Question

在“測(cè)量小燈泡正常發(fā)光時(shí)的電阻”的實(shí)驗(yàn)中：

⑴如圖所示的電路未完成連接，請(qǐng)你用筆畫線代替導(dǎo)線將電路連接完整。

⑵電路連接完成后，在操作完全正確的前提下李翔閉合開(kāi)關(guān)發(fā)現(xiàn)燈泡不亮，請(qǐng)你幫李翔找到一種判斷電路是否正常的方法：

。

⑶李翔用如圖所示的電路正確測(cè)量出燈泡正常發(fā)光時(shí)的電阻值為R₁，若此燈泡正常發(fā)光時(shí)的實(shí)際電阻為R₂，經(jīng)分析可知R₁ R₂（選填“＞”、“＜”或“＝”）。

⑷李翔利用如圖所示的電路還完成了“小燈泡的額定功率”（ 可供選擇的燈泡是2.5V和3.8V中的一個(gè)）的測(cè)量，若他連接的電路完全正確，當(dāng)燈泡正常發(fā)光時(shí)電流表的示數(shù)如圖乙所示，則他選用的燈泡的額定功率為 W。

Answer 1

⑴答案如圖所示

（2分）；⑵若電壓表電流表都有正常示數(shù)，則電路正常；若電壓表示數(shù)等于電源電壓，則說(shuō)明燈泡斷路；（2分）；⑶＜（2分）；⑷0.75.（2分）

【解析】⑴本題的作圖主要考查兩個(gè)方面，一是滑動(dòng)變阻器的接法（一上一下，各接一個(gè)）；二是電表的“正入負(fù)出”，即電流從電表的正接線柱流入，從負(fù)接線柱流出。根據(jù)這兩個(gè)原則，可以得出電路的連接如圖所示。⑵閉合開(kāi)關(guān)燈泡不亮，可能的原因有兩個(gè)，一是滑動(dòng)變阻器的滑片處于阻值最大處，導(dǎo)致電路中電流過(guò)小，燈泡不亮；二是燈泡發(fā)生開(kāi)路故障。這時(shí)我們可以根據(jù)電表的示數(shù)來(lái)判斷，若電壓表和電流表都有較小的示數(shù)，說(shuō)明電路正常；若電壓表示數(shù)等于電源電壓，說(shuō)明與電壓表并聯(lián)的那部分電路（即燈泡）發(fā)生了開(kāi)路故障。⑶由電路分析可知，本題測(cè)電阻的方法是外接法，即電壓表直接和燈泡并聯(lián)，其測(cè)量的就是燈泡兩端的電壓，所以電壓的測(cè)量值相對(duì)較為準(zhǔn)確，而電流表測(cè)量的是通過(guò)電壓表和燈泡的電流之和，所以電流的測(cè)量值比通過(guò)燈泡的實(shí)際電流大，根據(jù)R=可知，電阻的測(cè)量值小于其真實(shí)值，故R₁<R₂;⑷由電路圖可知，電壓表和電流表均選用小量程，所以測(cè)量電功率時(shí)選用的是額定電壓為2.5V的燈泡，根據(jù)乙圖可知電流表示數(shù)為0.3A，故他選用的燈泡的額定功率為P=UI=2.5V×0.3A=0.75W。

【命題規(guī)律與展望】“伏安法測(cè)電阻”和“測(cè)量小燈泡的電功率”是安徽中考永恒的主題，在安徽中考中的地位一直居高不下，每年都會(huì)有所涉及且考查的知識(shí)點(diǎn)比較全面而具體。其中2013安徽中考第20題考查了電路的連接、電阻的數(shù)學(xué)表達(dá)式和保護(hù)電路等；2012年安徽中考第20題考查了電路圖、滑動(dòng)變阻器的最大阻值問(wèn)題、電表內(nèi)阻帶來(lái)的誤差分析等；2011安徽中考第19題考查了“伏安法測(cè)電阻”的電路圖連接（其中重點(diǎn)考查滑動(dòng)變阻器接入電路的最大阻值）和數(shù)據(jù)處理的過(guò)程等；2010年安徽中考第20題考查了“雙伏法測(cè)電阻”的實(shí)驗(yàn)步驟的語(yǔ)言表述、電阻的數(shù)學(xué)表達(dá)式和滑動(dòng)變阻器的作用等；2009年第20題考查了“測(cè)量電功率”的實(shí)驗(yàn)步驟的語(yǔ)言表述、電表的讀數(shù)、電功率的計(jì)算和多次測(cè)量的目的等。根據(jù)上述分析可以看出，“伏安法測(cè)電阻”和“測(cè)量小燈泡的電功率”是安徽中考的“釘子戶”，相信2014的安徽中考中還會(huì)見(jiàn)到這兩個(gè)實(shí)驗(yàn)的身影。

