Question

（1）（6分）某實(shí)驗(yàn)小組的同學(xué)準(zhǔn)備在學(xué)校實(shí)驗(yàn)室測(cè)本地重力加速度，同時(shí)驗(yàn)證單擺的周期與擺球的質(zhì)量無(wú)關(guān)．實(shí)驗(yàn)室器材有：鐵架臺(tái)、長(zhǎng)約1m的細(xì)線(xiàn)、刻度尺、天平、砝碼盒里質(zhì)量不等的砝碼多個(gè)（每個(gè)不同質(zhì)量砝碼的重心位置不同）、秒表．實(shí)驗(yàn)小組的同學(xué)用砝碼代替單擺的擺球．
實(shí)驗(yàn)步驟是：
A．選一個(gè)砝碼，記錄該砝碼的質(zhì)量m，用細(xì)線(xiàn)系好砝碼，結(jié)點(diǎn)為P，細(xì)線(xiàn)的上端固定于鐵架臺(tái)鐵夾上的O點(diǎn)；
B． 用刻度尺測(cè)O、P之間細(xì)線(xiàn)的長(zhǎng)度l，測(cè)出P點(diǎn)到砝碼幾何中心的距離d，設(shè)L=l+d；
C．將砝碼拉開(kāi)一個(gè)大約30°的角度，然后由靜止釋放；
D．用秒表測(cè)出50次全振動(dòng)的時(shí)間t，由T=得到周期T；
E．改變O、P之間的細(xì)線(xiàn)的長(zhǎng)度，再測(cè)一次，記下相應(yīng)的L和T；
F．求出兩次測(cè)得的L和T的平均值，作為代入公式g=（）²L計(jì)算使用的數(shù)據(jù)，求得本地重力加速度g；
G．選用不同的砝碼，記錄不同砝碼的質(zhì)量m，測(cè)出使用不同砝碼時(shí)的周期T；看周期T是否由于m不同而不同．
你認(rèn)為以上哪些步驟有錯(cuò)，分別寫(xiě)出步驟前的字母序號(hào)并加以改正？______．
（2）某同學(xué)為了描繪一個(gè)“6V，9W”的小燈泡的伏安特性曲線(xiàn)，并測(cè)出該小燈泡在額定電壓下的準(zhǔn)確電阻值，到實(shí)驗(yàn)室尋找到了一些儀器，規(guī)格及數(shù)量如下：
A．電流表一只（0～3A，內(nèi)阻約為0.5Ω）
B．電壓表一只（0～3V，內(nèi)阻R_V=3kΩ）
C．定值電阻R=4kΩ
D．滑動(dòng)變阻器R₁（0～5Ω，額定電流為0.6A）
E．滑動(dòng)變阻器R₂（0～10Ω，額定電流為3A）
F．9V直流電源一個(gè)
G．開(kāi)關(guān)、導(dǎo)線(xiàn)若干，待測(cè)燈泡一個(gè)
這位同學(xué)利用現(xiàn)有器材，結(jié)合所學(xué)知識(shí)，順利完成了實(shí)驗(yàn)．
①該同學(xué)在實(shí)驗(yàn)中滑動(dòng)變阻器應(yīng)選用是______（填器材序號(hào)字母）；
②請(qǐng)?jiān)谔摼�(xiàn)框中畫(huà)出實(shí)驗(yàn)電路圖．
③按照電路設(shè)計(jì)，測(cè)量小燈泡在額定電壓下的準(zhǔn)確電阻值時(shí)，電壓表的示數(shù)為U，電流表的示數(shù)為I．小燈泡在額定電壓下的準(zhǔn)確電阻值的表達(dá)式是______（物理量均用所給字母表示）

Answer 1

【答案】分析：（1）在學(xué)校實(shí)驗(yàn)室測(cè)本地重力加速度，同時(shí)驗(yàn)證單擺的周期與擺球的質(zhì)量無(wú)關(guān)．注意單擺的擺角不能太大，在5°之內(nèi)，采用多次測(cè)量取平均值，通過(guò)每次測(cè)量的L和T，求出重力加速度，從而求g的平均值．在驗(yàn)證單擺的周期與擺球質(zhì)量是否有關(guān)時(shí)，應(yīng)控制其它量不變．
（2）①兩個(gè)滑動(dòng)變阻器的總阻值都不大，通過(guò)其額定電流的大小選擇合適的滑動(dòng)變阻器．
②測(cè)量電源電流需從零測(cè)起，滑動(dòng)變阻器采用分壓式接法，通過(guò)燈泡電阻的大小分析其是大電阻還是小電阻，從而確定電流表的內(nèi)外接．注意電壓表的量程偏小，需串聯(lián)定值電阻改裝成大量程的電壓表．
③通過(guò)歐姆定律及串并聯(lián)電路的特點(diǎn)，求出通過(guò)燈泡的電流和燈泡兩端的電壓，從而再根據(jù)歐姆定律求出燈泡的電阻．
解答：解：（1）C錯(cuò)誤，因?yàn)閱螖[擺動(dòng)的角度在5°之內(nèi)，單擺的運(yùn)動(dòng)可視為簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)．錯(cuò)在拉開(kāi)的角度太大，拉開(kāi)的角度應(yīng)該不大于5°；
F錯(cuò)誤，通過(guò)多次測(cè)量取平均值，求得是g的平均值，錯(cuò)在不應(yīng)該求L和T的平均值，應(yīng)該分別將L和T代入公式，求出重力加速度g，求g的平均值；
G錯(cuò)誤，判斷單擺的周期是否與質(zhì)量有關(guān)，應(yīng)該控制其它量不變．錯(cuò)在沒(méi)有保證在相同條件下，應(yīng)該保持L相同，測(cè)出使用不同砝碼時(shí)的周期T．
（2）①燈泡的額定電流I=，滑動(dòng)變阻器采用分壓式接法，則通過(guò)滑動(dòng)變阻器的電流會(huì)大于1.5A，滑動(dòng)變阻器R₁的額定電流為0.6A，不安全，所以選用滑動(dòng)變阻器R₂．故選E．
②電壓表的量程為3V，測(cè)量燈泡的電壓量程偏小，需串聯(lián)定值電阻改裝成大量程的電壓表，要測(cè)量燈泡的伏安特性，電壓電流需從零開(kāi)始測(cè)起，所以滑動(dòng)變阻器采用分壓式接法，燈泡在額定電壓下工作的電阻R=，屬于小電阻，電流表采取外接法．電路圖如右圖．
③電壓表的示數(shù)為U，則燈泡兩端的電壓，通過(guò)電壓表的電流，所以通過(guò)燈泡的電流．
根據(jù)歐姆定律得，．
故答案為：（1）C有錯(cuò)，錯(cuò)在拉開(kāi)的角度太大，拉開(kāi)的角度應(yīng)該不大于5°；
F有錯(cuò)，錯(cuò)在不應(yīng)該求L和T的平均值，應(yīng)該分別將L和T代入公式，求出重力加速度g，求g的平均值；
G有錯(cuò)，錯(cuò)在沒(méi)有保證在相同條件下，應(yīng)該保持L相同，測(cè)出使用不同砝碼時(shí)的周期T．
（2）①（1）E
②如圖
③．
點(diǎn)評(píng)：解決本題的關(guān)鍵掌握實(shí)驗(yàn)的原理，知道實(shí)驗(yàn)的注意事項(xiàng)及操作流程，掌握器材選擇的原則．