- 用单摆测定重力加速度
- 共36题
(1)在“用单摆测重力加速度”的实验中,小明同学的操作步骤为:
A.取一根细线,下端系着直径为d的金属小球,上端固定在铁架台上;
B.用刻度尺量得细线长度l;
C.在细线偏离竖直方向角度很小时释放小球;
D.用秒表记录小球完成n次全振动所用的总时间t,得到周期;
E.用公式计算重力加速度
①为减小实验误差,小明同学应在小球经过 (选填“释放位置”或“平衡位置”)时开始计时。
②按上述方法得出的重力加速度值与实际值相比_________(选填“偏大”、“相同”或“偏小”)。
(2)小亮同学为研究某电学元件(最大电压不超过2.5V,最大电流不超过0.55A)的伏安特性曲线,在实验室找到了下列实验器材:
A.电压表(量程是3V,内阻是6kΩ的伏特表)
B.电压表(量程是15V,内阻是30kΩ的伏特表)
C.电流表(量程是0.6A,内阻是0.5Ω的安培表)
D.电流表(量程是3A,内阻是0.1Ω的安培表)
E.滑动变阻器(阻值范围0~5Ω),额定电流为0.6A
F.滑动变阻器(阻值范围0~100Ω),额定电流为0.6A
直流电源(电动势E=3V,内阻不计) 开关、导线若干。
该同学设计电路并进行实验,通过实验得到如下数据(I和U分别表示电学元件上的电流和电压)。
①为提高实验结果的准确程度,电流表选 ;电压表选 ;滑动变阻器选 。(以上均填写器材代号)
②请在画出实验电路图;
③在图(a)中描出该电学元件的伏安特性曲线;
④据图(a)中描出的伏安特性曲线可知,该电学元件的电阻随温度而变化的情况为: ;
⑤把本题中的电学元件接到图(b)所示电路中,若电源电动势E=2.0V,内阻不计,定值电阻R=5Ω,则此时该电学元件的功率是_______W。
正确答案
见解析。
解析
(1)平衡位置;偏小。
(2) ① C ;A; F。
②如答图1所示。
③如答图2所示。
④元件电阻随温度升高而增大。
⑤0.14~0.18W均可 。
知识点
在“用单摆测重力加速度”的实验中,某同学的主要操作步骤如下:
a.取一根符合实验要求的摆线,下端系一金属小球,上端固定在O点;
b.在小球静止悬挂时测量出O点到小球球心的距离l;
c.拉动小球使细线偏离竖直方向一个不大的角度(约为5°),然后由静止释放小球;
d.用秒表记录小球完成n次全振动所用的时间t。
①用所测物理量的符号表示重力加速度的测量值,其表达式为g= ;
②若测得的重力加速度数值大于当地的重力加速度的实际值,造成这一情况的原因可能是 。(选填下列选项前的序号)
A.测量摆长时,把摆线的长度当成了摆长
B.摆线上端未牢固地固定于O点,振动中出现松动,使摆线越摆越长
C.测量周期时,误将摆球(n-1)次全振动的时间t记为了n次全振动的时间,并由计算式T=t/n求得周期
D.摆球的质量过大
③在与其他同学交流实验方案并纠正了错误后,为了减小实验误差,
他决定用图象法处理数据,并通过改变摆长,测得了多组摆长l和对
应的周期T,并用这些数据作出T2-l图象,如图7甲所示。若图线
的斜率为k,则重力加速度的测量值g= 。
④这位同学查阅资料得知,单摆在最大摆角 较大时周期公式可近似
表述为。为了用图象法验证单摆周期T和
最大摆角的关系,他测出摆长为l的同一单摆在不同最大摆角 时的周期T,并根据实验数据描绘出如图7乙所示的图线。根据周期公式可知,图乙中的纵轴表示的是 ,图线延长后与横轴交点的横坐标为 。
正确答案
见解析。
解析
①;
②C;
③;
④sin2,
知识点
(1)质量为0.2 kg的小球竖直向下以6 m/s的速度落至水平地面,再以4 m/s的速度反向弹回,取竖直向上为正方向,则小球与地面碰撞前后的动量变化为______ kg·m/s,若小球与地面的作用时间为0.2 s,则小球受到地面的平均作用力大小为______ N(取g=10 m/s2)。
(2)某同学用实验的方法探究影响单摆周期的因素。
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,用毫米刻度尺从悬点量到摆球的最低端的长度L=0.999 0m,再用游标卡尺测量摆球直径,结果如图所示,则该摆球的直径为___________mm,单摆摆长为__________m.
③下列振动图象真实地描述了对摆长约为1 m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).
A.
B.
C.
D.
