Question

（1）某同学做“用单摆测重力加速度”实验．
①用游标卡尺测量摆球直径d，把摆球用细线悬挂在铁架台上，用米尺测量出悬线长度l．某次测量摆球直径时游标卡尺示数部分如图所示，则摆球直径为d=______cm．

②在小钢球某次通过平衡位置时开始计时，并将这次通过平衡位置时记为0，数出以后小钢球通过平衡位置的次数为n，用停表记下所用的时间为t．请根据他的计数方法写出单摆周期的表达式：______．
③用上面的测量数据计算重力加速度的表达式为g=______．
（2）某同学用图甲所示的电路测绘额定电压为3.0V的小灯泡伏安特性图线，并研究小灯泡实际功率及灯丝温度等问题．
①根据电路图，将图乙中的实验仪器连成完整的实验电路．
②连好电路后，开关闭合前，图甲中滑动变阻器R的滑片应置于______（填“a端”、“b端”或“ab正中间”）．
③闭合开关，向b端调节滑动变阻器R的滑片，发现“电流表的示数为零，电压表的示数逐渐增大”，则分析电路的可能故障为______．
    A．小灯泡短路       B．小灯泡断路          C．电流表断路               D．滑动变阻器断路
④排除故障后，该同学完成了实验．根据实验数据，画出的小灯泡I--U图线如图．形成图中小灯泡伏安特性图线是曲线的原因为______．
⑤根据I--U图线，可确定小灯泡在电压为2.0V时实际功率为______．（保留两位有效数字）．

⑥已知小灯泡灯丝在27℃时电阻是1.5Ω，并且小灯泡灯丝电阻值与灯丝温度的关系为R=k（273+t），k为比例常数．
根据I--U图线，估算该灯泡正常工作时灯丝的温度约为______°C．

Answer 1

【答案】分析：（1）主尺与游标尺示数之和是游标卡尺的示数；根据题意求出单摆的周期与摆长，应用单摆周期公式求出重力加速度表达式．
（2））①根据实物图画电路图，确定电流表的内外接和滑动变阻器的接法．
②分压电路闭合开关前滑片应在分得的电压最小处．
③根据电路故障现象分析电路故障原因．
④分析图象特点，根据欧姆定律分析答题．
⑤根据I-U图线确定电压为2.0V时的电流，通过P=UI求出小灯泡的实际功率．
⑥根据小灯泡灯丝在27℃时的电阻是6.0Ω，通过小灯泡灯丝电阻值 R 与灯丝温度 t 的关系为 R=k （ 273+t ），得出比例系数，再根据I-U 图线，估算该灯泡正常工作时的电阻，从而求出此时的温度．
解答：解：（1）①由图示游标卡尺可知，摆球的直径d=2.2cm+6×0.1mm=2.26cm；
②由实验步骤可知，单摆的周期T==；
③单摆摆长L=l+，由单摆的周期公式T=2π可知，
重力加速度g==；
（2）（2）①从实物图可以看成，电流表采用外接法，滑动变阻器采用的是分压式接法，根据要求作出电路图，如图所示．
②由电路图可知，闭合开关前，滑片应置于a端，此时分压电路分压最小．
③若灯泡短路、电流表和滑动变阻器断路，则电压表的读数均为零，故ACD错误，如果灯泡断路，则电压表与电流表组成分压电路，向b端调节滑动变阻器R的滑片，发现“电流表的示数为零，电压表的示数逐渐增大，故电路故障是灯泡断路，故选B．
④因为灯丝电阻受温度影响，随温度升高而增大，因此小灯泡伏安特性图线是曲线．
⑤从I-U图线可知，电压为2.0V时，电流为0.39A，则P=UI=2×0.39=0.78W．
⑥小灯泡灯丝在27℃时的电阻是1.5Ω，根据 R=k （ 273+t ）得，k=0.005Ω/°C．
由图象可知，灯泡额定电压3V对应的电流为0.48A，当灯泡正常工作时电阻R_L==6.25Ω
则t=-273=-273=977℃．
故答案为：（1）①2.26；②T=；③；
（2）①电路图如图所示；②a端；③B；④灯丝的电阻随温度的升度而增大；⑤0.78；⑥977．
点评：（1）要掌握游标卡尺的读数方法，熟练应用单摆周期公式即可正确解题．
（2）本题考查了描绘小灯泡伏安特性图线实验中的实验原理图、数据处理等操作，尤其是结合图线进行数据处理的能力是考查的重点，在平时中要加强训练．