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实验：用单摆测定重力加速度
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（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
网友投稿 2022-11-22 00:00:00 互联网
◎ 题目
（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”）．
（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V
1
（量程0～3V，内阻约3kΩ）；
电压表V
2
（量程0～15V，内阻约15kΩ）；
电流表A
1
（量程0～100mA，内阻约5Ω）；
电流表A
2
（量程0～0.6A，内阻约0.1Ω）；
滑动变阻器R
1
（0～10Ω）；
滑动变阻器R
2
（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（L
0
，U
0
）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（L
0
，U
0
）可计算得出电阻丝的电阻率ρ=______．（用所给字母表示）
◎ 答案
（1）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=
4
π
2
L
T
2
=
4
π
2
n
2
L
t
2
．
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=
4
π
2
n
2
L
t
2
．
可知，重力加速度值比真实值偏大．
（2）①
螺旋测微器的固定刻度读数为0.0mm，可动刻度读数为0.01×18.0mm=0.180mm，所以读数为：0.182mm～0.184mm；
②电源电压为4.5V，所以电压表选择V
1
，电路最大电流约为I=
E
R+r
=
4.5
30
A
=0.15A，所以电流表选择A
1
，为方便实验操作，滑动变阻器的范围不能过大，应选R
1
；
③图中，电压表与电阻丝并联，再与电流表串联接入变阻器两端，而滑动变阻器分压式接入电路，如图所示：
（4）根据欧姆定律得：U=IR
根据电阻定律得：R=ρ
L
S
=ρ
L
(
d
2
)
2
联立解得：
U
0
=
4ρI
L
0
π
d
2
解得：ρ=
π
d
2
U
0
4I
L
0
故答案为：（1）①
4
π
2
n
2
L
t
2
；②偏大
（2）①0.182～0.184；
②V
1
，A
1
，R
1
；
③如上图所示；
④
π
d
2
U
0
4I
L
0
◎ 解析
“略”
◎ 知识点
专家分析，试题“（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…”主要考查了你对 【实验：用单摆测定重力加速度】，【实验：测定金属的电阻率】 等知识点的理解和应用能力。关于这些知识点的“档案”，你可以点击相应的链接进行查看和学习。
http://www.00-edu.com/html/202211/383013.html
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