Question

（1）某同學利用驗證機械能守恒定律的實驗裝置來側定當地的重力加速度．該同學在通過實驗得到的紙帶上選取6個點，如題22圖1所示，每兩個相鄰點的時間間隔均為T，其中點A、B、C相鄰，點D、E、F相鄰，在點A之前、點C和點D之間還有若干不清晰的點．若測得點A、C之間的距離為S₁，點D、F之間的距離為S₂，點B、E之間的距離為S₃，則：①打點E時物體速度的表達式是v_E=______；
②重力加速度的表達式是g=______．
（ 2 ）研究小燈泡的伏安特性曲線，進行了以下操作：
①用多用電表的歐姆檔測某一額定電壓為3V的小燈泡的電阻，選擇開關置于“×l”倍率檔位時，讀數情況如圖2所示，則小燈泡的電阻R_L=______Ω；接著再用該電表測量阻值約1.8kΩ的電阻的阻值，則選擇開關應該置于______倍率檔位；換檔后，在測電阻之前，應該先______．
②在描繪該小燈泡的伏安特性曲線時，將 ①中的小燈泡接入如圖3所示的電路進行實驗，得到如下表的數據，請在所給的坐標系中描繪出小燈泡的伏安特性曲線．

③若將該小燈泡直接接到電動勢E=3V，內阻r=10Ω的電源兩端，則該燈泡實際消耗的功率P=______ W．（保留2位有效數字）

Answer 1

【答案】分析：（1）紙帶法實驗中，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瞬時速度，從而求出動能．根據機械能守恒定律求出重力加速度的表達式；
（2）換檔后要電路變化了要重新進行歐姆調零．再測量讀數，讀數要乘以倍率．用描點法作出圖象．
解答：解：（1）①根據瞬時速度等于平均速度得：v_E=，v_B=
②物體做自由落體運動，機械能守恒，則有：
mgS₃=-
解得：g=
（2）①圖示讀數為：4.0×1=4.0Ω，測量阻值約1.8kΩ的電阻的阻值時，選擇開關應該置于×100檔，換檔后要電路變化了要重新進行歐姆調零．
②將表中數據描點后用平滑的曲線連接即可，圖象如圖所示：
③畫出電源的U-I曲線，與小燈泡伏安曲線的交點對應的電壓和電流即為此時小燈泡的實際電壓與電流，根據P=UI即可求得實際功率；
根據閉合電路歐姆定律得：U=E-Ir，則有U=3-10I，畫出U-I圖象如圖所示，
交點對應的電壓與電流即為小燈泡此時的實際電壓與電流，所以小燈泡兩端電壓為1.3V，電流I=O.17A，
所以實際功率為：P=UI=1.3×0.17W=0.22W
故答案為：（1）①；②；（2）①4.0Ω，×100，歐姆調零；②如題所示；③0.22
點評：（1）紙帶問題的處理時力學實驗中常見的問題．我們可以紙帶法實驗中，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瞬時速度和加速度．
（2）學會多用電表的使用，能根據實驗數據用描點法作圖．