题文
(1)某同学在探究影响单摆周期的因素时有如下操作,请判断是否恰当(填“是”或“否”).
①把单摆从平衡位置拉开约5°释放;______
②在摆球经过最低点时启动秒表计时;______
③把秒表记录摆球一次全振动的时间作为周期.______
该同学改进测量方法后,得到的部分测量数据见表.
用螺旋测微器测量其中 一个摆球直径的示数见图1.该球的直径为______mm.根据表中数据可以初步判断单摆周期随______的增大而增大
(2)硅光电池是一种可将光能转换为电能的器件.某同学用图2所示电路探究硅光电池的路端电压U与总电流I的关系.图中R0为已知定值电阻,电压表视为理想电压表.
①请根据图2,用笔画线代替导线将图3中的实验器材连接成实验电路.
②若电压表V2的读数为U0,则I=______mA;
③实验一:用一定强度的光照射硅光电池,调节滑动变阻器,通过测量得到该电池的U-I曲线a.见图4,由此可知电池内阻______ (填“是”或“不是”)常数,短路电流为______mA,电动势为______V.
④实验二:减小实验一中光的强度,重复实验,测得U-I曲线b,见图4.当滑动变阻器的电阻为某值时,若实验一中的路端电压为1.5V.则实验二中外电路消耗的电功率为______mW(计算结果保留两位有效数字).

题型:未知 难度:其他题型
答案
(1)单摆作简谐运动要求摆角小,单摆从平衡位置拉开约5°释放;因为最低点位置固定,小球经过最低点时,相同的空间尺雨误差,产生的时间误差较小.所以在最低点启动秒表计时;摆球一次全振动的时间太短、误差大,应采用累积法测多个周期的时间求平均值;表中数据可以初步判断单摆周期随摆长的增大而增大.
(2)①见图;
②根据欧姆定律可知I=U0R0;
③路端电压U=E-Ir,若r为常数、则U-I图为一条不过原点的直线,由曲线a可知电池内阻不是常数;
当U=0时的电流为短路电流、约为I=295μA=0.295mA;
当电流I=0时路端电压等于电源电动势E、约为2.67V;
④实验一中的路端电压为U1=1.5V时电路中电流为I1=0.21mA,连接a中点(0.21mA、1.5V)和坐标原点,此直线外电路电阻(此时电阻不变)的U-I图,和图线b的交点为实验二中的路端电压和电路电流.
如图,电流和电压分别为I=97μA、U=0.7V,则外电路消耗功率为P=UI=0.068 mW.
故本题答案是:
(1)①是,②是,③否,20.685,摆长
(2)①见上图
②U0R0
③不是,0.295,2.67
④0.065
解析
U0R0
考点
据考高分专家说,试题“(1)某同学在探究影响单摆周期的因素时有.....”主要考查你对 [实验:探究单摆周期与摆长的关系 ]考点的理解。
实验:探究单摆周期与摆长的关系
探究单摆周期与摆长的关系:
实验目的:
1、探究单摆周期与摆长的关系。
2、能正确熟练地使用秒表。
实验原理:
测量摆长和摆的周期,得到一组数据;改变摆长,再得到几组数据。从中可以找出周期与摆长的关系。
实验器材:
带孔小钢球一个、细丝线一条(长约1 m)、毫米刻度尺一把、秒表、游标卡尺、带铁夹的铁架台。
实验步骤:
1、做单摆:取约1 m长的细丝线穿过带孔的小钢球,并打一个比小孔大一些的结,然后把线的另一端用铁夹固定在铁架台上,并把铁架台放在实验桌边,使铁夹伸到桌面以外,让摆球自然下垂;
2、测摆长:用米尺量出摆线长l(精确到毫米),用游标卡尺测出小球直径D(也精确到毫米),则单摆的摆长l′=l+![]()
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3、测周期:将单摆从平衡位置拉开一个角度(小于10°),然后释放小球,记下单摆做30次~50次全振动的总时间,算出平均每一次全振动的时间,即为单摆的振动周期。反复测量三次,再算出测得周期数值的平均值;
4、改变摆长,重做几次实验。
数据处理:
1、先通过数据分析,对周期T与摆长l的定量关系做出猜测,例如可能是T∝l、T∝l2,或者
;
2、建立直角坐标系,用纵坐标表示周期T,横坐标表示l(或l2、![]()
、![]()
等),作出图象。如果这样作出的图象确实是一条直线,说明T∝l(或T∝l2、![]()
等)。
注意事项:
1、选择材料时应选择细、轻又不易伸长的线,长度一般在1m左右,小球应选用密度较大的金属球,直径应较小,最好不超过2 cm。
2、单摆悬线的上端不可随意卷在铁夹的杆上,应夹紧在铁夹中,以免摆动时发生摆线下滑、摆长改变的现象。
3、注意摆动时控制摆线偏离竖直方向不超过10°,可通过估算振幅的办法掌握。
4、摆球振动时,要使之保持在同一个竖直平面内,不要形成圆锥摆。
5、计算单摆的振动次数时,应从摆球通过最低位置时开始计时,为便于计时,可在摆球平衡位置的正下方作一标记。以后摆球每次从同一方向通过最低位置时进行计数,且在数“零”的同时按下秒表,开始计时计数。
误差分析:
1、系统误差
主要来源于单摆模型本身是否符合要求。即:悬点是否固定,摆球是否可看做质点,球、线是否符合要求,摆动是圆锥摆还是在同一竖直平面内振动以及测量哪段长度作为摆长等。只要注意了上面这些问题,就可以使系统误差减小到远小于偶然误差而达到忽略不计的程度。
2、偶然误差
主要来自时间(即单摆周期)的测量上。因此,要注意测准时间(周期)。要从摆球通过平衡位置开始计时,并采用倒计时计数的方法,即4,3,2,1,0,1,2,…在数“零”的同时按下秒表开始计时。不能多计或漏计振动次数。为了减小偶然误差,应进行多次测量后取平均值。



