Question

19．小光和小聰同學在實驗室進行“探究導體的電流與電阻的關系”的實驗．

【器材】電源（電壓恒為3 V），電流表、電壓表各一只，開關一個，四個定值電阻（5Ω、10Ω、20Ω、25Ω），兩個滑動變阻器（甲：10Ω 2A；乙：20Ω 1A），導線若干．
【設計并進行實驗】
實驗中兩位同學商定電壓表的示數保持2V不變．
（1）請你為他們選定一個合適的滑動變阻器：乙（選“甲”或“乙”）
（2）如圖1所示，請你用筆畫線代替導線把滑動變阻器正確接入電路中．（要求連入電路的阻值最大）
（3）小光選用5Ω的電阻完成了實驗，記錄相關數據后斷開開關，并保持滑動變阻器的滑片不動．然后選用10Ω的電阻接入該電路，閉合開關，發(fā)現電壓表的示數大于（選“大于”“小于”或“等于”）2V，此時他應該向左移動滑動變阻器的滑片，達到實驗要求，讀取相關數據，完成實驗．
【實驗拓展】
他們又找到一個額定電壓為2.5V的小燈泡，測量這個小燈泡的額定功率．
實驗時，要使小燈泡正常發(fā)光，應移動滑動變阻器的滑片使電壓表的示數為2.5V，此時電流表的示數如圖2甲所示，在電流表讀數方面，小光和小明有了分歧，并且請來了老師幫忙讀數．為此他們獲得了三組數據，并進行了數據處理，如下表：

	電壓表示數/V	電流表示數/A	額定功率/W
小光	2.5	0.319	0.798
小聰	2.5	0.320	0.8
老師	2.5	0.318	0.795

在記錄小燈泡的額定功率時，他們采用的方法是：P=$\frac{0.795W+0.8W+0.798W}{3}≈0.798W$，這樣處理數據的方法是否正確？正確（填“正確”或“不正確”），其理由是多次測量求平均值可以減少誤差．

Answer 1

分析 （1）探究電流與電阻的關系時，定值電阻與滑動變阻器串聯，根據串聯電路電壓特點求出滑動變阻器兩端電壓，根據歐姆定律可知電阻越大電流越小，求出接入不同電阻時的最小電流，再根據歐姆定律的變形公式求出滑動變阻器接入電路的最大阻值．
（2）滑動變阻器應該串聯在電路中，且接法是一上一下；
（3）先分析電路中總電阻的變化，再分析電路中電流的改變以及滑動變阻器兩端電壓的變化，然后根據串聯電路的特點確定電壓表示數的變化；實驗時，要使小燈泡正常發(fā)光，應移動滑動變阻器的滑片使電壓表的示數為小燈泡的額定電壓；

解答 解：（1）由為了保持定值電阻兩端電壓為2V不變，滑動變阻器兩端電壓為：3V-2V=1V；故滑動變阻器有效電阻：R=$\frac{U}{I}$=$\frac{1V}{0.1A}$=10Ω．只有此時中滑動變阻器的最大阻值大于10Ω，故選乙；
（2）滑動變阻器應該串聯在電路中，且接法是一上一下；如下圖：

（3）滑動變阻器的滑片位置不變，當用10Ω的定值電阻代替5Ω的定值電阻時，電路中的總電阻變大，
據I=$\frac{U}{R}$，所以電路中的電流變小，滑動變阻器兩端的電壓變小，據串聯電路中總電阻等于各分電阻之和，故定值電阻兩端的電壓變大，即電壓表的示數大于2V，據串聯電路中電阻越大分得的電壓越大，所以為使兩端的電壓保持2V不變，應減小滑動變阻器接入電路中的電阻．
實驗時，要使小燈泡正常發(fā)光，應移動滑動變阻器的滑片使電壓表的示數為2.5V，在電壓一定的前提下，小燈泡的額電功率可以用平均計算的方法計算．
故答案為：（1）乙；（2）見上圖；（3）大于；移動滑動變阻器的滑片；2.5；正確；多次測量求平均值可以減少誤差．

點評 此題主要考查的是學生對控制變量法、實驗注意事項和串聯分壓特點的理解和掌握，根據串聯時分壓關系知道當一個電阻阻值減小時，其兩端的電壓也減小是本題關鍵．