解答题 (共 4 题 ),解答过程应写出必要的文字说明、证明过程或演算步骤
1.利用如图甲所示的装置做“用单摆测重力加速度”的实验.
(1)实验室有如下器材可供选用:
A.长约1 m的细线
B.长约1 m的橡皮绳
C.直径约2 cm的均匀铁球
D.直径约5 cm的均匀木球
E.秒表
F.时钟
G.10分度的游标卡尺
H.最小刻度为毫米的米尺
用了米尺后,还需要从上述器材中选择 (填写器材前面的字母).
(2)用10分度的游标卡尺测量小球的直径d,测量的示数如图乙所示,读出小球直径的值为 mm.
(3)将符合实验要求的单摆悬挂在铁架台上,将其上端固定,下端自由下垂.用米尺测量摆线长度为L.小球在竖直平面内小角度平稳摆动后,测得小球完成n次全振动的总时间为t,请写出重力加速度的表达式g= (用L、d、n、t表示)
(4)正确操作后,根据多次测量数据计算出实验所在处的重力加速度值,比较后发现:此值比北京的重力加速度值略小,则实验所在处的地理位置与北京的主要不同点可能是 (写出一条即可).
在“用单摆测量重力加速度”的实验中.
(1)安装好实验装置后,先用游标卡尺测量摆球直径d,测量的示数如图所示,则摆球直径d=cm,
再测量摆线长为l,则单摆摆长L=(用d、l表示);
(2)摆球摆动稳定后,当它到达 (填“最低点”或“最高点”)时启动停表开始计时,并记录此后摆球再次经过最低点的次数n(n=1、2、3、…),当n=60时刚好停止计时.此时的停表如图所示,其读数为 s,该单摆的周期为T= s(周期要求保留三位有效数字);
(3)计算重力加速度测量值的表达式为 $g=$ $\qquad$ (用 $T 、 L$ 表示),如果测量值小于真实值,原因可能是 $\qquad$ ;
A.将摆球经过最低点的次数 $n$ 记少了
B.计时开始时,停表启动稍晚
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
(4)正确测量不同摆长L及相应的单摆周期T,并在坐标纸上画出T2与L的关系图线,如图所示.由图线算出重力加速度的大小g= m/s2(保留3位有效数字,计算时π2取9.86).
(1)在“探究单摆周期与摆长的关系”的实验中,两位同学用游标卡尺测量小球的直径的操作如图甲、乙所示.测量方法正确的是_(选填“甲”或“乙”).
(2)(2)实验时,若摆球在垂直纸面的平面内摆动,为了将人工记录振动次数改为自动记录振动次数,在摆球运动的最低点的左、右两侧分别放置一激光光源与光敏电阻,如图丙所示.光敏电阻与某一自动记录仪相连,该仪器显示的光敏电阻阻值R随时间t的变化图像如图丁所示,则该单摆的振动周期为 ________ .若保持悬点到摆球顶点的绳长不变,改用直径是原摆球直径2倍的另一摆球进行实验,则该单摆的周期将 ________ (选填“变大”“不变”或“变小”),图丁中的Δt将 ________ (选填“变大”“不变”或“变小”).
某实验小组利用图示装置做“用单摆测量重力加速度”的实验.
(1)该组同学先测出悬点到小球球心的距离l,然后用秒表测出单摆完成n次全振动所用的时间t.请写出重力加速度的表达式g= ;(用所测物理量表示)
(2)在图甲所示装置的基础上再增加一个速度传感器,如图乙所示,将摆球拉开一小角度使其做简谐运动,速度传感器记录了摆球振动过程中速度随时间变化的关系,如图丙所示的v-t图线.由图丙可知,该单摆的周期T= s;
(3)更换摆线长度后,多次测量,根据实验数据,利用计算机作出T2-l图像,并根据图像处理得到方程T2=4.00l+0.037 (s2).由此可以得出当地的重力加速度g= m/s2.(取π2=9.86,结果保留三位有效数字)