(3)某同学在进行扩大电流表量程的实验时,需要知道电流表的满偏电流和内阻.他设计了一个用标准电流表G1来校对待测电流表G2的满偏电流和测定G2内阻的电路,如图所示.已知G1的量程略大于G2的量程.图中R1为滑动变阻器,R2为电阻箱.该同学顺利完成了这个实验.
①实验过程包含以下步骤,其合理的顺序依次为______(填步骤的字母代号);
A.合上开关S2
B.分别将R1和R2的阻值调至最大
C.记下R2的最终读数
D.反复调节R1和R2的阻值,使G1的示数仍为I1,使G2的指针偏转到满刻度的一半,此时R2的最终读数为r
E.合上开关S1
F.调节R1使G2的指针偏转到满刻度,此时G1的示数为I1,记下此时G1的示数
②仅从实验设计原理上看,用上述方法得到的G2内阻的测量值与真实值相比______(填“偏大”“偏小”或“相等”);
③若要将G2的量程扩大为I,并结合前述实验过程中测量的结果,写出须在G2上并联的分流电阻RS的表达式,RS=______.
正确答案
解析
(1)①取反弹速度方向为正方向,动量变化为p=mv-mv0=0.2×4 kg·m/s-(-0.2×6)kg·m/s=2 kg·m/s;②由动量定理有(FN-mg)t=p,代入数据解得FN=12 N。
(2)①橡皮的作用是使摆线摆动过程中悬点位置不变,从而保证摆长不变,同时又便于调节摆长,A、C两项正确;②根据游标卡尺读数规则可得摆球直径为d=12 mm+0.1 mm×0=12.0 mm,则单摆摆长为L0=L-d/2=0.993 0 m(注意统一单位);③单摆摆角不超过5°,且计时位置应从最低点(即速度最大位置)开始,故A项的操作符合要求。
(3)①根据实验原理确定操作步骤顺序应为BEFADC;②该设计原理没有系统误差;③分流电阻RS与电流表G2并联,满偏时二者两端电压相等,即有(I-I1)RS=I1r,解得。
知识点
在做“用单摆测定重力加速度”的实验中,有人提出以下几点建议,其中对提高测量结果精确度有利的是
正确答案
解析
略
知识点
21.(1)“测定玻璃的折射率”的实验中,在白纸上放好玻璃砖,aa'和 bb'分别是玻璃砖与空气的两个界面,如图 1 所示,在玻璃砖的一侧插上两枚大头针 P1和P2,用“+”表示大头针的位置,然后在另一侧透过玻璃砖观察并依次插上 P3和 P4。在插 P3和 P4时,应使
A.P3只挡住 P1的像
B.P4只挡住 P2的像
C.P3同时挡住 P1、P2的像
(2)用单摆测定重力加速度的实验如图 2 所示。
①组装单摆时,应在下列器材中选用(选填选项前的字母)。
A.长度为 1m 左右的细线
B.长度为 30cm 左右的细线
C.直径为 1.8cm 的塑料球
D.直径为 1.8cm 的铁球
②测出悬点 O 到小球球心的距离(摆长)L 及单摆完成 n 次全振动所用的时间 t。
则重力加速度 g=(用 L,n,t 表示)
③下表是某同学记录的 3 组实验数据,并做了部分计算处理。
请计算出第 3 组实验中的 T=( )s, g=( ) m/s2
④用多组实验数据做出 T2-L 图像,也可以求出重力加速度 g,已知三位同学做出的 T2-L 图线的示意图如图 3 中的 a,b,c 所示,其中 a 和 b 平行,b 和 c 都过原点,图线 b 对应的 g 值最接近当地重力加速度的值。则相对于图线 b,下列分析正确的是(选填选项前的字母)( )
A.出现图线 a 的原因可能是误将悬点到小球下端的距离记为摆长 L
B.出现图线 c 的原因可能是误将 49 次全振动记为 50 次
C.图线 c 对应的 g 值小于图线 b 对应的 g 值
⑤某同学在家里测重力加速度。他找到细线和铁锁,制成一个单摆,如图 4 所示,由于家里只有一根量程为 30cm 的刻度尺,于是他在细线上的 A 点做了一个标 记,使得选点 O 到 A 点间的细线长度小于刻度尺量程。保持该标记以下的细线长度不变,通过改变 O、A 间细线长度以改变摆长。实验中,当 O、A 间细线的长度分别为 l1、l2时,测得相应单摆的周期为 T1、T2,由此可得重力加速度 g=( )(用 l1、l2、T1、T2表示)
正确答案
(1) C
(2) ① AD
②
③ 2.01,9.76
④ B
⑤
解析
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知识点
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