【題型攻略】

在安徽中考中，電學(xué)實(shí)驗(yàn)基本上都考查“三合一”實(shí)驗(yàn)，即“科學(xué)探究：歐姆定律”、“伏安法測(cè)電阻”和“測(cè)量小燈泡的電功率”，因?yàn)檫@三個(gè)實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)電路圖完全相同，所以我把他們歸結(jié)為“三合一”實(shí)驗(yàn)。這是安徽中考每年必考的內(nèi)容。那么，這幾個(gè)實(shí)驗(yàn)的主要考點(diǎn)有哪些呢？

考點(diǎn)一：實(shí)驗(yàn)思路或?qū)嶒?yàn)原理

      “科學(xué)探究：歐姆定律”的實(shí)驗(yàn)思路是控制變量法，即保持電阻不變時(shí)，研究電流與電壓的關(guān)系；保持電壓不變時(shí)，研究電流與電阻的關(guān)系；而“伏安法測(cè)電阻”的實(shí)驗(yàn)原理是歐姆定律，即R=U/I；“測(cè)量小燈泡的電功率”的實(shí)驗(yàn)原理是P=UI。

考點(diǎn)二：實(shí)驗(yàn)電路圖或?qū)嵨飯D

        因?yàn)槿齻�(gè)實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)電路圖是完全相同的，所以在全國(guó)各地的考查中，畫電路圖或連接實(shí)物圖成為每年必考的熱點(diǎn)考題，在這一塊多花點(diǎn)功夫還是非常值得的。

        關(guān)于電路圖，我采用“６＋７”的記憶方法，即六個(gè)器材（分別是：因?yàn)槭请妼W(xué)實(shí)驗(yàn)，所以需要電源和開(kāi)關(guān)；因?yàn)樾枰獪y(cè)量電流和電壓，所以需要電壓表和電流表；因?yàn)樾枰�有測(cè)量對(duì)象，所以需要燈泡或定值電阻；此外再加上滑動(dòng)變阻器），七根導(dǎo)線進(jìn)行連接；在連接方法上，首先需要將電壓表排除在外，將其余器材連接好后，再將電壓表并聯(lián)在燈泡（或電阻）兩端即可。

        關(guān)于實(shí)物圖，考查的要點(diǎn)歸納為：“三大件八小點(diǎn)”，即電流表（三小點(diǎn)：串聯(lián)、正入負(fù)出、量程選擇）、電壓表（三小點(diǎn)：并聯(lián)、正入負(fù)出、量程選擇）、滑動(dòng)變阻器（兩小點(diǎn)：上下接法、阻值最大）。

        關(guān)于實(shí)物圖連接的考查方式，主要有如下三種題型，第一種題型，連接部分電路，要求將剩余部分的電路補(bǔ)充完整，這種題型相對(duì)最為簡(jiǎn)單，因?yàn)榱粝聸](méi)有連接的器材的指向性和針對(duì)性較強(qiáng)，這樣一來(lái)較容易得分；第二種題型，連接所有的器材，這種連接可以按照自己的思路直接連接，而且考點(diǎn)比較多、瑣碎，但是，一般情況下回考查電流表量程的選擇和電壓表的正入負(fù)出問(wèn)題等等；第三種題型，改錯(cuò)題，即要求改動(dòng)一根導(dǎo)線的一個(gè)接線頭，使電路連接正確，這種題目難度相對(duì)較大，所以失分率較高，其實(shí)，只要我們按照我們的思路連接，“順我者昌，逆我者亡”，凡是和我們的連接思路相同的，基本上都是正確的，若和我們連接的思路不符，則極有可能是錯(cuò)誤的。這樣，在解題是主要注意電流表電壓表的接法，得分就是十拿九穩(wěn)的事情了！

   在電路連接過(guò)程中，經(jīng)�？嫉降碾娐愤B接是電流表的量程選擇，如題中提供燈泡的額定電壓和燈泡正常發(fā)光時(shí)的電阻的大概阻值，從而根據(jù)要求選用合適的量程。

