
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: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,
则=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.
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,
则=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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