甲
(1)測量擺長時(shí),先用毫米刻度尺測得擺球懸掛后的擺線長(從懸點(diǎn)到擺球的最上端)為L,再用游標(biāo)卡尺測擺球的直徑d,讀數(shù)如圖乙所示,則d= cm,若再測得單擺周期為T,則當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣萭= (用L、d、T表示)。
乙
(2)在安裝裝置時(shí),擺線上端有三種系掛方式,下列方式正確的是 (填對應(yīng)序號(hào))。
(3)在測量周期時(shí),若從擺球運(yùn)動(dòng)到最低點(diǎn)開始計(jì)時(shí)且記數(shù)為1,到第n次經(jīng)過最低點(diǎn)所用的時(shí)間為t,則單擺周期為T= (用n、t表示)。
(4)假如把該裝置搬到月球上進(jìn)行實(shí)驗(yàn),改變單擺的擺長l,多次測量單擺在不同擺長下所對應(yīng)的周期T,并描繪出T2-l圖像如圖丙所示,則可求得月球重力加速度大小為 m/s2。
丙
2.(2024廣東廣州模擬)某探究性實(shí)驗(yàn)小組用如圖1所示的實(shí)驗(yàn)裝置來測量重力加速度。他們將兩個(gè)完全相同的圓柱形小磁鐵疊放在一起并用細(xì)線懸掛起來構(gòu)成一個(gè)能在豎直平面內(nèi)擺動(dòng)的單擺。在細(xì)線的懸掛點(diǎn)正下方放有一根與小磁鐵擺動(dòng)平面垂直的粗直導(dǎo)體棒,導(dǎo)體棒通過導(dǎo)線與電流傳感器一起構(gòu)成一個(gè)閉合回路。當(dāng)小磁鐵擺動(dòng)時(shí),在回路中就會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流,電流傳感器可以通過計(jì)算機(jī)記錄相應(yīng)的電流隨時(shí)間變化的圖像,如圖2所示。
圖1
圖2
圖3
(1)小李同學(xué)用20分度的游標(biāo)卡尺測量一個(gè)圓柱形小磁鐵的厚度,讀數(shù)如圖3所示,則其厚度d= cm,小張同學(xué)用卷尺測得細(xì)線懸掛點(diǎn)到與小磁鐵的連接點(diǎn)之間的長度為l=99.67 cm。
(2)圖2中圖線上(下)方標(biāo)出的數(shù)據(jù)分別表示的是感應(yīng)電流取極值時(shí)對應(yīng)的時(shí)刻,由圖可知,小磁鐵擺動(dòng)的周期為T= s(結(jié)果保留兩位小數(shù)),進(jìn)一步計(jì)算重力加速度g的表達(dá)式為g= (用題目所給的符號(hào)表示)。
3.(2024廣東惠州一模)將一單擺豎直懸掛于某一深度未知且開口向下的小桶中,如圖甲所示。將懸線拉離平衡位置一小角度后由靜止釋放,單擺擺動(dòng)過程中懸線不與桶壁相碰。改變擺球球心到桶口的距離L,測出對應(yīng)的擺動(dòng)周期T,作出的T2-L關(guān)系圖像應(yīng)為圖乙中的 (選填“①”“②”或“③”),可求出桶的深度hx為 m(小數(shù)點(diǎn)后保留三位)。
甲
乙
參考答案
第2講 實(shí)驗(yàn):用單擺測定重力加速度
1.答案 (1)2.150
(2)③
(3)
(4)1.6
解析 (1)游標(biāo)卡尺的讀數(shù)為主尺的讀數(shù)與游標(biāo)尺讀數(shù)之和,所以d=21mm+0.05×10mm=2.150cm;
根據(jù)周期公式T=2π可得,g=。
(2)為防止擺球搖擺及實(shí)驗(yàn)過程擺長變化,應(yīng)該用夾子固定擺線懸點(diǎn),故選③。
(3)從擺球運(yùn)動(dòng)到最低點(diǎn)開始計(jì)時(shí)且記數(shù)為1,到第n次經(jīng)過最低點(diǎn)所用的時(shí)間為t,則單擺全振動(dòng)的次數(shù)為N=,則單擺的周期為T=。
(4)根據(jù)單擺周期公式T=2π,將T2=2π2s2、l=0.8m代入,可得g月=1.6m/s2。
2.答案 (1)0.330
(2)2.01
解析 (1)小磁鐵的厚度d=3mm+6×0.05mm=0.330cm。
(2)感應(yīng)電流連續(xù)兩個(gè)最大值(或最小值)對應(yīng)的時(shí)間差等于小磁鐵擺動(dòng)的周期
T=s≈2.01s。
根據(jù)T=2π得,g=。
3.答案 ① 0.300
解析 單擺擺動(dòng)過程中懸線不與桶壁相碰,則單擺擺長為L+hx,則有T=2π
可得T2=
可知T2-L關(guān)系圖像應(yīng)為題圖乙中的①。
由題圖乙可知圖像斜率為k==4s2/m
可得hx=m=0.300m。

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