考點(diǎn)三：故障的分析與排除

     在電學(xué)實(shí)驗(yàn)中 ，連接電路完畢后，故障的分析與排除是電學(xué)實(shí)驗(yàn)考查的重點(diǎn)和難點(diǎn)之一。在電學(xué)實(shí)驗(yàn)的考查中，主要考查的故障有如下幾點(diǎn)：

     1.已知故障判斷電表的示數(shù)情況。

     故障一：在伏安法測(cè)電阻或電功率的過(guò)程中，電流表和電壓表位置接反了，即電壓表串聯(lián)在電路中，而電流表并聯(lián)在待測(cè)電阻的兩端，這時(shí)由于電壓表的阻值較大，而導(dǎo)致電壓表示數(shù)為電源電壓，而電流表無(wú)示數(shù)。

    故障二：燈泡斷路。當(dāng)燈泡斷路時(shí)，電壓表相當(dāng)于與滑動(dòng)變阻器串聯(lián)，此時(shí)電壓表示數(shù)為電源電壓，而電流表無(wú)示數(shù)。

     故障三：滑動(dòng)變阻器同接兩上接線柱。此時(shí)，閉合開(kāi)關(guān)后，由于滑動(dòng)變阻器失去了保護(hù)作用，而導(dǎo)致燈泡較亮，且電壓表示數(shù)為電源電壓，電流表示數(shù)較大；又因?yàn)榛瑒?dòng)變阻器同接兩上接線柱，導(dǎo)致滑動(dòng)變阻器失去調(diào)節(jié)作用，因此在調(diào)節(jié)滑片P時(shí)，電壓表和電流表示數(shù)保持不變。

     故障四：滑動(dòng)變阻器同接兩下接線柱。此時(shí)，閉合開(kāi)關(guān)后，燈泡可能不發(fā)光，電壓表和電流表示數(shù)均較小；同時(shí)，調(diào)節(jié)變阻器的滑片P時(shí)，電壓表和電流表示數(shù)均保持不變。

     故障五：電壓表與滑動(dòng)變阻器并聯(lián)。此時(shí)，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器時(shí)，電壓表與電流表的示數(shù)變化情況剛好相反，即電流表示數(shù)變大時(shí)，電壓表示數(shù)變小。此時(shí)，只要用電源電壓減去電壓表示數(shù)，即為所測(cè)電壓。

   2.根據(jù)電路的外在表現(xiàn)判斷電路故障：

    一般的重要表現(xiàn)為：閉合開(kāi)關(guān)后，燈泡不亮。這時(shí)可能有兩種情況，一種情況是電壓表示數(shù)等于電源電壓，則故障為燈泡斷路；另一種情況是電流表和電壓表均有較小示數(shù)，此時(shí)是因?yàn)殚]合開(kāi)關(guān)前，滑動(dòng)變阻器的滑片置于阻值最大處，導(dǎo)致電路中電流較小，燈泡的實(shí)際功率較小而發(fā)光非常微弱，導(dǎo)致肉眼觀察不到。

四.實(shí)驗(yàn)操作步驟的考查和數(shù)據(jù)的分析處理

    雖然“科學(xué)探究：歐姆定律”、“伏安法測(cè)電阻”和“測(cè)量小燈泡的電功率”三個(gè)實(shí)驗(yàn)的電路圖和實(shí)物圖完全相同，但因?yàn)閷?shí)驗(yàn)?zāi)康牡牟煌�，�?shí)驗(yàn)操作的考查要點(diǎn)也是各部相同的。

   1.“保持電阻不變時(shí)，研究電流與電壓的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)步驟的考查

    因?yàn)樵诒緦?shí)驗(yàn)探究環(huán)節(jié)中，保持電阻不變，所以實(shí)驗(yàn)的電路連接就只要連接一次實(shí)驗(yàn)電路即可。而實(shí)驗(yàn)過(guò)程也比較簡(jiǎn)單，只需要在閉合開(kāi)關(guān)后移動(dòng)三次變阻器的滑片，記錄下每一次的電壓電流值即可。

    在得出三次電壓電流值后，數(shù)據(jù)的處理方法分為兩種，一種是將每一次電壓值和電流值比值求出，即可發(fā)現(xiàn)U/I的比值是一個(gè)定值，由此得出“保持電阻不變時(shí)，電流與電壓成正比關(guān)系”；另一種是建立坐標(biāo)系，描出對(duì)應(yīng)的點(diǎn)，進(jìn)而做出物理圖像，根據(jù)圖像可以分析總結(jié)出“保持電阻不變時(shí)，電流與電壓成正比關(guān)系”這一結(jié)論。

