Question

（1）①在做“用單擺測定重力加速度”的實驗時，已知擺球直徑為2.00cm，讓刻度尺的零刻線對準(zhǔn)擺線的懸點，擺線豎直下垂，如圖1，則單擺擺長是

 

m；某次實驗測定40次全振動的時間如圖中秒表所示，則單擺周期是

 

s．
②某同學(xué)用如圖2所示的裝置測定當(dāng)?shù)氐闹亓�加速度，紙帶上的點為計時器的打點，計時器所用的電源為220V，50Hz的交流電，由紙帶所示數(shù)據(jù)可算出實驗時的加速度為

 

 m/s²．當(dāng)?shù)氐闹亓�加速度�?shù)值為9.8m/s²，請列出測量值與當(dāng)?shù)刂亓�加速度的值有差異的一個原因

 

．
（2）電源的輸出功率P跟外電路的電阻R有關(guān)．如圖3所示，是研究它們關(guān)系的實驗電路．為了便于進行實驗和保護蓄電池，給蓄電池串聯(lián)了一個定值電阻R₀，把它們一起看作新電源（圖中虛線框內(nèi)部分）．新電源的內(nèi)電阻就是蓄電池的內(nèi)電阻和定值電阻R₀之和，用r表示，電源的電動勢用E表示．
①寫出新電源的輸出功率P跟E、r、R的關(guān)系式：

 

．
（安培表、伏特表看作理想電表）．
②在實物圖4中按電路圖畫出連線，組成實驗電路．
③表中給出了6組實驗數(shù)據(jù)，根據(jù)這些數(shù)據(jù)，在方格紙中畫出P-R關(guān)系圖線5．根據(jù)圖線可知，新電源輸出功率的最大值約是

 

W，當(dāng)時對應(yīng)的外電阻約是

 

．

U（V）	3.5	3.0	2.5	2.0	1.5	1.0
I（A）	0.2	0.3	0.4	0.5	0.6	0.7

Answer 1

分析：（1）①擺長是選點到球心的距離．秒表的讀數(shù)等于小盤讀數(shù)加上大盤讀數(shù)．
②解決實驗問題首先要掌握該實驗原理，了解實驗的儀器、操作步驟和數(shù)據(jù)處理以及注意事項．
紙帶實驗中，若紙帶勻變速直線運動，測得紙帶上的點間距，利用勻變速直線運動的推論，可計算出打出某點時紙帶運動的加速度．
（2）根據(jù)閉合電路歐姆定律求出電流，電源的輸出功率P=I²R，按照電路圖連接實物圖，算出新電源的輸出功率與電阻R的關(guān)系計算結(jié)果如下表，描點作圖如右圖所示．由圖可知，新電源的輸出功率最大值比1.0W稍大，從圖中讀出R值．

解答：解：（1）①單擺的擺長是選點到球心的距離，所以擺長為0.8840-0.01=0.8740m．
秒表小盤讀數(shù)為60s，大盤讀數(shù)為15.2s，所以秒表讀數(shù)為75.2s．所以單擺的周期為T=

t

n

=

75.2

40

=1.88s
②根據(jù)運動學(xué)公式得：△x=at²，
g=

x78-x23

t2

=9.4m/s²．
測量值與當(dāng)?shù)刂亓�加速度的值有差異的一個原因是紙帶和打點計時器間的摩擦阻力、空氣阻力．
（2）①電源的輸出功率P=I2R，I=

E

R+r

，所以P=

E2R

(R+r)2

；
②實物連線如圖所示；
③新電源的輸出功率與電阻R的關(guān)系計算結(jié)果如下表，描點作圖如右圖所示．由圖可知，新電源的輸出功率最大值比1.0W稍大，約在1.0-1.02W之間，
對應(yīng)的電阻約R=5Ω

P/W	0.70	0.90	1.0		1.0	0.90	0.7
R/Ω	17.5	10.0	6.25		4.00	2.50	1.43

故答案為：（1）①0.8740、1.88；
②9.4   存在空氣阻力或摩擦阻力
（2）①P=

E2R

(R+r)2

；②如圖所示；③（1.0-1.1）；5Ω；

點評：知道米尺、秒表的讀數(shù)方法，紙帶問題的處理時力學(xué)實驗中常見的問題，計算過程中要注意單位的換算和有效數(shù)字的保留．電學(xué)實驗要求同學(xué)們能根據(jù)實驗電路圖連接實物圖，能運用閉合電路歐姆定律及功率公式進行有關(guān)計算，難度適中．