题目内容

【题目】在用如图所示单摆“测重力加速度”的实验中,某同学的操作步骤如下:

a.取一根细线,下端系住直径为d的金属小球,上端固定在铁架台上;

b.用米尺测量细线长度为l,l与小球半径之和记为摆长;

c.缓慢拉动小球,使细线偏离竖直方向约为5°位置由静止释放小球;

d.用秒表记录小球完成n次全振动所用的总时间t,计算单摆周期T=t/n;

e.用公式g=计算当地重力加速度;

f. 改变细线长度,重复b、c、d、e步骤,进行多次测量.

(1)在上述步骤中,错误的是_________(写出该步骤的字母);改正后正确的应该是:__________________________________.

(2)该同学为了减少误差,利用上述未改正错误测量中的多组实验数据做出了图像,该图像对应下图中的________图.

(3)在“用单摆测定重力加速度”的正确实验中,下列做法有利于减小实验误差的是_________.

A.适当加长摆线

B.质量相同,体积不同的摆球,应选用体积较大的

C.单摆偏离平衡位置的角度不能太大

D.当单摆经过平衡位置时开始计时,经过一次全振动后停止计时,用此时间间隔作为单摆振动的周期

(4)北京时间2005年5月22日上午10点05分,中国女子登山队首次登上珠穆朗玛峰顶峰,五星红旗再一次在珠峰峰顶飘扬.若登山队员利用单摆来确定珠峰的高度,测得该单摆在海平面处的周期是T0,在峰顶的周期是T,则珠峰顶峰的海拔高度h=_______.(地球可看作质量均匀分布的半径为R的球体)

【答案】 e C AC

【解析】(1)摆线长度与摆球半径之和是单摆的摆长,由实验步骤可知,步骤e错误,单摆摆长: ,由单摆周期公式: 可知,重力加速度: ;
(2)单摆摆长: ,由单摆周期公式: 可知, ,
把摆线长度作为摆长,当时, , 图象在横轴上有截距,由图示图象可知,C正确。

(3)A、适当加长摆线可以使周期大些,减小摆长与周期的测量误差,从而减小实验误差,故A正确;
B、为减小阻力对实验的影响,质量相同,体积不同的摆球,应选用体积较小的,故B错误;
C、单摆在小摆角下的摆动为简谐振动,单摆偏离平衡位置的角度不能太大,故C正确;
D、当单摆经过平衡位置时开始计时,经过一次全振动后停止计时,用此时间间隔作为单摆振动的周期,测量的偶然误差较大,从而使实验误差较大,故D错误。

(4)由万有引力公式与牛顿第二定律得: ,
由单摆周期公式可知,在海平面处: ,在珠峰峰顶: ,
解得: 。

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