Question

（1）某同學想在家里做用單擺測定重力加速度的實驗，但沒有合適的擺球，他找到了一塊大小約為3cm左右，外形不規則的大理石塊代替小球．他設計的實驗步驟是：

A．將石塊用細尼龍線系好，結點為M，將尼龍線的上端固定于O點，如圖1所示
B．用刻度尺測量OM間尼龍線的長度L作為擺長
C．將石塊拉開一個大約α=5⁰的角度，然后由靜止釋放
D．從擺球擺到最高點時開始計時，測出30次全振動的總時間t，由T=t/30得出周期
E．改變OM間尼龍線的長度再做幾次實驗，記下每次相應的L和T
F．求出多次實驗中測得的L和T的平均值，作為計算時使用的數據，代入公式g=(

2π

T

)2L，求出重力加速度g
①該同學以上實驗步驟中有重大錯誤的是

BCF

．
②該同學用OM的長度作為擺長，這樣做引起的系統誤差將使重力加速度的測量值比真實值

偏小

（“偏大”或“偏小”）．
③用什么方法可以解決擺長無法準確測量的困難？
（2）有一個小燈泡上標有“4V，2W“的字樣，現要求用伏安法測量這個燈泡的I-U圖線（如圖2）．現有下列器材供選用：
A?電壓表（O～5V，內阻10kΩ）    B．電壓表（O～IOV；內阻20kΩ）
C?電流表（O～O．3A，內阻1Ω）    D．理想電流表（O～O．6A）
E．滑動變阻器（1kΩ，2A）    F．滑動變阻器（5Ω，2A）
G．學生電源（直流6V），還有開關、導線
①實驗中所用電壓表應選

A

．電流表應選

D

，滑動變阻器應選

F

；（用序號字母表示）
②為了使實驗誤差盡量減小，要求從零開始多取幾組數據，請圖3在方框內畫出滿足買驗要求的電路圖．
③請你根據如圖所示的買驗結果求出小燈泡在2.4V電壓下的實際功率

1.03

 W．（保留兩位有效數字）

Answer 1

分析：（1）①擺長等于懸點到大理石塊的質心的距離；單擺在擺角較小時（小于5°）可看成簡諧運動；在最低點速度最大，此時開始計時誤差最小；不能通過測得物理量的平均值作為計算時使用的數據，應根據各組數據求出重力加速度，再求平均值．
②根據單擺的周期公式和數學知識得到重力加速度與T²-L圖象斜率的關系．由單擺周期公式，求出重力加速度的表達式．
（2）用伏安法測量小燈泡的伏安特性曲線實驗中，電流表和電壓表的選取要根據小燈泡的額定電流和額定電壓來決定，既不能燒表又能較精確讀出數值，一般要求指針在刻度盤的中間位置．

解答：解：（1）①B（擺長應從懸點到大理石塊的質心）；
C（擺角太大，不能看作簡諧運動）；
F（必須先分別求和各組L和T值對應的g，再取所求得的各個g的平均值）；
故錯誤的選項為：BCF；
②OM小于正確擺長，故由周期公式T=2π

l g

可知，所測周期偏小；
③為了減小誤差可以采用圖象法作圖，利用圖象的斜率可以求出重力加速度；
（2）①、因小燈泡標有“4V，2W”的字樣，故電壓表應選A，由I=

P

U

得小燈泡額定電流為0.5A，故電流表應選D，因小燈泡電流從零調，故滑動變阻器應用分壓式接法，應選阻值小的變阻器，故應選E．
②因小燈泡電阻遠小于電壓表內阻，故電流表應用外接法，因要求電流從零調，故滑動變阻器應用分壓式接法，電路圖如圖所示

③由圖可知，當電壓為2.4V時，電流為0.42A，則功率P=UI=2.4×0.43=1.03W；
故答案為；（1）①BCF   ②偏�。�③作圖象法直線斜率（2）①A D F   ②如右圖所示；③1.03

點評：對于實驗要明確實驗的原理和實驗要求，更要注意實驗中的數據分析方法，明確哪種方法更為合理．