Question

（2005?綿陽(yáng)）（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(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑片P，測(cè)出滑片P在a、b、c、d、e五個(gè)位置時(shí)的電流和電壓值，并將五組數(shù)據(jù)在U-I圖中描點(diǎn)、連線，得到如圖乙所示的一直線段，縱橫坐標(biāo)軸上只標(biāo)出部分坐標(biāo)．已知a、e是變阻器的兩個(gè)端點(diǎn)．回答下列問(wèn)題：
①開(kāi)始測(cè)量時(shí)滑片應(yīng)該從

a

（選填a、b、c、d、e）位置開(kāi)始滑動(dòng)．
②當(dāng)滑片在b位置時(shí)，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(shí)，滑動(dòng)變阻器接入電路的電阻值R_d=

1

Ω
④滑動(dòng)變阻器的最大阻值是

6

Ω．
（2）在用伏安法做測(cè)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(shí)驗(yàn)時(shí)，張強(qiáng)小組和李輝小組的實(shí)驗(yàn)電路分別如圖（a）和（b）所示．實(shí)驗(yàn)中張強(qiáng)小組測(cè)得的額定功率為0.625W，李輝小組測(cè)得的額定功率為0.500W．他們交流時(shí)發(fā)現(xiàn)，兩組測(cè)得的額定電功率并不相同，于是向老師提出問(wèn)題“為什么兩組測(cè)得的電功率不同呢？”老師笑而不答，要他們自己去進(jìn)一步探究．同學(xué)們開(kāi)始了熱烈的討論：甲同學(xué)認(rèn)為“可能兩只小燈泡的額定功率本來(lái)就不同”；乙同學(xué)認(rèn)為“可能是實(shí)驗(yàn)的操作不當(dāng)引起的”；丙同學(xué)認(rèn)為“可能是測(cè)量的讀數(shù)不對(duì)引起的”；丁同學(xué)認(rèn)為“可能是兩小組所用電表不一致引起的”；戊同學(xué)仔細(xì)觀察兩組實(shí)驗(yàn)電路，認(rèn)為“可能是電路不同引起的”．

①以上同學(xué)們所做的討論，屬于他們進(jìn)一步探究過(guò)程中的

猜想與假設(shè)

要素．
②為了確定五位同學(xué)的觀點(diǎn)是否正確，兩組同學(xué)首先各自仔細(xì)檢查了電路接線情況，又重做了實(shí)驗(yàn)，在正確操作和讀數(shù)的情況下，測(cè)量結(jié)果不變，于是他們排除了

乙、丙

兩同學(xué)的認(rèn)為．接著兩組同學(xué)仍用自己小組的器材，只是互相用對(duì)方電路進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，分別得到了與對(duì)方原測(cè)量相同的結(jié)果，于是他們又排除了另外兩同學(xué)的認(rèn)為．最后他們一至同意

戊

同學(xué)認(rèn)為的可能性最大．
③他們?cè)龠M(jìn)一步分析、討論后認(rèn)為，從理論上講，兩個(gè)小組所測(cè)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(shí)際電功率．這是因?yàn)閷?shí)際的電流表的電阻不是

零

，實(shí)際的電壓表的電阻不是

無(wú)限大

．
④最后，他們得到結(jié)論：用（a）、（b）兩電路測(cè)得的電功率都比燈泡的實(shí)際電功率

較大

；用（a）電路測(cè)得的電功率比燈泡的額定電功率

較大

；用（b）電路測(cè)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(dòng)變阻器并聯(lián)，測(cè)量滑動(dòng)變阻器兩端的電壓，然后分析圖象，開(kāi)始時(shí)電壓表的示數(shù)較大，電流值最小，說(shuō)明滑動(dòng)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(dāng)滑片位于d位置時(shí)，根據(jù)圖象可知此時(shí)滑動(dòng)變阻器兩端的電壓值是0.4V，根據(jù)串聯(lián)電壓的特點(diǎn)可知，定值電阻兩端的電壓為1.6V，再結(jié)合串聯(lián)電路的特點(diǎn)和歐姆定律的公式得出滑動(dòng)變阻器接入電路中的電阻值；
④當(dāng)電壓表的示數(shù)最大、電流表示數(shù)最小時(shí)，滑動(dòng)變阻器的阻值最大，結(jié)合圖象知，此時(shí)電壓表兩端的電壓等于1.2V，從而計(jì)算出此時(shí)R₀兩端的電壓為2V-1.2V=0.8V，計(jì)算出此時(shí)電路中的電流，根據(jù)R=

