Question

（1）某同學在探究影響單擺周期的因素時有如下操作，請判斷是否恰當（填“是”或“否”）。

①把單擺從平衡位置拉開約5°釋放；______________

②在擺球經過最低點時啟動秒表計時；______________

③用秒表記錄擺球一次全振動的時間作為周期。______________

該同學改進測量方法后，得到的部分測量數據見表。用螺旋測微器測量其中一個擺球直徑的示數如圖甲，該球的直徑為________mm。根據表中數據可以初步判斷單擺周期隨________的增大而增大。

甲

數據組編號	擺長/mm	擺球質量/g	周期/s
1	999.3	32.2	2.0
2	999.3	16.5	2.0
3	799.2	32.2	1.8
4	799.2	16.5	1.8
5	501.1	32.2	1.4
6	501.1	16.5	1.4

（2）硅光電池是一種可將光能轉換為電能的器件。某同學用圖乙所示電路探究硅光電池的路端電壓U與總電流I的關系。圖中R₀為已知定值電阻，電壓表視為理想電壓表。

乙

丙

①請根據圖乙，用筆畫線代替導線將圖丙中的實驗器材連接成實驗電路。

②若電壓表V₂的讀數為U₀，則I=________________.

③實驗一：用一定強度的光照射硅光電池，調節滑動變阻器，通過測量得到該電池的U-I曲線a，如圖丁。由此可知電池內阻__________（填“是”或“不是”）常數，短路電流為__________mA，電動勢為__________V。

丁

④實驗二：減小實驗一中光的強度，重復實驗，測得U-I曲線b，如圖丁。

當滑動變阻器的電阻為某值時，若實驗一中的路端電壓為1.5 V，則實驗二中外電路消耗的電功率為__________mW（計算結果保留兩位有效數字）。

 

Answer 1

（1）①是 ②是 ③否，20.685（20.683～20.687均正確），擺長

（2）①如圖所示

②

③不是，0.295（0.293～0.297），2.67（2.64～2.68）

④0.065（0.060～0.070）

解析：（1）①由單擺做簡諧運動的條件：擺角θ≤10°知：①正確，填“是”；

②③為減小周期測量的誤差，應從平衡位置即擺球經過最低點開始啟動秒表計時，同時應記錄單擺作n（約30～50）次全振動的時間t，則周期，故②正確，③不恰當（誤差較大），該球直徑D=20.5 mm+18.5×0.01 mm=20.685 mm；由表中數據可知：單擺周期T隨擺長L的增大而增大，與擺球質量無關。

（2）①連實物圖注意：先把表、表放一邊，將主回路連起來即從電源正極出發，到電鍵S，再到R、R₀，回到電源負極，再將表并聯到R₀兩端， 表并聯在R+R₀兩端，如圖所示。

②由部分電路歐姆定律得：。

③U-I圖線斜率的絕對值表示電池內阻，由圖知：圖象斜率在變，故知電池內阻不是常數；圖線的橫軸截距表示短路電流，故短路電流為0.295 mA；圖線的縱軸截距表示電池的電動勢，由圖知：E=2.67 V。

④若實驗一中路端電壓為1.5 V時，由圖線a可知，I=2.15×10^-4 A，即圖中的A點，取坐標原點為O，用直線連結OA，如圖所示，則OA的斜率代表該電路外電阻R_外=R₀+R，為一定值。直線OA交圖線b于B點，B點坐標為（0.68 V，96×10^-6 A），則實驗二中外電路消耗的電功率為P=UI=0.065 mW。