机械振动实验题

1、 2009-12-14 命题人： 学号_. 姓名_.三.实验题 （共18小题）1. （1）在“用单摆测定重力加速度”的实验中，需要用秒表测出单摆振动n次所需要的时间。某同学在一次实验中，用秒表记下了单摆振动n次的时间，如图所示。由图可读出此时间为_s。（2）用游标为50分度的卡尺（测量值可准确到0.02mm）测定某一长度时，卡尺上的读数如图所示。由图可读出此长度为_mm。（3）用如图所示的器材，研究钨丝灯泡消耗的功率P与通过它的电流I之间的关系。已知灯泡的规格为“12V 5W”，电源的电动势为15V，内阻忽略，滑动变阻器的规格为“2012A”。功率的测最需要用到电流友、电压表。请将图中的器材连

2、成实验电路。要求实验中灯泡两端的电压变化范围为012V。2. 在做“用单摆测定重力加速度”的实验时，用摆长L和周期T计算重力加速度的公式是g=_。如果已知摆线竖直下垂，如图7-11示，那么单摆摆长是_，如果测定了40次全振动的时间如图7-12中秒表所示，那么秒表读数是_s，单摆的摆动周期是_s. 3. 有5个同学做实验，各组实验数据列于下表，若每位同学测量长度和时间的技术水平都一样，那么_组测量结果更准确，由此计算出的重力加速度的大小约为_。组别摆球材料最大摆角(0)摆长(cm)全振动次数所测时间（s）1木50.411023.62铝40.505087.23铁40.805090.04铜150.6

3、03070.85铅120.803071.84. 一同学利用单摆来测定重力加速度，他是这样做的：取一根丝线，一端穿过球心的小孔，然后打一个结，另一端缠绕在铁架台上细杆上，如图所示；用米尺量得丝线长为10cm作为摆长；为了使实验看得更清楚，将摆球向一侧偏离200后放开小球；在放下摆球的同时开始计时；记下摆球完成一次全振动的时间即为周期T；把所测数据代入算式g=4，就求得当地重力加速度.指出这个学生在实验中的错误或不妥之处并写出正确的做法.(1)_(2)_(3)_(4)_(5)_ (6)_5. MO某同学想在家里做用单摆测定重力加速度的实验，但没有合适的摆球，他找到了一块大小为3cm左右，外形不规则

4、的大理石块代替小球。他设计的实验步骤是：A.将石块用细尼龙线系好，结点为M，将尼龙线的上端固定于O点B.用刻度尺测量OM间尼龙线的长度L作为摆长C.将石块拉开一个大约=30°的角度,然后由静止释放D.从摆球摆到最高点时开始计时，测出30次全振动的总时间t,，由T=t/30得出周期E.改变OM间尼龙线的长度再做几次实验，记下每次相应的L和TF.求出多次实验中测得的L和T的平均值，作为计算时使用的数据，带入公式求出重力加速度g（1）（2分）该同学以上实验步骤中有重大错误的是_。（2）（2分）该同学用OM的长作为摆长，这样做引起的系统误差将使重力加速度的测量值比真实值_ (偏大或偏小)。（

5、3）（4分）用什么方法可以解决摆长无法准确测量的困难?6. 某同学设计了一个测量物体质量的装置，如图所示，其中P是光滑水平面，A是质量为M的带夹子的已知质量金属块，Q是待测质量的物体。已知该装置的弹簧振子做简谐振动的周期为,其中m是振子的质量，K是与弹簧的劲度系数有关的常数，当只有A物体振动时，测得其振动周期为T1，将待测物体Q固定在A上后，测得振动周期为T2，则待测物体的质量为_，如果这种装置与天平都在太空站中使用，则（ ）第12题图QAPA.天平仍可以用来测质量，这种装置不能用来测质量B.这种装置仍可以用来测质量, 天平不能用来测质量C.这种装置和天平都可以用来测质量D.这种装置和天平都不

6、能用来测质量7. 在用单摆测重力加速度的实验中：ABLT2 x1x2y1y20（a）应注意，实验时必须控制摆角在 以内，并且要让单摆在 内摆动；测量单摆周期时，等单摆自由振动几次之后，从摆球经过 位置时开始计时，因为这时摆球的速度 ，可以减小误差。（b）某同学测出不同摆长时对应的周期T，作出LT2图线，如图所示，再利用图线上任两点A、B的坐标（x1，y1）、（x2，y2），可求得g= 。若该同学测摆长时漏加了小球半径，而其它测量、计算均无误，也不考虑实验误差，则以上述方法算得的g值和真实值相比是 的（填偏大、偏小或不变）。8. 在用单摆测重力加速度的实验中，测得单摆摆角小于5°时，完