    2.“保持電壓不變時(shí)，研究電流與電阻的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)步驟的考查

    在本環(huán)節(jié)中，需要保持電阻兩端的電壓不變，所以本環(huán)節(jié)的實(shí)驗(yàn)操作較為復(fù)雜。假如我們選擇的是5Ω、10Ω、20Ω的電阻進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)的第一步，將5歐的電阻接入電路，然后將變阻器的滑片調(diào)至阻值最大處，閉合開(kāi)關(guān)試觸，待電路正常后，調(diào)節(jié)變阻器的滑片P，使電壓表示數(shù)為預(yù)定值；然后斷開(kāi)開(kāi)關(guān)，將5歐電阻替換為10歐電阻后，再將變阻器的滑片調(diào)節(jié)至阻值最大后閉合開(kāi)關(guān)，再次調(diào)節(jié)變阻器的滑片，使電壓表示數(shù)為預(yù)定值，記下電流表的示數(shù)。

    在本部分中，�？嫉念}目是：在“研究電流與電阻的關(guān)系”時(shí)，某同學(xué)講5歐電阻換成10歐電阻后，則接下來(lái)的操作是：                                          。本處的答案要點(diǎn)應(yīng)為三個(gè)點(diǎn)：一是怎么操作（調(diào)節(jié)變阻器的滑片），二是要達(dá)到怎樣的目的（使電壓表示數(shù)為預(yù)定值），三是達(dá)到目的后還要記錄什么（記下此時(shí)電流表的示數(shù)）。所以本題的答案應(yīng)為：調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器的滑片，使電壓表示數(shù)為2V，記下此時(shí)電流表的示數(shù)。

     在本部分的考查中，還容易出現(xiàn)的考查內(nèi)容是：某同學(xué)將5歐的電阻替換成10歐的電阻后，沒(méi)有調(diào)節(jié)變阻器的滑片就閉合開(kāi)關(guān)，則電壓表的示數(shù)             （選填“大于”、“等于”或“小于”）2V，為了讓電壓表的示數(shù)恢復(fù)為2V，則接下來(lái)應(yīng)該將變阻器的滑片向                  （選填“阻值變大”或“阻值變小”）的方向移動(dòng)。對(duì)于本題，首先，5歐電阻換成10歐電阻后，而變阻器的阻值不變，根據(jù)串聯(lián)分壓（股份制分壓） 的原理，10歐電阻分得的電壓應(yīng)該大于2V，為了讓電壓表示數(shù)恢復(fù)到2V，應(yīng)該讓滑動(dòng)變阻器的阻值也相應(yīng)的增大為原來(lái)的2倍，所以應(yīng)該將變阻器的滑片向阻值變大的方向移動(dòng)。所以，本部分的答案應(yīng)為：大于；阻值變大。在這一知識(shí)點(diǎn)的考查中，往往還會(huì)追問(wèn)：若該同學(xué)無(wú)論怎樣移動(dòng)變阻器的滑片，都不能使電壓表示數(shù)恢復(fù)到2V，則可能的原因是          或             ，可以采取的措施是         或                。經(jīng)過(guò)上述分析，我們知道，當(dāng)將10歐電阻接入電路后，電壓表示數(shù)將大于2V，此時(shí)，為了使電壓表示數(shù)恢復(fù)到2V，應(yīng)該將變阻器的滑片向阻值變大的方向移動(dòng)，而無(wú)論如何調(diào)節(jié)變阻器的阻值，都不能使電壓表示數(shù)恢復(fù)到2V，則說(shuō)明滑動(dòng)變阻器的阻值較小，不能分擔(dān)足夠多的電壓，或者電源電壓太大，滑動(dòng)變阻器的分擔(dān)能力有限，所以可以采取的措施是換用阻值更大的滑動(dòng)變阻器或降低電源電壓�？梢�(jiàn)，本部分的答案應(yīng)為：滑動(dòng)變阻器阻值過(guò)小或電源電壓太高，可以采取的措施是“換用阻值更大的滑動(dòng)變阻器”或“降低電源電壓”。

