题目内容

几名学生进行野外考察，登上一山峰后，他们想粗略测出山顶处的重力加速度．于是他们用细线拴好石块P系在树枝上做成一个简易单摆，如图所示．然后用随身携带的钢卷尺、电子手表进行了测量．同学们首先测出摆长L，然后将石块拉开一个小角度，由静止释放，使石块在竖直平面内摆动，用电子手表测出单摆完成n次全振动所用的时间t．
①利用测量数据计算山顶处重力加速度的表达式g=
4π2n2L
t2
4π2n2L
t2
；
②若振动周期测量正确，但由于难以确定石块重心，测量摆长时从悬点一直量到石块下端，所以用这次测量数据计算出来的山顶处重力加速度值比真实值
偏大
偏大
（选填“偏大”、“偏小”或“相等”）．
分析：（1）单摆完成一次全振动的时间是一个周期．单摆完成n次全振动所用的时间t，求出周期．由单摆的周期公式得出重力加速度的表达式．
（2）根据重力加速度的表达式分析重力加速度值与真实值的大小关系．
解答：解：①由题，单摆完成n次全振动所用的时间t得，单摆的周期T=
t
n
．由单摆的周期公式T=2π
L
g
得，g=
4π2L
T2
=
4π2n2L
t2
．
②单摆的摆长应等于悬点到石块重心的距离，若测量摆长时从悬点一直量到石块下端，摆长L偏大，则由重力加速度的表达式g=
4π2n2L
t2
可知，重力加速度值比真实值偏大．
故答案为：①g=
4π2n2L
t2
；②偏大
点评：单摆的周期采用累积法测量，周期的表达式T=
t
n
．根据测量原理分析实验误差是常用的思路．
练习册系列答案
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【物理-选修3-4】
（1）下列说法正确的是
BD
BD

A．根据麦克斯韦的电磁场理论，在变化的电场周围一定产生变化的磁场，在变化的磁场周围一定产生变化电场
B．发射电磁波的两个重要条件是采用高频和开放性LC电路
C．用标准平面检查光学平面的平整程度是利用光的偏振现象
D．当物体以较小的速度运动时，质量变化十分微小，经典力学理论仍然适用，只有当物体以接近光速运动时，质量变化才明显，故经典力学适用于低速运动，而不适用于高速运动
（2）几名学生进行野外考察，登上一山峰后，他们想粗略测出山顶处的重力加速度．于是他们用细线拴好石块P系在树枝上做成一个简易单摆，如图1所示．然后用随身携带的钢卷尺、电子手表进行了测量．同学们首先测出摆长L，然后将石块拉开一个小角度，由静止释放，使石块在竖直平面内摆动，用电子手表测出单摆完成n次全振动所用的时间t．
①利用测量数据计算山顶处重力加速度的表达式g=
4π2n2L
t2
4π2n2L
t2
；
②若振动周期测量正确，但由于难以确定石块重心，测量摆长时从悬点一直量到石块下端，所以用这次测量数据计算出来的山顶处重力加速度值比真实值
偏大
偏大
（选填“偏大”、“偏小”或“相等”）．

（3）如图2所示，在坐标系的第一象限内有一横截面为四分之一圆周的柱状玻璃体OPQ，OP=OQ=R，一束单色光垂直OP面射入玻璃体，在OP面上的入射点为A，OA=
R
2
，此单色光通过玻璃体后沿BD方向射出，且与x轴交于D点，OD=
3
R，求：该玻璃的折射率是多少？
（1）几名学生进行野外考察，登上一山峰后，他们想粗略测出山顶处的重力加速度．于是他们用细线拴好石块P系在树枝上做成一个简易单摆，如图所示．然后用随身携带的钢卷尺、电子手表进行了测量．同学们首先测出摆长L，然后将石块拉开一个小角度，由静止释放，使石块在竖直平面内摆动，用手表测出单摆完成n次全振动所用的时间t．
①利用测量数据计算山顶处重力加速度的表达式g=
 
；
②若振动周期测量正确，但由于难以确定石块重心，测量摆长时从而将悬点一直量到石块下端，所以用这次测量数据计算出来的山顶处重力加速度值比真实值
 
  （选填“偏大”、“偏小”或“相等”）．精英家教网
（2）在“测定金属的电阻率”的实验中，所用金属电阻丝的电阻约为30Ω．现通过以下实验测量该金属材料的电阻率．
①用螺旋测微器测量电阻丝直径，其示数如图1所示，则该电阻丝直径的测量值d=
 
mm；
②实验中能提供的器材有开关、若干导线及下列器材：
电压表V1（量程0～3V，内阻约3kΩ）；
电压表V2（量程0～15V，内阻约15kΩ）；
电流表A1（量程0～100mA，内阻约5Ω）；
电流表A2（量程0～0.6A，内阻约0.1Ω）；
滑动变阻器R1（0～10Ω）；
滑动变阻器R2（0～1kΩ）；
电源E （电动势为4.5V，内阻不计）．
为了便于调节电路并能较准确的测出电阻丝的阻值，电压表应选
 
