14.實(shí)驗(yàn)小組的同學(xué)們用如圖1所示的裝置做“用單擺測(cè)定重力加速度”的實(shí)驗(yàn),則:
(1)在實(shí)驗(yàn)時(shí)除用到秒表、刻度尺外,還應(yīng)該用到的實(shí)驗(yàn)器材為AC
A.長(zhǎng)約為1m的細(xì)線
B.長(zhǎng)約為1m的橡皮繩
C.直徑約為1cm的均勻鐵球
D.直徑約為10cm的均勻木球
(2)將單擺正確懸掛后進(jìn)行如下操作,其中正確的是BC
A.測(cè)出擺線長(zhǎng)作為單擺的擺長(zhǎng)
B.把單擺從平衡位置拉開(kāi)一個(gè)很小的角度由靜止釋放,使之做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)
C.在擺球經(jīng)過(guò)平衡位置時(shí)開(kāi)始計(jì)時(shí)
D.用秒表測(cè)量單擺完成1次全振動(dòng)所用的時(shí)間并作為單擺的周期T
(3)某同學(xué)多次改變單擺的擺長(zhǎng)L并測(cè)得相應(yīng)的周期T,他根據(jù)測(cè)量數(shù)據(jù)畫出了如圖2所示的圖象,但忘記了在圖中標(biāo)明橫坐標(biāo)所代表的物理量,你認(rèn)為橫坐標(biāo)所代表的物理量是$\sqrt{L}$,若圖線的斜率為K,那么,重力加速度g=$\frac{4{π}^{2}}{{k}^{2}}$.
(4)以下說(shuō)法中正確的是CD
A.如果開(kāi)始擺動(dòng)時(shí)振幅較小,那么,使得g測(cè)<g
B.如果開(kāi)始計(jì)時(shí)時(shí),過(guò)早按下秒表,那么,使得g測(cè)>g
C.如果測(cè)量周期T時(shí),誤將擺球(n-1)次全振動(dòng)的時(shí)間記為n次全振動(dòng)的時(shí)間,那么,使得g測(cè)>g
D.如圖所示,某同學(xué)畫出了單擺做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)時(shí)的振動(dòng)圖象,那么,擺線偏離豎直方向的最大擺角的正弦值約為0.04

分析 (1)在擺角很小的情況下,單擺的振動(dòng)才是簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng),為減小空氣阻力的影響,擺球的直徑應(yīng)遠(yuǎn)小于擺線的長(zhǎng)度,選擇密度較大的實(shí)心金屬小球作為擺球.?dāng)[長(zhǎng)等于擺線的長(zhǎng)度加上擺球的半徑.
(2)根據(jù)實(shí)驗(yàn)的原理以及注意事項(xiàng)確定正確的操作步驟.
(3)根據(jù)單擺的周期公式,結(jié)合圖線是過(guò)原點(diǎn)的傾斜直線得出橫坐標(biāo)表示的物理量,結(jié)合圖線的斜率,結(jié)合周期公式得出重力加速度的表達(dá)式.
(4)根據(jù)單擺的周期公式得出重力加速度的表達(dá)式,結(jié)合擺長(zhǎng)或周期的測(cè)量誤差確定重力加速度的誤差.
根據(jù)圖線得出周期和振幅,結(jié)合周期公式求出擺長(zhǎng),從而根據(jù)幾何關(guān)系求出擺線偏離豎直方向的最大擺角的正弦值.

解答 解:(1)實(shí)驗(yàn)中,擺線選擇1m左右的細(xì)線,不能選擇橡皮繩,因?yàn)橄鹌だK會(huì)伸長(zhǎng),使得擺長(zhǎng)發(fā)生變化;擺球選擇質(zhì)量大一些體積小一些的鐵球,故選:AC.
(2)A、擺長(zhǎng)等于擺線的長(zhǎng)度加上擺球的半徑,故A錯(cuò)誤.
B、單擺的擺角小于5度時(shí)可以認(rèn)為是簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng),故B正確.
C、擺球經(jīng)過(guò)平衡位置時(shí)速度最大,在擺球經(jīng)過(guò)平衡位置時(shí)開(kāi)始計(jì)時(shí)測(cè)量誤差最小,故C正確.
D、測(cè)量周期時(shí)不能測(cè)量1次全振動(dòng)的時(shí)間,因?yàn)檫@樣測(cè)量的誤差較大,應(yīng)測(cè)量30次全振動(dòng)的時(shí)間,從而求出周期,故D錯(cuò)誤.
故選:BC.
(3)根據(jù)T=$2π\(zhòng)sqrt{\frac{L}{g}}$知,T與$\sqrt{L}$成正比,可知橫坐標(biāo)所代表的物理量是$\sqrt{L}$,圖線的斜率k=$\frac{2π}{\sqrt{g}}$,解得重力加速度g=$\frac{4{π}^{2}}{{k}^{2}}$.
(4)A、根據(jù)T=$2π\(zhòng)sqrt{\frac{L}{g}}$得,g=$\frac{4{π}^{2}L}{{T}^{2}}$,如果開(kāi)始擺動(dòng)時(shí)振幅較小,不影響重力加速度的測(cè)量,故A錯(cuò)誤.
B、根據(jù)g=$\frac{4{π}^{2}L}{{T}^{2}}$知,如果開(kāi)始計(jì)時(shí)時(shí),過(guò)早按下秒表,則周期的測(cè)量值偏大,導(dǎo)致重力加速度的測(cè)量值偏小,故B錯(cuò)誤.
C、根據(jù)g=$\frac{4{π}^{2}L}{{T}^{2}}$知,如果測(cè)量周期T時(shí),誤將擺球(n-1)次全振動(dòng)的時(shí)間記為n次全振動(dòng)的時(shí)間,則周期的測(cè)量值偏小,導(dǎo)致重力加速度的測(cè)量值偏大,故C正確.
D、由圖可知,振幅A=4cm,周期T=2s,根據(jù)T=$2π\(zhòng)sqrt{\frac{L}{g}}$得,L=$\frac{g{T}^{2}}{4{π}^{2}}=\frac{10×4}{4×10}=1m$,則擺線偏離豎直方向的最大擺角的正弦值sinθ=$\frac{A}{L}=0.04$,故D正確.
故選:CD.
故答案為:(1)AC,(2)BC,(3)$\sqrt{L}$,$\frac{4{π}^{2}}{{k}^{2}}$,(4)CD.

