Question

（2005?綿陽）（1）如圖甲所示的電路，電源電壓U₀=2.0V保持不變，R₀為定值電阻，R₀=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(shù)據(jù)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

a

（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(shù)l_b=

0.26

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=

1

Ω
④滑動變阻器的最大阻值是

6

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(fā)現(xiàn)，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(shù)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

猜想與假設

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(shù)的情況下，測量結果不變，于是他們排除了

乙、丙

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

戊

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

零

，實際的電壓表的電阻不是

無限大

．
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

較大

；用（a）電路測得的電功率比燈泡的額定電功率

較大

；用（b）電路測得的電功率比燈泡的額定電功率

較小

．（選填“較大”或“較小”）

Answer 1

分析：（1）①首先分析電路，電壓表與滑動變阻器并聯(lián)，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(shù)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(jù)圖象可知此時滑動變阻器兩端的電壓值是0.4V，根據(jù)串聯(lián)電壓的特點可知，定值電阻兩端的電壓為1.6V，再結合串聯(lián)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(shù)最大、電流表示數(shù)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R₀兩端的電壓為2V-1.2V=0.8V，計算出此時電路中的電流，根據(jù)R=

U

I

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(jù)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(jù)功率公式P=UI分析實際功率的偏差；
根據(jù)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(shù)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=

2.0V

4.0Ω

=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(shù)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(shù)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(shù)為0.4V，故根據(jù)串聯(lián)電路的特點可知，定值電阻兩端的電壓為1.6V，然后再根據(jù)串聯(lián)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：
U₀=U-U_變=2.0V-0.4V=1.6V；I₀=

U0

R0

=

1.6V

4.0Ω

=0.4A
∵串聯(lián)，∴I₀=I_變=0.4A
R_變=

U變

I變

=

0.4V

0.4A

=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(shù)為1.2V，則R0兩端的電壓為U₀′=2.0V-1.2V=0.8V；
則電路中的電流值為I=I₀′=

U0′

R0

=

0.8V

4.0Ω

=0.2A；
所以滑動變阻器的阻值R_a=

Ua

I

=

1.2V

0.2A

=6Ω；
（2）①五位同學根據(jù)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(shù)，發(fā)現(xiàn)測得的數(shù)據(jù)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(shù)等于燈泡的實際電壓，但電流表的示數(shù)大于燈泡的實際電流，所以根據(jù)P=UI計算出的電功率大于燈泡的實際功率；
電壓表的示數(shù)等于燈泡的額定電壓，電流表的示數(shù)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(shù)等于燈泡的實際電流，但電壓表的示數(shù)大于燈泡的實際電壓，所以根據(jù)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(shù)低于燈泡的額定電流，所以此時測得的燈泡的額定功率偏小．
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(lián)電路中的應用，（1）中根據(jù)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．