Question

某同學(xué)用時(shí)間傳感器代替了秒表做“用單擺測(cè)定重力加速度”的實(shí)驗(yàn)，他的設(shè)計(jì)如圖甲所示：長為l的擺線一端固定在鐵架臺(tái)上，另一端連接一質(zhì)量為m，半徑為r的小球，在擺線上緊臨小球套有一小段輕細(xì)擋光管，當(dāng)單擺擺動(dòng)到平衡位置時(shí)，擋光管就能擋住從光源A正對(duì)光敏電阻R₁發(fā)出的細(xì)光束，信號(hào)處理系統(tǒng)就能形成一個(gè)電壓信號(hào)，如圖乙所示，R₂為定值電阻．

①某同學(xué)用10分度的游標(biāo)卡尺測(cè)小球直徑．如圖丙所示，正確的讀數(shù)是

 

mm．
②R₁兩端電壓U與時(shí)間t的關(guān)系如圖乙所示，則用此裝置測(cè)得的重力加速度表達(dá)式為

 

．（用l、r、T₀來表示）
③當(dāng)有光照射R₁時(shí)，信號(hào)處理系統(tǒng)獲得的是

 

．（填“高電壓”或“低電壓”）

Answer 1

分析：考查游標(biāo)卡尺和秒表的讀數(shù)：先讀主尺（只讀整數(shù)），再加上游標(biāo)尺（格數(shù)乘以分度分之一，格數(shù)找對(duì)齊的一個(gè)不估讀），
由單擺周期公式，求出重力加速度的表達(dá)式，根據(jù)重力加速度的表達(dá)式求解．

解答：解：（1）直徑：主尺：20mm，游標(biāo)尺對(duì)齊格數(shù)：4個(gè)格，讀數(shù)：7×0.1mm=0.7mm，
所以直徑為：20.7mm
（2）根據(jù)圖象可以知道小球的周期是2T₀．
根據(jù)單擺的周期公式T=2π

l g

得，g=

4π2l2

T2

．
所以此裝置測(cè)得的重力加速度表達(dá)式為

π2(l+r)

T02

，
（3）當(dāng)有光照射R₁時(shí)，光敏電阻R₁阻值減小，信號(hào)處理系統(tǒng)獲得的是低電壓．
故答案為：①20.7mm
   ②

π2(l+r)

T02

③低電壓

點(diǎn)評(píng)：常用儀器的讀數(shù)要掌握，這是物理實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)．掌握單擺的周期公式，從而求解加速度，擺長、周期等物理量之間的關(guān)系．