點(diǎn)評(píng) 簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)是一種理想的運(yùn)動(dòng)模型,單擺只有在擺角很小,空氣阻力影響不計(jì)的情況下單擺的振動(dòng)才可以看成簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng),要知道影響實(shí)驗(yàn)結(jié)論的因素.應(yīng)用單擺周期公式可以解題.

練習(xí)冊(cè)系列答案
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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:選擇題

4.關(guān)于摩擦力的說(shuō)法正確的是(  )
A.靜止的物體不受摩擦力作用
B.受摩擦力的物體一定受到彈力作用
C.摩擦力一定是阻礙物體運(yùn)動(dòng)
D.受滑動(dòng)摩擦力作用的物體一定是運(yùn)動(dòng)的

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(1)選取電源的電動(dòng)勢(shì)4.0V,電源內(nèi)阻不計(jì),同學(xué)們?yōu)榱司_測(cè)量電壓,需要將量程1.0V的電壓表改裝為量程4.0V,已知1.0V電壓表的內(nèi)阻為1.2kΩ,需要給電壓表串聯(lián)(選填:串聯(lián)、并聯(lián))一個(gè)R0=3.6kΩ的定制的電阻.
(2)用筆畫線代替導(dǎo)線,將儀器實(shí)物圖按實(shí)驗(yàn)要求連接好.
(3)同學(xué)們正確實(shí)驗(yàn)后描繪小燈泡伏安特性曲線如圖乙所示,由伏安特性曲線可知,當(dāng)小燈泡兩端電壓增大,燈絲溫度升高,電阻增大(選填:增大、不變、減。9ぷ鲿r(shí)燈絲電阻等于10.3Ω,額定功率是0.99W(均取兩位有效數(shù)字).

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2.如圖所示,一根輕彈簧左端固定于豎直墻上,右端被質(zhì)量m=1kg可視為質(zhì)點(diǎn)的小物塊壓縮而處于靜止?fàn)顟B(tài),且彈簧與物塊不栓接,彈簧原長(zhǎng)小于光滑平臺(tái)的長(zhǎng)度.在平臺(tái)的右端有一傳送帶,AB長(zhǎng)L=3m,物塊與傳送帶間的動(dòng)摩擦因數(shù)為0.2,與傳送帶相鄰的粗糙水平面BC長(zhǎng)s=1.5m,在C點(diǎn)右側(cè)有一半徑R=0.8m的$\frac{1}{4}$光滑豎直圓弧CD與BC平滑連接.若不考慮物塊滑上和滑下傳送帶的機(jī)械能損失,傳遞帶以v=5m/s的速率順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng),當(dāng)被壓縮的彈簧儲(chǔ)存的18J能量全部釋放時(shí),物塊恰能滑到與圓心等高的D點(diǎn),取g=10m/s2
(1)求物塊與粗糙水平面間的動(dòng)摩擦因數(shù)
(2)若傳送帶速度可調(diào),求物塊以最大速度通過(guò)傳送帶后最終停下的位置距C點(diǎn)的距離.

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B.α粒子的電勢(shì)能先減小后增大
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19.在一次體育活動(dòng)中,兩位同學(xué)一前一后在同一水平直線上的兩個(gè)位置沿水平方向分別拋出兩個(gè)小球A和B,兩個(gè)小球的運(yùn)動(dòng)軌跡如圖所示,不計(jì)空氣阻力.要使兩小球在空中發(fā)生碰撞,則必須( 。
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C.線圈經(jīng)過(guò)丙圖位置時(shí),穿過(guò)線圈的磁通量最大,產(chǎn)生的電流最小
D.線圈從丙圖位置轉(zhuǎn)到丁圖位置的過(guò)程中,穿過(guò)線圈的磁通量減小,產(chǎn)生的電流在增大

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3.下列關(guān)于速度和加速度的說(shuō)法中,正確的是( 。
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B.物體的速度為零,加速度也為零
C.物體的速度變化量越大,加速度越大
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