(1)几名学生进行野外考察,登上一山峰后,他们想测出所处位置的重力加速度和高度,于是他们做了如下实验.
①用细线拴好石块P系在树枝上做成一个简易单摆,如图1所示.用随身携带的钢卷尺测出悬点到石块中心的长度L,然后将石块拉开一个小角度,由静止释放石块,使石块开始在竖直平面内摆动,用电子手表测出单摆完成n次全振动所用的时间t.由此可计算出所处位置的重力加速度g=______;
②若已知地球半径为R,海平面的重力加速度为g0,由此计算出他们在山峰上所处位置的高度h=______.(用测量出的物理量和已知量表示)
(2)实验室有一个螺线管电阻值约为60Ω,其绕制螺线管的金属丝的电阻率为ρ.某同学采用如下方法测量螺线管两接线柱之间金属丝的长度,请按要求完成下列问题.
①使用螺旋测微器测量金属丝的直径,示数如图2所示,金属丝的直径d=______m.
②用电流表和电压表测量螺线管的电阻,提供的实验器材实物如图3所示:
A.直流电流表(量程0~50mA,内阻约10Ω);
B.直流电压表(量程0~3V,内阻约3kΩ);
C.直流电源(电动势4V,内阻可不计);
D.滑动变阻器(总阻值10Ω,最大电流1A);
E.开关一个,导线若干条.
为了比较准确地测量金属丝的电阻,要求测量多组数据,在所给的实物图中画出连接导线.
③若电压表的读数为U,电流表的读数为I,金属丝直径为d,金属丝的电阻率为ρ,则由已知量和测得量的符号表示金属丝的长度的计算式为l=______.
(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=
.由单摆的周期公式T=2πt n
解得:g=L g
.4π2n2L t2
②根据万有引力等于重力有:
在地球表面上:G
=mg0…①Mm R2
在山峰上:G
=mg…②Mm (R+h)2
联立①②解得:h=Rt 2πn
-Rg0 L
故答案为:①
,②4π2n2L t2 Rt 2πn
-R.g0 L
(2)①螺旋测微器的固定刻度读数为mm,可动刻度读数为:0.01×26.0mm=0.260mm=0.260×10-3m
②题目中要求多测数据因此滑动变阻器采用分压接法,待测电阻较小,故电流表采用外接法,具体电路图如下所示:
③根据电路图可知金属丝电阻大小为:R=
…①U I
根据电阻定律有:R=ρ
… ②L s
金属丝横截面积为:s=
…③πd2 4
联立①②③解得:L=
.πd2U 4ρI
故答案为:①0.260×10-3;②见答图;③
.πd2U 4ρI