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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