U

I

計(jì)算出滑動(dòng)變阻器此時(shí)的阻值即最大阻值；
（2）①掌握探究性實(shí)驗(yàn)的基本步驟：1、提出問(wèn)題；2、猜想與假設(shè)；3、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)；4、進(jìn)行實(shí)驗(yàn)；5、分析論證；6、得出結(jié)論；7、評(píng)估交流；
②根據(jù)猜想結(jié)合題意進(jìn)行分析，逐個(gè)排除；
③掌握電流表和電壓表的電阻特點(diǎn)：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(wú)限大；
根據(jù)功率公式P=UI分析實(shí)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?gòu)囊覉D中可以看出，滑片在從a點(diǎn)滑到e點(diǎn)的過(guò)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(shuō)明滑動(dòng)變阻器接入的電阻值在逐漸的減小，故從滑片從a點(diǎn)開(kāi)始滑動(dòng)；
②當(dāng)滑片位于e點(diǎn)時(shí)滑動(dòng)變阻器接入電路中的電阻值為零，此時(shí)電路中的電流達(dá)到最大值，即I_最大=

2.0V

4.0Ω

=0.5A，故電流表的量程應(yīng)該選擇0～0.6A的．故當(dāng)滑片位于b位置時(shí)，電流的示數(shù)可以從電流表的指針?biāo)�在的位置讀出，指針指在0.2A向右3個(gè)小格故示數(shù)為：0.2A+0.02A×3=0.26A；
③從圖中獲悉，當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑片位于d位置時(shí)，電壓表的示數(shù)為0.4V，故根據(jù)串聯(lián)電路的特點(diǎn)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(diǎn)和歐姆定律得出滑動(dòng)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(diǎn)的電流值最小，則滑動(dòng)變阻器的阻值最大；
由圖象知，a點(diǎn)時(shí)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(dòng)變阻器的阻值R_a=

Ua

I

=

1.2V

0.2A

=6Ω；
（2）①五位同學(xué)根據(jù)情況作出猜想，所以這屬于猜想與假設(shè)步驟；
②進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)，五位同學(xué)進(jìn)行了正確操作和讀數(shù)，發(fā)現(xiàn)測(cè)得的數(shù)據(jù)不變，可知乙、丙同學(xué)的猜想是錯(cuò)誤的；
兩組同學(xué)仍用自己小組的器材，只是互相用對(duì)方電路進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，分別得到了與對(duì)方原測(cè)量相同的結(jié)果，這說(shuō)明甲丁同學(xué)的猜想錯(cuò)誤，結(jié)果不同可能是由電路不同引起的；
③實(shí)際的電流表的電阻不是零；
實(shí)際的電壓表的電阻不是無(wú)限大；
④由a圖知，電壓表的示數(shù)等于燈泡的實(shí)際電壓，但電流表的示數(shù)大于燈泡的實(shí)際電流，所以根據(jù)P=UI計(jì)算出的電功率大于燈泡的實(shí)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(guò)電壓表的電流，大于燈泡的額定電流，所以用（a）電路測(cè)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(shí)際電流，但電壓表的示數(shù)大于燈泡的實(shí)際電壓，所以根據(jù)P=UI計(jì)算出的電功率大于燈泡的實(shí)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(shí)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(shí)測(cè)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(shè)；②乙、丙；戊；③零；無(wú)限大；④較大；較大；較小．

點(diǎn)評(píng)：此題考查了歐姆定律在串聯(lián)電路中的應(yīng)用，（1）中根據(jù)圖象分析出對(duì)應(yīng)的電壓值是解決此題的關(guān)鍵；（2）考查了對(duì)實(shí)驗(yàn)誤差的分析，有關(guān)電壓表（或電流表）外接法和電流表內(nèi)接法會(huì)使電功率的測(cè)量值不同，這都是由于電流表和電壓表的內(nèi)阻引起的，此題誤差的分析應(yīng)屬于難點(diǎn)．