Question

（1）某同学想在家里做用单摆测定重力加速度的实验，但没有合适的摆球，他找到了一块大小约为3cm左右，外形不规则的大理石块代替小球．他设计的实验步骤是：

A．将石块用细尼龙线系好，结点为M，将尼龙线的上端固定于O点，如图1所示
B．用刻度尺测量OM间尼龙线的长度L作为摆长
C．将石块拉开一个大约α=5⁰的角度，然后由静止释放
D．从摆球摆到最高点时开始计时，测出30次全振动的总时间t，由T=t/30得出周期
E．改变OM间尼龙线的长度再做几次实验，记下每次相应的L和T
F．求出多次实验中测得的L和T的平均值，作为计算时使用的数据，代入公式g=(

2π

T

)2L，求出重力加速度g
①该同学以上实验步骤中有重大错误的是

BCF

．
②该同学用OM的长度作为摆长，这样做引起的系统误差将使重力加速度的测量值比真实值

偏小

（“偏大”或“偏小”）．
③用什么方法可以解决摆长无法准确测量的困难？
（2）有一个小灯泡上标有“4V，2W“的字样，现要求用伏安法测量这个灯泡的I-U图线（如图2）．现有下列器材供选用：
A?电压表（O～5V，内阻10kΩ）    B．电压表（O～IOV；内阻20kΩ）
C?电流表（O～O．3A，内阻1Ω）    D．理想电流表（O～O．6A）
E．滑动变阻器（1kΩ，2A）    F．滑动变阻器（5Ω，2A）
G．学生电源（直流6V），还有开关、导线
①实验中所用电压表应选

A

．电流表应选

D

，滑动变阻器应选

F

；（用序号字母表示）
②为了使实验误差尽量减小，要求从零开始多取几组数据，请图3在方框内画出满足买验要求的电路图．
③请你根据如图所示的买验结果求出小灯泡在2.4V电压下的实际功率

1.03

 W．（保留两位有效数字）

Answer 1

分析：（1）①摆长等于悬点到大理石块的质心的距离；单摆在摆角较小时（小于5°）可看成简谐运动；在最低点速度最大，此时开始计时误差最小；不能通过测得物理量的平均值作为计算时使用的数据，应根据各组数据求出重力加速度，再求平均值．
②根据单摆的周期公式和数学知识得到重力加速度与T²-L图象斜率的关系．由单摆周期公式，求出重力加速度的表达式．
（2）用伏安法测量小灯泡的伏安特性曲线实验中，电流表和电压表的选取要根据小灯泡的额定电流和额定电压来决定，既不能烧表又能较精确读出数值，一般要求指针在刻度盘的中间位置．

解答：解：（1）①B（摆长应从悬点到大理石块的质心）；
C（摆角太大，不能看作简谐运动）；
F（必须先分别求和各组L和T值对应的g，再取所求得的各个g的平均值）；
故错误的选项为：BCF；
②OM小于正确摆长，故由周期公式T=2π

l g

可知，所测周期偏小；
③为了减小误差可以采用图象法作图，利用图象的斜率可以求出重力加速度；
（2）①、因小灯泡标有“4V，2W”的字样，故电压表应选A，由I=

P

U

得小灯泡额定电流为0.5A，故电流表应选D，因小灯泡电流从零调，故滑动变阻器应用分压式接法，应选阻值小的变阻器，故应选E．
②因小灯泡电阻远小于电压表内阻，故电流表应用外接法，因要求电流从零调，故滑动变阻器应用分压式接法，电路图如图所示

③由图可知，当电压为2.4V时，电流为0.42A，则功率P=UI=2.4×0.43=1.03W；
故答案为；（1）①BCF   ②偏小．③作图象法直线斜率（2）①A D F   ②如右图所示；③1.03

点评：对于实验要明确实验的原理和实验要求，更要注意实验中的数据分析方法，明确哪种方法更为合理．