Question

某同学用时间传感器代替了秒表做“用单摆测定重力加速度”的实验，他的设计如图甲所示：长为l的摆线一端固定在铁架台上，另一端连接一质量为m，半径为r的小球，在摆线上紧临小球套有一小段轻细挡光管，当单摆摆动到平衡位置时，挡光管就能挡住从光源A正对光敏电阻R₁发出的细光束，信号处理系统就能形成一个电压信号，如图乙所示，R₂为定值电阻．

①某同学用10分度的游标卡尺测小球直径．如图丙所示，正确的读数是

 

mm．
②R₁两端电压U与时间t的关系如图乙所示，则用此装置测得的重力加速度表达式为

 

．（用l、r、T₀来表示）
③当有光照射R₁时，信号处理系统获得的是

 

．（填“高电压”或“低电压”）

Answer 1

分析：考查游标卡尺和秒表的读数：先读主尺（只读整数），再加上游标尺（格数乘以分度分之一，格数找对齐的一个不估读），
由单摆周期公式，求出重力加速度的表达式，根据重力加速度的表达式求解．

解答：解：（1）直径：主尺：20mm，游标尺对齐格数：4个格，读数：7×0.1mm=0.7mm，
所以直径为：20.7mm
（2）根据图象可以知道小球的周期是2T₀．
根据单摆的周期公式T=2π

l g

得，g=

4π2l2

T2

．
所以此装置测得的重力加速度表达式为

π2(l+r)

T02

，
（3）当有光照射R₁时，光敏电阻R₁阻值减小，信号处理系统获得的是低电压．
故答案为：①20.7mm
   ②

π2(l+r)

T02

③低电压

点评：常用仪器的读数要掌握，这是物理实验的基础．掌握单摆的周期公式，从而求解加速度，摆长、周期等物理量之间的关系．