Question

（1）某同學(xué)在探究影響單擺周期的因素時(shí)有如下操作，請(qǐng)判斷是否恰當(dāng)（填“是”或“否”）．
①把單擺從平衡位置拉開(kāi)約5°釋放；

 

②在擺球經(jīng)過(guò)最低點(diǎn)時(shí)啟動(dòng)秒表計(jì)時(shí)；

 

③把秒表記錄擺球一次全振動(dòng)的時(shí)間作為周期．

 

該同學(xué)改進(jìn)測(cè)量方法后，得到的部分測(cè)量數(shù)據(jù)見(jiàn)表．
用螺旋測(cè)微器測(cè)量其中 一個(gè)擺球直徑的示數(shù)見(jiàn)圖1．該球的直徑為

 

mm．根據(jù)表中數(shù)據(jù)可以初步判斷單擺周期隨

 

的增大而增大
（2）硅光電池是一種可將光能轉(zhuǎn)換為電能的器件．某同學(xué)用圖2所示電路探究硅光電池的路端電壓U與總電流I的關(guān)系．圖中R₀為已知定值電阻，電壓表視為理想電壓表．
①請(qǐng)根據(jù)圖2，用筆畫(huà)線代替導(dǎo)線將圖3中的實(shí)驗(yàn)器材連接成實(shí)驗(yàn)電路．
②若電壓表V₂的讀數(shù)為U₀，則I=

 

mA；
③實(shí)驗(yàn)一：用一定強(qiáng)度的光照射硅光電池，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器，通過(guò)測(cè)量得到該電池的U-I曲線a．見(jiàn)圖4，由此可知電池內(nèi)阻

 

 （填“是”或“不是”）常數(shù)，短路電流為

 

mA，電動(dòng)勢(shì)為

 

V．
④實(shí)驗(yàn)二：減小實(shí)驗(yàn)一中光的強(qiáng)度，重復(fù)實(shí)驗(yàn)，測(cè)得U-I曲線b，見(jiàn)圖4．當(dāng)滑動(dòng)變阻器的電阻為某值時(shí)，若實(shí)驗(yàn)一中的路端電壓為1.5V．則實(shí)驗(yàn)二中外電路消耗的電功率為

 

mW（計(jì)算結(jié)果保留兩位有效數(shù)字）．

Answer 1

分析：（1）根據(jù)實(shí)驗(yàn)要求：小球的偏角α在很�。é粒�5°）時(shí)，小球的振動(dòng)才近似看成簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)．在擺球經(jīng)過(guò)最低點(diǎn)時(shí)開(kāi)始計(jì)時(shí)，產(chǎn)生的時(shí)間誤差較�。�把秒表記錄擺球一次全振動(dòng)的時(shí)間作為周期，誤差較大，應(yīng)采用累積法測(cè)量周期．螺旋測(cè)微器固定刻度最小分度為1mm，可動(dòng)刻度每一分度表示0.01mm，由固定刻度讀出整毫米數(shù)包括半毫米數(shù)，由可動(dòng)刻度讀出毫米的小數(shù)部分．
（2）根據(jù)歐姆定律求出電流表達(dá)式．根據(jù)圖象與兩個(gè)坐標(biāo)軸交點(diǎn)的物理意義求解短路電流和電動(dòng)勢(shì)．由實(shí)驗(yàn)一中的路端電壓為U₁=1.5V讀出此時(shí)電路中電流為I₁，將（I₁，U₁）點(diǎn)與原點(diǎn)連成直線，和圖線b的交點(diǎn)為實(shí)驗(yàn)二中的路端電壓和電路電流，求出功率．

解答：解：
（1）單擺作簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)要求擺角小，單擺從平衡位置拉開(kāi)約5°釋放；因?yàn)樽畹忘c(diǎn)位置固定，小球經(jīng)過(guò)最低點(diǎn)時(shí)，相同的空間尺雨誤差，產(chǎn)生的時(shí)間誤差較�。�所以在最低點(diǎn)啟動(dòng)秒表計(jì)時(shí)；擺球一次全振動(dòng)的時(shí)間太短、誤差大，應(yīng)采用累積法測(cè)多個(gè)周期的時(shí)間求平均值；表中數(shù)據(jù)可以初步判斷單擺周期隨擺長(zhǎng)的增大而增大．
（2）①見(jiàn)圖；
     ②根據(jù)歐姆定律可知I=

U0

R0

；
     ③路端電壓U=E-Ir，若r為常數(shù)、則U-I圖為一條不過(guò)原點(diǎn)的直線，由曲線a可知電池內(nèi)阻不是常數(shù)；
     當(dāng)U=0時(shí)的電流為短路電流、約為I=295μA=0.295mA；
     當(dāng)電流I=0時(shí)路端電壓等于電源電動(dòng)勢(shì)E、約為2.67V；
    ④實(shí)驗(yàn)一中的路端電壓為U₁=1.5V時(shí)電路中電流為I₁=0.21mA，連接a中點(diǎn)（0.21mA、1.5V）和坐標(biāo)原點(diǎn)，此直線外電路電阻（此時(shí)電阻不變）的U-I圖，和圖線b的交點(diǎn)為實(shí)驗(yàn)二中的路端電壓和電路電流．
     如圖，電流和電壓分別為I=97μA、U=0.7V，則外電路消耗功率為P=UI=0.068 mW．
故本題答案是：
（1）①是，②是，③否，20.685，擺長(zhǎng)
（2）①見(jiàn)上圖
     ②

U0

R0

     ③不是，0.295，2.67
     ④0.065

點(diǎn)評(píng)：本題難點(diǎn)在于第（2）問(wèn)中④小問(wèn)，技巧是作出電阻的伏安特性曲線與電源的外特性曲線，兩者的交點(diǎn)即為這電阻接在電源上的工作狀態(tài)．