高中 | 刻度尺的读数和使用 题目答案及解析

稿件来源:高途

高中 | 刻度尺的读数和使用题目答案及解析如下,仅供参考!

必修1

第一章 运动的描述

1.4 实验:用打点计时器测速度

刻度尺的读数和使用

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^\circ $),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$t$

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$g=$                 

[["$\\dfrac{4\\pi^{2}n^{2}l}{t^{2}}$"]]

$n$次全振动所用的时间$t$,则单摆的周期为$T=\dfrac{t}{n}$

根据单摆的周期公式$T=2\pi\sqrt{\dfrac{l}{g}}$,可得重力加速度为$g=\dfrac{4\pi^{2}n^{2}l}{t^{2}}$

如果已知摆球直径为$2.00\;\rm cm$,让刻度尺的零点对准摆线的悬点,摆线竖直下垂。如图$1$所示,那么单摆摆长是                 $\rm cm$。如果测定了$40$次全振动是时间如图$2$中秒表所示,那么单摆的摆动周期是                 $\rm s$

[["$88.80$","$1.89$"]]

摆球下端的位置为$89.80\;\rm cm$,球心的位置为摆长,有

$89.80\;\rm cm-1.00\;\rm cm=88.80\;\rm cm$

$40$次全振动的时间由秒表读数为

$60\;\rm s+15.6\;\rm s=75.6\;\rm s$

则周期为$T=\dfrac{t}{n}=\dfrac{75.6}{40}\text{s}=1.89\;\rm \text{s}$

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$(\quad\ \ \ \ )$。(选填下列选项前的序号)

["

测量摆长时,把摆线的长度当成了摆长

","

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

","

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$T=\\dfrac{t}{n}$求得周期

","

摆球的质量过大

"]
[["C"]]

$\rm A$.由$T=2\pi\sqrt{\dfrac{l}{g}}$可得$g=\dfrac{4\pi^{2}l}{T^{2}}$

把摆线的长度$l_{0}$当成了摆长,$l$变短,由上式可知,测得的$g$值偏小,故$\rm A$错误;

$\rm B$.摆线上端未牢固地固定于$O$点,振动中出现松动,使摆线变长,周期$T$变大,则$g$偏小,故$\rm B$错误;

$\rm C$.测量周期时,误将摆球($n-1$)次全振动的时间$t$记成了$n$次全振动的时间,测出的周期$T$变小,则$g$偏大,故$\rm C$正确;

$\rm D$.单摆的周期与摆球的质量无关,质量过大不会改变周期,故$\rm D$错误。

故选:$\rm C$

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,他决定用图像法处理数据,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$T^{2}-l$图像如图$3$所示。图线斜率的意义                

["

$\\dfrac{g}{4\\pi^{2}}$

","

$\\dfrac{4\\pi^{2}}{g}$

","

$g$

","

$\\dfrac{1}{g}$

"]
[["B"]]

根据单摆的周期公式$T=2\pi\sqrt{\dfrac{l}{g}}$,可得$T^{2}=\dfrac{4\pi^{2}}{g} \cdot l$

$T^{2}-l$图像的斜率$k=\dfrac{4\pi^{2}}{g}$

故选:$\rm B$

在题④中,利用图线上任意两个点$a$$b$的坐标$(l_{1}, T_{1}^{2})$$(l_{2}, T_{2}^{2})$计算重力加速度的公式是                 

[["$g=\\dfrac{4\\pi^{2}\\left( l_{2}-l_{1} \\right)}{T_{2}^{2}-T_{1}^{2}}$"]]

$T^{2}-l$图像的斜率为$\dfrac{4\pi^{2}}{g}=\dfrac{T_{2}^{2}-T_{1}^{2}}{l_{2}-l_{1}}$

解得重力加速度为$g=\dfrac{4\pi^{2}\left( l_{2}-l_{1} \right)}{T_{2}^{2}-T_{1}^{2}}$

在题④中,如果在描点时若误将摆线长当做摆长,那么画出的直线将不通过原点,由图线斜率得到的重力加速度与正常相比,将产生哪一种结果?$(\quad\ \ \ \ )$

["

不变

","

偏大

","

偏小

","

都有可能

"]
[["A"]]

描点时若误将摆线长当作摆线长,那么画出的直线将不通过原点$T^{2}=\dfrac{4\pi^{2}}{g}\left(L_{线}+\dfrac{d}{2}\right)$

即作出$T^{2}-L_{线}$的图像,斜率不变,由图线斜率得到的重力加速度与原来相比,其大小不变。

故选:$\rm A$

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