Question

某同學用時間傳感器代替了秒表做“用單擺測定重力加速度”的實驗，他的設計如圖甲所示：長為l的擺線一端固定在鐵架臺上，另一端連接一質量為m，半徑為r的小球，在擺線上緊臨小球套有一小段輕細擋光管，當單擺擺動到平衡位置時，擋光管就能擋住從光源A正對光敏電阻R₁發出的細光束，信號處理系統就能形成一個電壓信號，如圖乙所示，R₂為定值電阻．

①某同學用10分度的游標卡尺測小球直徑．如圖丙所示，正確的讀數是

 

mm．
②R₁兩端電壓U與時間t的關系如圖乙所示，則用此裝置測得的重力加速度表達式為

 

．（用l、r、T₀來表示）
③當有光照射R₁時，信號處理系統獲得的是

 

．（填“高電壓”或“低電壓”）

Answer 1

分析：考查游標卡尺和秒表的讀數：先讀主尺（只讀整數），再加上游標尺（格數乘以分度分之一，格數找對齊的一個不估讀），
由單擺周期公式，求出重力加速度的表達式，根據重力加速度的表達式求解．

解答：解：（1）直徑：主尺：20mm，游標尺對齊格數：4個格，讀數：7×0.1mm=0.7mm，
所以直徑為：20.7mm
（2）根據圖象可以知道小球的周期是2T₀．
根據單擺的周期公式T=2π

l g

得，g=

4π2l2

T2

．
所以此裝置測得的重力加速度表達式為

π2(l+r)

T02

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

π2(l+r)

T02

③低電壓

點評：常用儀器的讀數要掌握，這是物理實驗的基礎．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系．