Question

（1）如圖甲所示的電路，電源電壓U=2.0V保持不變，R為定值電阻，R=4.0Ω，閉合S后，移動滑動變阻器的滑片P，測出滑片P在a、b、c、d、e五個位置時的電流和電壓值，并將五組數據在U-I圖中描點、連線，得到如圖乙所示的一直線段，縱橫坐標軸上只標出部分坐標．已知a、e是變阻器的兩個端點．回答下列問題：
①開始測量時滑片應該從    （選填a、b、c、d、e）位置開始滑動．
②當滑片在b位置時，電流表指針如圖丙所示，則讀數l_b=    A．
③滑片位于d位置時，滑動變阻器接入電路的電阻值R_d=    Ω
④滑動變阻器的最大阻值是    Ω．
（2）在用伏安法做測定額定電壓為2.5V，電阻約為10Ω的小燈泡L的額定電功率的實驗時，張強小組和李輝小組的實驗電路分別如圖（a）和（b）所示．實驗中張強小組測得的額定功率為0.625W，李輝小組測得的額定功率為0.500W．他們交流時發現，兩組測得的額定電功率并不相同，于是向老師提出問題“為什么兩組測得的電功率不同呢？”老師笑而不答，要他們自己去進一步探究．同學們開始了熱烈的討論：甲同學認為“可能兩只小燈泡的額定功率本來就不同”；乙同學認為“可能是實驗的操作不當引起的”；丙同學認為“可能是測量的讀數不對引起的”；丁同學認為“可能是兩小組所用電表不一致引起的”；戊同學仔細觀察兩組實驗電路，認為“可能是電路不同引起的”．

①以上同學們所做的討論，屬于他們進一步探究過程中的    要素．
②為了確定五位同學的觀點是否正確，兩組同學首先各自仔細檢查了電路接線情況，又重做了實驗，在正確操作和讀數的情況下，測量結果不變，于是他們排除了    兩同學的認為．接著兩組同學仍用自己小組的器材，只是互相用對方電路進行實驗，分別得到了與對方原測量相同的結果，于是他們又排除了另外兩同學的認為．最后他們一至同意    同學認為的可能性最大．
③他們再進一步分析、討論后認為，從理論上講，兩個小組所測定的電功率都不是小燈泡的額定電功率，也不是小燈泡的實際電功率．這是因為實際的電流表的電阻不是    ，實際的電壓表的電阻不是    ．
④最后，他們得到結論：用（a）、（b）兩電路測得的電功率都比燈泡的實際電功率    ；用（a）電路測得的電功率比燈泡的額定電功率    ；用（b）電路測得的電功率比燈泡的額定電功率    ．（選填“較大”或“較小”）

Answer 1

【答案】分析：（1）①首先分析電路，電壓表與滑動變阻器并聯，測量滑動變阻器兩端的電壓，然后分析圖象，開始時電壓表的示數較大，電流值最小，說明滑動變阻器的阻值最大；
②確定電流表的量程和分度值，讀出電流值；
③當滑片位于d位置時，根據圖象可知此時滑動變阻器兩端的電壓值是0.4V，根據串聯電壓的特點可知，定值電阻兩端的電壓為1.6V，再結合串聯電路的特點和歐姆定律的公式得出滑動變阻器接入電路中的電阻值；
④當電壓表的示數最大、電流表示數最小時，滑動變阻器的阻值最大，結合圖象知，此時電壓表兩端的電壓等于1.2V，從而計算出此時R兩端的電壓為2V-1.2V=0.8V，計算出此時電路中的電流，根據R=計算出滑動變阻器此時的阻值即最大阻值；
（2）①掌握探究性實驗的基本步驟：1、提出問題；2、猜想與假設；3、設計實驗；4、進行實驗；5、分析論證；6、得出結論；7、評估交流；
②根據猜想結合題意進行分析，逐個排除；
③掌握電流表和電壓表的電阻特點：電流表的電阻很小，但不等于零；電壓表的電阻很大，但不是無限大；
根據功率公式P=UI分析實際功率的偏差；
根據P_額=U_額I_額判斷額定功率的誤差．
解答：解（1）①從乙圖中可以看出，滑片在從a點滑到e點的過程中，電壓表的示數在逐漸的減小，電路中的電流在逐漸的變大，故說明滑動變阻器接入的電阻值在逐漸的減小，故從滑片從a點開始滑動；
②當滑片位于e點時滑動變阻器接入電路中的電阻值為零，此時電路中的電流達到最大值，即I_最大==0.5A，故電流表的量程應該選擇0～0.6A的．故當滑片位于b位置時，電流的示數可以從電流表的指針所在的位置讀出，指針指在0.2A向右3個小格故示數為：0.2A+0.02A×3=0.26A；
③從圖中獲悉，當滑動變阻器的滑片位于d位置時，電壓表的示數為0.4V，故根據串聯電路的特點可知，定值電阻兩端的電壓為1.6V，然后再根據串聯電路的特點和歐姆定律得出滑動變阻器接入的阻值．具體解答如下：
U=U-U_變=2.0V-0.4V=1.6V；I===0.4A
∵串聯，∴I=I_變=0.4A
R_變===1Ω；
④由題意知，a點的電流值最小，則滑動變阻器的阻值最大；
由圖象知，a點時電壓表的示數為1.2V，則R0兩端的電壓為U′=2.0V-1.2V=0.8V；
則電路中的電流值為I=I′===0.2A；
所以滑動變阻器的阻值R_a===6Ω；
（2）①五位同學根據情況作出猜想，所以這屬于猜想與假設步驟；
②進行實驗時，五位同學進行了正確操作和讀數，發現測得的數據不變，可知乙、丙同學的猜想是錯誤的；
兩組同學仍用自己小組的器材，只是互相用對方電路進行實驗，分別得到了與對方原測量相同的結果，這說明甲丁同學的猜想錯誤，結果不同可能是由電路不同引起的；
③實際的電流表的電阻不是零；
實際的電壓表的電阻不是無限大；
④由a圖知，電壓表的示數等于燈泡的實際電壓，但電流表的示數大于燈泡的實際電流，所以根據P=UI計算出的電功率大于燈泡的實際功率；
電壓表的示數等于燈泡的額定電壓，電流表的示數等于燈泡的額定電流加通過電壓表的電流，大于燈泡的額定電流，所以用（a）電路測得的電功率比燈泡的額定電功率偏大；
由b知，電流表的示數等于燈泡的實際電流，但電壓表的示數大于燈泡的實際電壓，所以根據P=UI計算出的電功率大于燈泡的實際功率；
燈泡與電流表的總電壓等于2.5V，所以燈泡兩端的實際電壓低于額定電壓，則電流表的示數低于燈泡的額定電流，所以此時測得的燈泡的額定功率偏�。�
故答案為：（1）①a；②0.26；③1；④6；（2）①猜想與假設；②乙、丙；戊；③零；無限大；④較大；較大；較小．
點評：此題考查了歐姆定律在串聯電路中的應用，（1）中根據圖象分析出對應的電壓值是解決此題的關鍵；（2）考查了對實驗誤差的分析，有關電壓表（或電流表）外接法和電流表內接法會使電功率的測量值不同，這都是由于電流表和電壓表的內阻引起的，此題誤差的分析應屬于難點．