题目内容

14.有位同学想知道家中一把小铁锁的重心位置,做了如下实验:用一轻细线一端系在小铁锁上,将其悬挂起来,如图(a)所示,近似将其当作单摆处理,实验步骤如下:
A.用米尺量出悬点到小铁锁下端的距离L;
B.将铁锁拉离平衡位置一个小角度由静止释放,当铁锁某次经过平衡位置时开始计时,并计数为0,此后铁锁每次经过平衡位置计数一次,当数到30时停止计时,测得时间为t;
C.根据T=t/30计算得出小铁锁的振动周期T;
D.多次改变悬线长度,对应每个悬线长度,都重复实验步骤B、C,得到多组L、T的数据;
F.作出L-T2图象如图(b)所示.
(1)以上实验步骤中存在的错误是:应将T=$\frac{t}{30}$改为T=$\frac{t}{15}$;
(2)用上述方法可得出小铁锁的重心到其下端的距离为1.0cm;
(3)用上述方法可得出当地重力加速度大小为9.5m/s2.(取π2=10)

分析 一个周期内2次经过平衡位置,由图可以读出小铁锁重心到其下端的距离为图象与L轴的截距,根据T=2π$\sqrt{\frac{L}{g}}$解得:L=$\frac{g}{4{π}^{2}}{T}^{2}$,所以斜率表示$\frac{g}{4{π}^{2}}$.

解答 解:(1)C步骤错误,一个周期内2次经过平衡位置,则周期T=$\frac{t}{15}$,
(2)由图可以读出小铁锁重心到其下端的距离为图象与L轴的截距,即d=1.0cm
(3)根据T=2π$\sqrt{\frac{L}{g}}$
解得:L=$\frac{g}{4{π}^{2}}{T}^{2}$,所以斜率表示$\frac{g}{4{π}^{2}}$,即$\frac{g}{4{π}^{2}}=\frac{0.19}{0.8}$
解得:g=9.5 m/s2.
故答案为:(1)应将T=$\frac{t}{30}$改为T=$\frac{t}{15}$;(2)1.0;(3)9.5

点评 本题主要考查了单摆的周期公式的应用,要求同学们能根据图象得出有效信息,难度适中.

练习册系列答案
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19.某组同学设计了“探究加速度a与物体所受合力F及质量m的关系”实验.图(a)为实验装置简图,A为小车,B为电火花计时器,C为装有细砂的小桶,D为一端带有定滑轮的长方形木板,实验中认为细绳对小车拉力F等于细砂和小桶的总重量,小车运动的加速度a可用纸带上打出的点求得.

①图(b)为某次实验得到的纸带,已知实验所用电源的频率为50Hz.根据纸带可求出小车的加速度大小为3.2m/s2.(结果保留二位有效数字)
②在“探究加速度a与质量m的关系”时,保持细砂和小桶质量不变,改变小车质量m,分别记录小车加速度a与其质量m的数据.在分析处理数据时,该组同学产生分歧:甲同学认为应该根据实验中测得的数据作出小车加速度a与其质量m的图象.乙同学认为应该根据实验中测得的数据作出小车加速度a与其质量倒数$\frac{1}{m}$的图象.两位同学都按照自己的方案将实验数据在坐标系中进行了标注,但尚未完成图象(如图所示).你认为同学乙(填“甲”、“乙”)的方案更合理.
③在“探究加速度a与合力F的关系”时,保持小车的质量不变,改变小桶中细砂的质量,该同学根据实验数据作出了加速度a与合力F的图线如图(c),该图线不通过坐标原点,试分析图线不通过坐标原点的原因.
答:实验前该同学未平衡(或未完全平衡)摩擦力.

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