7、成n次全振动时间为t，用毫米刻度尺测得摆线长为l，用螺旋测微器测得摆球直径为d.(1)测得重力加速度的表达式为g=_.(2)螺旋测微器的系数如图所示，摆球直径d=_.(3)实验中某学生所测g值偏大，其原因不能是_.A.实验室离海平面太高B.摆球太重C.测出n次全振动时间为t，误作为(n+1)次全振动时间进行计算D.以摆线长与摆球直径之和作为摆长来计算.9. A.摆球质量过大B.单摆振动时振幅较小（2）若单摆是一个秒摆.将此摆移到月球上.（g月=1/6g地）.其周期是 （3）实验中游标尺（50分度）和秒表的读数如图.分别是 mm. s。10. 伽利略曾提出和解决这样一个问题：一根细绳挂在又高又暗

8、的城堡中，我们看不见它的上端，只能看见它的下端，问可用什么方法测出细绳的长度？请写出实验步骤和计算式。11. “利用单摆测重力加速度”的实验中，测得单摆的摆角小于5°完成n次全振动的时间是为t,用毫米刻度尺测得摆线为L，用螺旋测微器测得摆球的直径为d.用上述物理量的符号写出求重力加速度的一般表达形式g=_.从图7可知,摆球直径d的读数为_mm.实验中有个同学发现他测得的重力加速度的值总是偏大,其原因可能是下述中的_.A.悬点未固定紧,振动中出现松动,使摆线谱增长了B.单摆所用的摆球质量太大C.把n次全振动的时间误作(n+1)次全振动的时间以摆线长作为摆长来计算12. 某班同学分组利用

9、手头现有的各类线、摆球（直径约为2cm左右）等材料研究摆的运动，一组是先测量了摆的运动周期，然后利用单摆周期公式计算得到L0；另一组是用刻度尺测量得到的线的长度L，两组数据记录如下表所示：L0/cm54.158.063.767.374.578.182.986.589.291.494.498.6L/cm53.056.862.466.269.576.881.682.088.190.289.197.5（1）比较此表的相关数据，可以发现：每次测得的L0 与L值，始终存在L0 L情况；其中大部分相对应的数据相差不大，产生这一差异的主要原因是 （2）表格中少数相对应的数据差异较大，出现这一结果的原因可能是

10、 ， （3）由此，我们可以推断要使L0 与L很接近，这个摆和摆的运动应满足 的条件。13. 一组同学在做“用单摆测定重力加速度”的实验中，用正确的操作方法，测定了6组摆长L和周期T的对应值。为了求出当地的重力加速度g，4位同学提出了4种不同的方法：从测定的6组数据中任意选取1组，用公式g=42L/T 2求出g作为测量值；分别求出6个L值的平均值和6个T值的平均值，用公式g=42/2求出g作为测量值；分别用6组L、T的对应值，用公式g=42L/T 2求出6个对应的g值，再求这6个g的平均值作为测量值；在坐标纸上作出T 2-L图象，从图象中计算出图线的斜率K，根据g=42/K求出g作为测量值。你认

11、为以上4种方法中，错误的是哪一种_ _（填代号即可），其余正确方法中偶然误差最小的是哪一种_ _(填代号即可)。14. (1)在“用单摆测定重力加速度”的实验中，测摆长时，若正确测出悬线长l和摆球直径d,则摆长为 ;测周期时，当摆球经过 位置时开始计时并计数l次，测出经过该位置N次(约60100次)的时间为t,则周期为 。此外,请你从下列器材中选用所需器材，再设计一个实验，粗略测出重力加速度g，并参照示例填写下表（示例的方法不能再用）。A.天平;B.刻度尺;C.弹簧秤;D.电磁打点计时器;E.带夹子的重锤;F.纸带;G.导线若干;H.铁架台;I.低压交流电源;J.低压直流电源;K.小车;L.螺

12、旋测微器;M.斜面（高度可调，粗糙程度均匀）。所选器材（只填器材序号）简述实验方法（不要求写出具体步骤）示例B、D、E、F、G、H、I安装仪器，接通电源，让纸带随重锤竖直下落。用刻度尺测出所需数据，处理数据，得出结果。实验设计(2)在“测定金属的电阻率”实验中，需要测量金属丝的长度和直径。现用最小分度为1 mm的米尺测量金属丝长度，图中箭头所指位置是拉直的金属丝两端在米尺上相对应的位置，测得的金属丝长度为 mm。在测量金属丝直径时，如果受条件限制，身边只有米尺1把和圆柱形铅笔1支。如何较准确地测量金属丝的直径？请简述测量方法： 15. 一位同学用单摆做测量重力加速度的实验，他将摆球挂起后，进行

13、了下列步骤：A.测摆长L：用米尺量出摆线的长度B.测周期T：将摆球拉起，然后放开，在摆球某次通过最低点时，按秒表开始计时，并记数为1，直到摆球第60次通过最低点时，按秒表停止计时，读出这段时间t，算出单摆的周期C.将测量得到的L和T代入单摆的周期公式，算出g将它作为实验的最后结果写入报告中去。指出上面步骤中遗漏或错误的地方，写出该步骤的字母，并加以改正。（不要求进行误差计算） 16. （1）在做“用单摆测定重力加速度”的实验中，有人提出以下几点建议；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