，电流表应选
 
，滑动变阻器应选
 
．
③如图2所示，将电阻丝拉直后两端固定在刻度尺两端的接线柱a和b上，刻度尺的中间有一个可沿电阻丝滑动的触头P，触头的另一端为接线柱c，当用手按下触头P时，触头P才与电阻丝接触，触头的位置可在刻度尺上读出．实验中改变触头P与电阻丝接触的位置，并移动滑动变阻器的滑片，使电流表示数I保持不变，分别测量出多组接入电路中电阻丝的长度L与对应的电压U．请在图3中完成实验电路的连接．（要求：能改变电阻丝的测量长度和进行多次测量）
④利用测量数据画出U-L图线，如图4所示，其中（L0，U0）是U-L图线上的一个点的坐标．根据U-L图线，用电阻丝的直径d、电流I和坐标（L0，U0）可计算得出电阻丝的电阻率ρ=
 
．（用所给字母表示）
（2009?海淀区二模）（1）几名学生进行野外考察，登上一山峰后，他们想测出所处位置的重力加速度和高度，于是他们做了如下实验．
①用细线拴好石块P系在树枝上做成一个简易单摆，如图1所示．用随身携带的钢卷尺测出悬点到石块中心的长度L，然后将石块拉开一个小角度，由静止释放石块，使石块开始在竖直平面内摆动，用电子手表测出单摆完成n次全振动所用的时间t．由此可计算出所处位置的重力加速度g=
4π2n2L
t2
4π2n2L
t2
；
②若已知地球半径为R，海平面的重力加速度为g0，由此计算出他们在山峰上所处位置的高度h=
Rt
2πn
g0
L
-R
Rt
2πn
g0
L
-R
．（用测量出的物理量和已知量表示）

（2）实验室有一个螺线管电阻值约为60Ω，其绕制螺线管的金属丝的电阻率为ρ．某同学采用如下方法测量螺线管两接线柱之间金属丝的长度，请按要求完成下列问题．
①使用螺旋测微器测量金属丝的直径，示数如图2所示，金属丝的直径d=
0.260×10-3
0.260×10-3
m．
②用电流表和电压表测量螺线管的电阻，提供的实验器材实物如图3所示：
A．直流电流表（量程0～50mA，内阻约10Ω）；
B．直流电压表（量程0～3V，内阻约3kΩ）；
C．直流电源（电动势4V，内阻可不计）；
D．滑动变阻器（总阻值10Ω，最大电流1A）；
E．开关一个，导线若干条．
为了比较准确地测量金属丝的电阻，要求测量多组数据，在所给的实物图中画出连接导线．
③若电压表的读数为U，电流表的读数为I，金属丝直径为d，金属丝的电阻率为ρ，则由已知量和测得量的符号表示金属丝的长度的计算式为l=
πd2U
4ρI
πd2U
4ρI
．

几名学生进行野外考察，登上一山峰后，他们想粗略测出山顶处的重力加速度。于是他们用细线拴好石块P系在树枝上做成一个简易单摆，如图所示。然后用随身携带的钢卷尺、电子手表进行了测量。同学们首先测出摆长L，然后将石块拉开一个小角度，由静止释放，使石块在竖直平面内摆动，用手表测出单摆振动的周期T。

(1)用摆长L和周期T计算重力加速度的公式是g=__________

(2)在测量摆动的周期时，甲同学从石块某次通过平衡位置时开始计时，数出以后石块通过平衡位置的次数n，用手表测出所用的时间t；乙同学从小钢球某次通过平衡位置时开始计时，并将这次通过平衡位置时记为1，将小钢球第二次沿同一方向通过平衡位置时记为2，第三次沿同一方向通过平衡位置时记为3，以此类推，一直数到，同时停表, 手表显示时间为。你选择哪位同学的实验方法，并写出对应的单摆的周期表达式：_________。

（3）若振动周期测量正确，但由于难以确定石块重心，测量摆长时只测量了悬线长做为摆长，所以用这次测量数据计算出来的山顶处重力加速度值比真实值          (选填“偏大”、“偏小”或“相等”)。

 

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