     在本部分的考點(diǎn)中，一般還會(huì)涉及滑動(dòng)變阻器的選取問(wèn)題。例如，在“探究電流與電阻的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)中，電源的電壓保持3V不變，實(shí)驗(yàn)使用了5歐、10歐、15歐、20歐的定值電阻，老師提供的滑動(dòng)變阻器有“5歐、1安”和“20歐，0.5安”的滑動(dòng)變阻器，實(shí)驗(yàn)時(shí)，小明保持電壓為2V不變，則需要選用的滑動(dòng)變阻器為              。針對(duì)這個(gè)問(wèn)題，我們知道，選用的滑動(dòng)變阻器需要阻值能夠滿足實(shí)驗(yàn)要求，而實(shí)驗(yàn)中，我們只需要考慮接入電路的定值電阻的阻值最大的時(shí)候，需要的滑動(dòng)變阻器的接入阻值也最大，所以我們只要計(jì)算20歐的電阻接入電路時(shí)滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值即可。根據(jù)歐姆定律不難計(jì)算出，當(dāng)20歐的電阻接入電路的時(shí)候，滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值為10歐，所以我們需要選用“20歐，0.5安”的滑動(dòng)變阻器。

     關(guān)于電學(xué)實(shí)驗(yàn)的操作考查，本實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)是難度最大的部分，同時(shí)也是全國(guó)各省市中考最感興趣的部分，所以我們?cè)趶?fù)習(xí)時(shí)在本部分上應(yīng)該花大力氣進(jìn)行復(fù)習(xí)。同時(shí)，本實(shí)驗(yàn)的結(jié)論也是易錯(cuò)點(diǎn)之一，因?yàn)閷W(xué)生往往容易寫成“保持電壓不變時(shí)，電阻與電流成反比關(guān)系”，所以結(jié)論的強(qiáng)調(diào)也是必不可少的。

        以上是重點(diǎn)強(qiáng)調(diào)了“科學(xué)探究：歐姆定律”的實(shí)驗(yàn)操作，其實(shí)，“測(cè)量定值電阻的阻值”的實(shí)驗(yàn)操作與“保持電阻不變時(shí)，研究電流與電壓的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)操作完全相同；而“測(cè)量小燈泡的電阻（或電功率）”實(shí)驗(yàn)的操作考查要點(diǎn)與“保持電壓不變時(shí)，研究電流與電阻的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)操作相同，要點(diǎn)是調(diào)節(jié)電壓達(dá)到某一固定值即可。

五．?dāng)?shù)據(jù)的分析與處理

     在“伏安法測(cè)電阻”中可以分為兩種情況，一是測(cè)量定值電阻的阻值，二是測(cè)量小燈泡的電阻。由于定值電阻的阻值保持不變，所以在處理數(shù)據(jù)時(shí)可以利用多次測(cè)量取平均值的方法減小實(shí)驗(yàn)誤差。而在“測(cè)量小燈泡的電阻”的實(shí)驗(yàn)中，由于燈絲的電阻受溫度的影響，所以在不同電壓下燈絲的電阻不同，故不能用多次測(cè)量取平均值的方法進(jìn)行，只能計(jì)算出燈泡在不同電壓下的電阻值。

在“測(cè)量小燈泡的電功率”的實(shí)驗(yàn)中，由于燈泡兩端的電壓不同燈泡的實(shí)際功率也不相同，所以不能夠通過(guò)多次測(cè)量取平均值的方法來(lái)計(jì)算燈泡的電功率。但是，當(dāng)題目中要求計(jì)算燈泡的額定功率時(shí)，則只能用額定電壓和額定電流的成績(jī)來(lái)計(jì)算額定功率。

六.誤差分析

    無(wú)論是測(cè)量電阻還是測(cè)量電功率，都有內(nèi)接和外接兩種形式。選用內(nèi)接法電路時(shí)，電流測(cè)量的是通過(guò)燈泡的電流，而電壓表測(cè)量的是燈泡和電流表兩端電壓之和，所以電流的測(cè)量值相對(duì)較為準(zhǔn)確，而電壓的測(cè)量值大于燈泡兩端的實(shí)際電壓，根據(jù)R=可知電阻的測(cè)量值偏大，根據(jù)P=UI可知電功率的測(cè)量值偏大。選用外接法電路時(shí)，電流表測(cè)量的是通過(guò)燈泡和電壓表的電流之和，電壓表測(cè)量的是燈泡兩端的電壓，所以電壓的測(cè)量值相對(duì)準(zhǔn)確，電流的測(cè)量值大于通過(guò)燈泡的實(shí)際電流，根據(jù)R=可知電阻的測(cè)量值偏小，根據(jù)P=UI可知電功率的測(cè)量值偏大。