Question

17．某興趣小組利用自由落體運動測定重力加速度，實驗裝置如圖．傾斜的球槽中放有若干個小鐵球，閉合開關(guān)K，電磁鐵吸住第1個小球． 手動敲擊彈性金屬片M，M與觸頭瞬間分開，第1個小球開始下落，M迅速恢復，電磁鐵又吸住第2個小球． 當?shù)?個小球撞擊M時，M與觸頭分開，第2個小球開始下落…． 這樣，就可測出多個小球下落的總時間．
（1）在實驗中，下列做法正確的有BD
A．電路中的電源只能選用交流電源
B．實驗前應將M調(diào)整到電磁鐵的正下方
C．用直尺測量電磁鐵下端到M的豎直距離作為小球下落的高度
D．手動敲擊M的同時按下秒表開始計時
（2）實驗測得小球下落的高度H=1.980m，10個小球下落的總時間T=6.5s． 可求出重力加速度g=9.4m/s²． （結(jié)果保留兩位有效數(shù)字）
（3）某同學考慮到電磁鐵在每次斷電后需要時間△t磁性才消失，因此，每個小球的實際下落時間與它的測量時間相差△t，這導致實驗誤差． 為此，他分別取高度H₁ 和H₂，測量n個小球下落的總時間T₁和T₂． 他是否可以利用這兩組數(shù)據(jù)消除△t對實驗結(jié)果的影響？請推導說明．

Answer 1

分析 （1）首先要明確電路結(jié)構(gòu)、實驗原理即可正確解答；
（2）根據(jù)自由落體運動規(guī)律h=$\frac{1}{2}$gt²可以求出重力加速度大小；
（3）根據(jù)自由落體運動規(guī)律結(jié)合數(shù)學知識可正確求解；

解答 解：（1）A、M與觸頭接觸期間，電磁鐵應保持磁性存在，故電源用直流電源和交流電源均可，故A錯誤；
B、實驗中要通過小球撞擊M斷開電路來釋放下一小球，故M必須在電磁鐵正下方，故B正確；
C、小球下落的高度應為電磁鐵下端到M的豎直距離減去小球直徑，故C錯誤；
D、手敲擊M瞬間，小球l即開始下落，故應同時開始計時，故D正確．
故答案為：BD．
（2）一個小球下落的時間為：$t=\frac{{t}_{總}}{n}=\frac{6.5}{10}s=0.65s$，
根據(jù)自由落體運動規(guī)律H=$\frac{1}{2}g{t}^{2}$，可得g=$\frac{2H}{{t}^{2}}=\frac{2×1.980}{0.6{5}^{2}}$=9.4m/s²．
（3）由${H}_{1}=\frac{1}{2}g（\frac{{T}_{1}}{n}-△t）^{2}$和${H}_{2}=\frac{1}{2}g（\frac{{T}_{2}}{n}-△t）^{2}$，
可得g=$\frac{2{n}^{2}（\sqrt{{H}_{1}}-\sqrt{{H}_{2}}）^{2}}{（{T}_{1}-{T}_{2}）^{2}}$，因此可以消去△t的影響．
故答案為：（1）BD，（2）9.4，（3）可以利用這兩組數(shù)據(jù)消除△t對實驗結(jié)果的影響．

點評 對于實驗問題一定要明確實驗原理，并且親自動手實驗，熟練應用所學基本規(guī)律解決實驗問題．