Question

（1）如图甲所示的电路，电源电压U=2.0V保持不变，R为定值电阻，R=4.0Ω，闭合S后，移动滑动变阻器的滑片P，测出滑片P在a、b、c、d、e五个位置时的电流和电压值，并将五组数据在U-I图中描点、连线，得到如图乙所示的一直线段，纵横坐标轴上只标出部分坐标．已知a、e是变阻器的两个端点．回答下列问题：
①开始测量时滑片应该从    （选填a、b、c、d、e）位置开始滑动．
②当滑片在b位置时，电流表指针如图丙所示，则读数l_b=    A．
③滑片位于d位置时，滑动变阻器接入电路的电阻值R_d=    Ω
④滑动变阻器的最大阻值是    Ω．
（2）在用伏安法做测定额定电压为2.5V，电阻约为10Ω的小灯泡L的额定电功率的实验时，张强小组和李辉小组的实验电路分别如图（a）和（b）所示．实验中张强小组测得的额定功率为0.625W，李辉小组测得的额定功率为0.500W．他们交流时发现，两组测得的额定电功率并不相同，于是向老师提出问题“为什么两组测得的电功率不同呢？”老师笑而不答，要他们自己去进一步探究．同学们开始了热烈的讨论：甲同学认为“可能两只小灯泡的额定功率本来就不同”；乙同学认为“可能是实验的操作不当引起的”；丙同学认为“可能是测量的读数不对引起的”；丁同学认为“可能是两小组所用电表不一致引起的”；戊同学仔细观察两组实验电路，认为“可能是电路不同引起的”．

①以上同学们所做的讨论，属于他们进一步探究过程中的    要素．
②为了确定五位同学的观点是否正确，两组同学首先各自仔细检查了电路接线情况，又重做了实验，在正确操作和读数的情况下，测量结果不变，于是他们排除了    两同学的认为．接着两组同学仍用自己小组的器材，只是互相用对方电路进行实验，分别得到了与对方原测量相同的结果，于是他们又排除了另外两同学的认为．最后他们一至同意    同学认为的可能性最大．
③他们再进一步分析、讨论后认为，从理论上讲，两个小组所测定的电功率都不是小灯泡的额定电功率，也不是小灯泡的实际电功率．这是因为实际的电流表的电阻不是    ，实际的电压表的电阻不是    ．
④最后，他们得到结论：用（a）、（b）两电路测得的电功率都比灯泡的实际电功率    ；用（a）电路测得的电功率比灯泡的额定电功率    ；用（b）电路测得的电功率比灯泡的额定电功率    ．（选填“较大”或“较小”）

Answer 1

【答案】分析：（1）①首先分析电路，电压表与滑动变阻器并联，测量滑动变阻器两端的电压，然后分析图象，开始时电压表的示数较大，电流值最小，说明滑动变阻器的阻值最大；
②确定电流表的量程和分度值，读出电流值；
③当滑片位于d位置时，根据图象可知此时滑动变阻器两端的电压值是0.4V，根据串联电压的特点可知，定值电阻两端的电压为1.6V，再结合串联电路的特点和欧姆定律的公式得出滑动变阻器接入电路中的电阻值；
④当电压表的示数最大、电流表示数最小时，滑动变阻器的阻值最大，结合图象知，此时电压表两端的电压等于1.2V，从而计算出此时R两端的电压为2V-1.2V=0.8V，计算出此时电路中的电流，根据R=计算出滑动变阻器此时的阻值即最大阻值；
（2）①掌握探究性实验的基本步骤：1、提出问题；2、猜想与假设；3、设计实验；4、进行实验；5、分析论证；6、得出结论；7、评估交流；
②根据猜想结合题意进行分析，逐个排除；
③掌握电流表和电压表的电阻特点：电流表的电阻很小，但不等于零；电压表的电阻很大，但不是无限大；
根据功率公式P=UI分析实际功率的偏差；
根据P_额=U_额I_额判断额定功率的误差．
解答：解（1）①从乙图中可以看出，滑片在从a点滑到e点的过程中，电压表的示数在逐渐的减小，电路中的电流在逐渐的变大，故说明滑动变阻器接入的电阻值在逐渐的减小，故从滑片从a点开始滑动；
②当滑片位于e点时滑动变阻器接入电路中的电阻值为零，此时电路中的电流达到最大值，即I_最大==0.5A，故电流表的量程应该选择0～0.6A的．故当滑片位于b位置时，电流的示数可以从电流表的指针所在的位置读出，指针指在0.2A向右3个小格故示数为：0.2A+0.02A×3=0.26A；
③从图中获悉，当滑动变阻器的滑片位于d位置时，电压表的示数为0.4V，故根据串联电路的特点可知，定值电阻两端的电压为1.6V，然后再根据串联电路的特点和欧姆定律得出滑动变阻器接入的阻值．具体解答如下：
U=U-U_变=2.0V-0.4V=1.6V；I===0.4A
∵串联，∴I=I_变=0.4A
R_变===1Ω；
④由题意知，a点的电流值最小，则滑动变阻器的阻值最大；
由图象知，a点时电压表的示数为1.2V，则R0两端的电压为U′=2.0V-1.2V=0.8V；
则电路中的电流值为I=I′===0.2A；
所以滑动变阻器的阻值R_a===6Ω；
（2）①五位同学根据情况作出猜想，所以这属于猜想与假设步骤；
②进行实验时，五位同学进行了正确操作和读数，发现测得的数据不变，可知乙、丙同学的猜想是错误的；
两组同学仍用自己小组的器材，只是互相用对方电路进行实验，分别得到了与对方原测量相同的结果，这说明甲丁同学的猜想错误，结果不同可能是由电路不同引起的；
③实际的电流表的电阻不是零；
实际的电压表的电阻不是无限大；
④由a图知，电压表的示数等于灯泡的实际电压，但电流表的示数大于灯泡的实际电流，所以根据P=UI计算出的电功率大于灯泡的实际功率；
电压表的示数等于灯泡的额定电压，电流表的示数等于灯泡的额定电流加通过电压表的电流，大于灯泡的额定电流，所以用（a）电路测得的电功率比灯泡的额定电功率偏大；
由b知，电流表的示数等于灯泡的实际电流，但电压表的示数大于灯泡的实际电压，所以根据P=UI计算出的电功率大于灯泡的实际功率；
灯泡与电流表的总电压等于2.5V，所以灯泡两端的实际电压低于额定电压，则电流表的示数低于灯泡的额定电流，所以此时测得的灯泡的额定功率偏小．
故答案为：（1）①a；②0.26；③1；④6；（2）①猜想与假设；②乙、丙；戊；③零；无限大；④较大；较大；较小．
点评：此题考查了欧姆定律在串联电路中的应用，（1）中根据图象分析出对应的电压值是解决此题的关键；（2）考查了对实验误差的分析，有关电压表（或电流表）外接法和电流表内接法会使电功率的测量值不同，这都是由于电流表和电压表的内阻引起的，此题误差的分析应属于难点．