题目内容
【题目】装有拉力传感器的轻绳,一端固定在光滑水平转轴O,另一端系一小球,空气阻力可以忽略。设法使小球在竖直平面内做圆周运动(如图甲),通过拉力传感器读出小球在最高点时绳上的拉力大小是,在最低点时绳上的拉力大小是。某兴趣小组的同学用该装置测量当地的重力加速度。
(1)小明同学认为,实验中必须测出小球的直径,于是他用螺旋测微器测出了小球的直径,如图乙所示,则小球的直径d=_______mm。
(2)小军同学认为不需要测小球的直径。他借助最高点和最低点的拉力,再结合机械能守恒定律即可求得。小军同学还需要测量的物理量有__________(填字母代号)。
A.小球的质量m
B.轻绳的长度
C.小球运动一周所需要的时间T
(3)根据小军同学的思路,请你写出重力加速度g的表达式____________。
【答案】 5.693-5.697 A
【解析】试题分析:螺旋测微器的读数方法是固定刻度读数加上可动刻度读数,在读可动刻度读数时需估读,固定部分每个刻度为0.5mm,可动部分每个刻度单位为0.01mm;根据牛顿第二定律,在最低点与最高点列出合力提供向心力的表达式,再结合机械能守恒定律,即可求解.
(1)螺旋测微器的固定刻度读数5.5mm,可动刻度读数为0.01×19.5=0.195mm,所以最终读数为:固定刻度读数+可动刻度读数=5.5mm+0.195mm=5.695mm.
(2、3)由牛顿第二定律,在最高点,则有,而在最低点,则有:;再依据机械能守恒定律,则有: ,联立上式,解得,因此已知最高点和最低点的拉力,小军同学还需要测量的物理量有小球的质量m,故A正确,BC错误;根据小军同学的思路,重力加速度g的表达式为;
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