14、停止计时，用此时间间隔作为单摆振动的周期其中对高测量结果精确度有利的是_。（2）有一电流表，量程为1mA，内阻r1约为100。要求测量其内阻。可选用器材有，电阻器R0，最大阻值为99999.9；滑动变阻器甲，最大阻值为10k；滑动变阻器乙，最大阻值为2k；电源E1，电动势约为2V，内阻不计；电源E2，电动势约为6V，内阻不计；开关2个，导线若干。采用的测量电路图如图所示，实验步骤如下：a.断开S1和S2，将R调到最大；b.合上S1调节R使 满偏；c.合上S2，调节R1使 半偏，此时可以认为 的内阻rgR1，试问：（）在上述可供选择的器材中，可变电阻R1应该选择_；为了使测量尽量精确，可变电阻R

15、应该选择_；电源E应该选择_。（）认为内阻rgR1，此结果与rg的真实值相比_。（填“偏大”、“偏小”或“相等”）17. 一个学生利用单摆做测定重力加速度的实验，他的具体做法如下：（1）取一根丝线，一端穿过摆球的小孔，然后打一个结，另一端缠绕在细铁棒上；（2）用米尺量得的丝线长20cm作为摆长；（3）将摆球向一侧偏离15°后放开摆球；（4）在放开摆球的同时开始计时；（5）记下摆球完成一次全振动的时间作为周期T；（6）把所得的为数据代入公式g=42l/T2即可；请对学生的实验作出评价意见。指出其中存在的问题（1） （2） （3） （4） （5） （6） 18. 下列有关高中物理学生实验

16、的描述中，正确的是 A.“验证机械能守恒定律”实验中，不需要用天平测出下落重锤的质量B.电火花打点计时器和电磁打点计时器均在46V交流电压下工作，当频率为5HZ时，每隔0.02s打一次点C.“用单摆测定重力加速度”实验中，对秒表读数时漏掉了小刻度盘（分针）的数字，将导致重力加速度的测量值比实际值偏大D.“验证动量守恒定律”实验中，在白纸上记下重垂线所指的位置O后，不小心将白纸和复写纸同时向右移动了少许，继续实验，得到小球在白纸上落点的平均位置ABC（如图）。白纸的移动对实验结果没有影响请从以下器材中选取适当仪器设计一个电路，要求仅用此电路既能测量待测电阻Rx的阻值（约500），又能测量电源E的

17、电动势。a.待测定值电阻Rx：阻值约500b.滑动变阻器R1：总阻值1000c.电阻箱R2：最大阻值999.9d.电阻箱R3：最大阻值99.99e.电流表G：量程3mA，内阻约50f.电源E：电动势约为3V，内阻很小但不可忽略g.开关及导线若干实验中应选取的器材有： （填写器材前面的字母序号）请在虚线框中画出实验电路图在测出电阻Rx的值后（记为Rx），再利用此电路测量电源E的电动势。还需要测量的物理量有 用所测的物理量表示电源E的电动势为 参考答案（仅供参考）三.实验题答案:1. （1）（5分）96（2）（5分）6.86或6.88（3）（7分）分压电路。选0.6A量程，选15V量程。内接、外接

18、都可以。（图略）评分标准：连成限流电路不给分。或量程选错扣3分，两个量程都选错扣5分。2. 87.60cm; 75.20cm; 1.88s3. 3 9.74m/s24. (1)线不应缠绕在铁杆上，这样会使悬点不固定，摆长变化.(2)摆线过短，要求Ld(摆球直径)，一般取1m左右.(3)偏角太大，一般不超过10°.(4)应从摆球通过平衡位置开始计时，以减小误差. (5)应取全振动30次左右的时间t，由求周期.(6)重复几次实验，求g的平均值.5. BCDF偏小用图像法：直线斜率或公式计算： 由公式 联立得：6. 7. 5°、同一竖直平面内、最低、最大，、不变8. (1)g=4

19、2n2(L+)/t2 (2)9.96mm (3)C、D9. （1）D （2） 2s （3）52.12mm 75.2s10. （6分）在细绳的下端固定一金属球做成一个单摆（1分）让单摆在竖直平面内作小角度摆动，从平衡位置开始计时，测量振动n（3050）次所需时间t，算出周期T=（2分）从资料上查到当地的重力加速度g（1分）根据单摆周期公式T=2可测出摆长即绳长=（2分）。11. ；5.980（±0.002）；C T12. (1).大于 忽略了摆球的半径 (2).线太粗、摆角或振幅太大、线的质量太大、线太短（至少写出两个原因）(3).细线长度远大于摆球直径、摆可看做一质点（线的质量忽略或摆动角度要小于100）13. 错误的是，因为L和T之间不是一次函数的关系。偶然误差最小的是，因为偶然误差总是有时偏大有时偏小。而描点后画线时要求尽可能多的点在该直线上，其余点尽可能均衡地分布在该直线两侧，实际上是把偶然误差减小到最小了。14. (1)(2分); 平衡(2分);(3分);所选器材简述实验方法实验设计A、C、E用弹簧秤称出带夹子重锤的重力大小G,再用天平测出其质量m,则g=G/m。或实验设计B、D、F、G、I、K、M安装仪器，接通电源，让纸带随小车一起沿斜面下滑。用刻度尺