题目内容

【题目】一个有一定厚度的圆盘,可以绕通过中心且垂直于盘面的水平轴转动,圆盘加速转动时,角速度的增加量△ω与对应时间△t的比值定义为角加速度β(即β=)。我们用电磁打点计时器、刻度尺、游标卡尺纸带(厚度不计)、复写纸来完成下述实验:(打点计时器所接交流电的频率为50Hz,A、B、C、D……为计数点,相邻两计数点间有四个点未画出)

实验步骤如下

①如图甲所示,将打点计时器固定在桌面上,将纸带的一端穿过打点计时器的限位孔,然后固定在圆盘的侧面,当圆盘转动时,纸带可以卷在圆盘侧面上;

②接通电源打点计时器开始打点,启动控制装置使圆盘匀加速转动(即角加速度恒定);

③经过一段时间,停止转动和打点,取下纸带,进行测量。

请回答下列问题:

(1)由图乙可知,圆盘的直径为___________cm,

(2)由图内可知,打下计数点D时,圆盘转动的角速度大小为___________rad/s;(结果保留三位有效数字)

(3)圆盘转动的角加速度大小为___________rad/s2。(结果保留三位有效数字)

【答案】 6.000 15.0 28.0

【解析】(1) 根据游标卡尺的读数原理,可得读数应为主尺上的和游标尺上的刻度相加 由图乙可知游标尺的分度为0.05 mm,主尺上为6 0 cm,游标尺上的第0个刻度线和主尺对齐,所以读数为6 0cm+0.05×0mm=6. 000cm,即可得该圆盘的直径d=6.000cm;

(2) 由题意知,纸带上每两点的时间间隔T=0.10 s,打下计数点D时,纸带运动速度大小为:

此时圆盘转动的角速度为;

(3) 纸带运动的加速度大小为,设角加速度为β,则,代入数据解得:。

点晴:20分度的游标卡尺精确度为0 05mm,读数时先读大于1mm的整数部分,再读不足1m的小数部分;根据平均速度等于中间时刻瞬时速度求出D点的瞬时速度,然后根据v=ωr求解角速度;用逐差法求解出加速度,再根据加速度等于角加速度与半径的乘积来计算角加速度。

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