题目内容

2.在“用单摆测定重力加速度”实验中,若均匀小球在垂直纸面的平面内做小幅度的摆动,若悬点到小球顶点的绳长L,小球直径为d,将激光器与传感器左右对准,分别置于摆球的平衡位置两侧,激光器连续向左发射激光束.在摆球摆动过程中,当摆球经过激光器与传感器之间时,传感器接收不到激光信号.将其输入计算机,经处理后画出相应图线.图甲为该装置示意图,图乙为所接收的光信号I随时间t变化的图线,横坐标表示时间,纵坐标表示接收到的激光信号强度,则该单摆的振动周期T=2t0.则当地的重力加速度大小的计算公式g=$\frac{{π}^{2}(2L+d)}{2{t}_{0}^{2}}$(用上述已知的物理量表示).若保持悬点到小球顶点的绳长L不变,改用直径为2d的另一均匀小球进行实验,则图中的t0将变大(填“变大”、“不变”或“变小”).

分析 在一个周期内两次经过平衡位置,根据该特点结合图象得出单摆的周期;根据单摆的周期公式计算重力加速度.

解答 解:在一个周期内两次经过平衡位置,故周期为2t0
根据周期公式,有:T=2π$\sqrt{\frac{L+\frac{d}{2}}{g}}$,解得:g=$\frac{{π}^{2}(2L+d)}{2{t}_{0}^{2}}$;
改用直径2d的另一均匀小球进行实验,摆长变长,故周期变大;
故答案为:2t0,$\frac{{π}^{2}(2L+d)}{2{t}_{0}^{2}}$;变大.

点评 本题关键是看清题意,然后根据图象得到周期,再结合周期公式求解重力加速度,注意求摆长时,别忘记球的半径.

练习册系列答案
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11.一般来说,正常人从距地面1.5m高处跳下,落地时速度较小,经过腿部的缓冲,这个速度对人是安全的,称为安全着地速度.如果人从高空跳下,必须使用降落伞才能安全着陆,其原因是,张开的降落伞受到空气对伞向上的阻力作用.经过大量实验和理论研究表明,空气对降落伞的阻力f与空气密度ρ、降落伞的迎风面积S、降落伞相对空气速度v、阻力系数c有关(由伞的形状、结构、材料等决定),其表达式是f=$\frac{1}{2}$cρSv2.根据以上信息,解决下列问题.(取g=10m/s2
(1)在忽略空气阻力的情况下,计算人从1.5m高处跳下着地时的速度大小(计算时人可视为质点)(结果可用根式表示)
(2)在某次高塔跳伞训练中,运动员使用的是有排气孔的降落伞,其阻力系数c=0.90,空气密度取ρ=1.25kg/m3.降落伞、运动员总质量m=80kg,张开降落伞后达到匀速下降时,要求人能安全着地,降落伞的迎风面积S至少是多大?
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