某同学探究弹簧振子振动周期与质量的关系,实验装置如图(a)…——2023 高考物理第 11 题答案解析

2023_省自主命题(湖南)

2023 湖南 第 11 题 解答题 区分题
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11.

某同学探究弹簧振子振动周期与质量的关系,实验装置如图(a)所示,轻质弹簧上端悬挂在铁架台上,下端挂有钩码,钩码下表面吸附一个小磁铁,其正下方放置智能手机,手机中的磁传感器可以采集磁感应强度实时变化的数据并输出图像,实验步骤如下:


图(a)

(1)测出钩码和小磁铁的总质量m;

(2)在弹簧下端挂上该钩码和小磁铁,使弹簧振子在竖直方向做简谐运动,打开手机的磁传感器软件,此时磁传感器记录的磁感应强度变化周期等于弹簧振子振动周期;

(3)某次采集到的磁感应强度B的大小随时间t变化的图像如图(b)所示,从图中可以算出弹簧振子振动周期T = \_\_\_\_\_\_(用“ <sub>0</sub>t ”表示);


图(b)
(4)改变钩码质量,重复上述步骤;

(5)实验测得数据如下表所示,分析数据可知,弹簧振子振动周期的平方与质量的关系是 \_\_(填“线性的”或“非线性的”);

<table><tr><td>m / kg</td><td>10T / s</td><td>T / s</td><td> $T^2 / s^2$ </td></tr><tr><td>0.015</td><td>2.43</td><td>0.243</td><td>0.059</td></tr><tr><td>0.025</td><td>3.14</td><td>0.314</td><td>0.099</td></tr><tr><td>0.035</td><td>3.72</td><td>0.372</td><td>0.138</td></tr><tr><td>0.045</td><td>4.22</td><td>0.422</td><td>0.178</td></tr><tr><td>0.055</td><td>4.66</td><td>0.466</td><td>0.217</td></tr></table>

⑥设弹簧的劲度系数为k,根据实验结果并结合物理量的单位关系,弹簧振子振动周期的表达式可能是\_ (填正确答案标号);A $2 \pi \sqrt { \frac { m } { k } }$ B $2 \pi { \sqrt { \frac { k } { m } } }$ C $2 \pi { \sqrt { m k } }$ D $2 \pi k \sqrt { m }$

(7)除偶然误差外,写出一条本实验中可能产生误差 原因:的【答案】 ①. $\frac { t _ { 0 } } { 1 0 }$ ②. 线性的 ③. A ④. 空气阻力

参考答案

A

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