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    4．小明在探究“小灯泡发光时的亮度与电功率的关系”的实验中，所用的电源电压是4V，小灯泡的额定电压是2.5V，小灯泡两端允许加的最大电压为额定电压的1.2倍．

    （1）请将图1的实验电路连接完整．
    （2）小明连接的电路中，电流表接的是大量程，滑动变阻器的滑片滑到了阻值最大端．在检查电路连接正确后，小明又进行了实验操作，并根据观察到的实验现象将电流表从大量程改为小量程．则他进行的实验操作是闭合开关，将滑动变阻器滑片从阻值最大端缓慢向阻值最小端滑动，观察电压表和电流表示数，观察到的实验现象是电压表示数为3V时，电流表示数不大于0.6A．
    （3）实验中，观察到小灯泡开始发光时，电压表的示数是0.5V，关于电压测量点的选择有如下三种方案．应该选用丙方案．
    甲：1.0V　2.0V　3.0V　　
    乙：1.0V　2.5V　4.0V
    丙：0.5V　1.0V　1.5V　2.0V　2.5V　3.0V
    （4）某次实验时，电压表示数如图2所示，此时电路中滑动变阻器两端的电压为1.8V；如果要使灯泡正常发光，应该向右（选填“左”或“右”）移动滑动变阻器的滑片．
    （5）小刚在做实验时，用数量和规格均满足实验要求的定值电阻代替了滑动变阻器，请分析说明用定值电阻代替滑动变阻器做实验的两点不足．A．操作麻烦，改变小灯泡功率时，要更换不同的定值电阻，连续三次电阻B．不易比较亮度，比较亮度时，要经过更换电阻的过程，时间间隔长．
    （6）另一学生按图链接电路后，闭合开关，将滑动变阻器的滑片移到最左端时，灯不亮，电压表有较大的示数．经检查，导线连接完好，则电路故障是：灯泡断路．排除该故障换用新元件后，闭合开关时，观察到灯闪亮一下后立即熄灭，该学生在操作过程中的不当之处是：滑动变阻器滑片没有处于阻值最大处
    （7）小明同学分析实验数据图象后，发现还能求得小灯泡的电阻，于是他分别算出了所给的三种情况下小灯泡的电阻并取平均值．你认为小施同学的做法错误的，主要原因是不同电压下灯泡阻值不同，求灯泡电阻的平均值没有意义．

    分析 （1）根据实验中电压表所测的最大电压确定电压表的量程，灯泡与滑动变阻器串联接入电路，电压表并联在灯泡两端，连线时注意滑动变阻器的接法；
    （2）电流表选择的量程过大，电流表指针偏转角度太小，读数误差较大；调节滑动变阻器滑片，电流表指针变化范围小，不便于读数；
    （3）灯泡两端电压是0.5V时灯泡开始发光，灯泡正常工作电压是2.5V×1.2=3V，要探究“小灯泡发光时的亮度与电功率的关系”，可以再稍增大灯两端的电压，取小于额定电压、等于额定电压、大于额定电压三个电压，实际功率将小于额电功率、等于额电功率、大于额电功率，进行分析比较，据此选择实验方案；
    （4）根据图乙所示电压表确定电压表的量程与最小分度值，由电压表指针位置读出电压表示数，然后根据串联电路特点得到滑动变阻器两端电压；
    （5）用定值电阻代替滑动变阻器进行实验，实验时要不断地更换电阻，不断地拆接电路，操作麻烦，另一方面，用定值电阻代替滑动变阻器，电流电流不能连续变化，灯泡亮度不能连续变化，灯泡功率变化时，不易比较灯泡亮度变化情况．
    （6）根据电路图可知，闭合开关，将滑动变阻器的滑片移到最左端时，电路为灯泡的基本电路，根据灯泡的是否发光和电压表的示数确定电路故障；
    开关闭合后，灯闪亮一下后立即熄灭，说明电路电流太大，电路电阻太小造成的，原因可能是闭合开关前滑动变阻器滑片没有放到最大阻值处；
    （7）灯泡电阻随温度的变化而变化，不同温度下灯泡电阻不同，求不同温度下灯泡电阻的平均值没有意义．

    解答 解：（1）灯泡两端所允许加的最大电压是2.5V×1.2=3V，
    因此电压表可选择3V量程，灯泡左端接线柱与滑动变阻器右下角接线柱接入电路，电压表并联在灯泡两端，
    电路图如图所示；

    （2）实验中电流表选择大量程0～3A，灯泡两端允许加得最大电压为3V，一般情况下，额定电压为2.5V的小灯泡电阻约为10Ω，电路的最大电流约为I=$\frac{U}{R}$=$\frac{3V}{10Ω}$=0.3A＜0.6A，0～3A量程太大，闭合开关后，电流表指针偏转角度太小，不便于读数，读数误差较大，另一方面，移动滑动变阻器滑片时电流表指针变化范围很小不便于读数，不便于进行多次测量；
    （3）要探究“小灯泡发光时的亮度与电功率的关系”，可以再稍增大灯两端的电压，取小于额定电压、等于额定电压、大于额定电压几个电压，实际功率将小于额电功率、等于额电功率、大于额电功率；甲方案没有在额定电压下；乙方案4V会烧坏灯；不可取，综合分析可知，应选用丙方案；
    （4）由图乙知，电压表量程是3V，最小分度值是0.1V，电压表示数是2.2V；
    由于所用的电源电压U=4V，
    所以滑动变阻器两端电压为U0=U-U额=4V-2.2V=1.8V；
    电压表示数小于灯泡额定电压，要使灯泡正常发光，应向右移动滑动变阻器滑片，增大灯泡两端的电压，直到电压表示数等于灯泡额定电压2.5V为止；
    （5）小刚在做该实验时，用数量和规格均满足实验要求的定值电阻代替了滑动变阻器，小刚的做法存在以下不足：
    实验操作不方便，操作麻烦，改变小灯泡功率时，要更换不同的定值电阻，连续三次电阻；不易比较灯泡亮度变化情况，比较亮度时，要经过更换电阻的过程，时间间隔长．
    （6）闭合开关，将滑动变阻器的滑片移到最左端时，电路为灯泡的基本电路，灯不亮，电压表有较大的示数，说明电路故障为断路，并且电压表与电源两极相连，故小电灯断路；
    开关时，观察到灯闪亮一下后立即熄灭，该学生在操作过程中的不当之处是：闭合开关前滑动变阻器滑片没有放到最大阻值处；
    （7）随灯泡电压及流过灯泡的电流不同，灯泡的实际功率不同，灯泡温度不同，灯泡电阻不同，
    即灯泡电阻随灯泡温度的变化而变化，在不同电压下，灯泡电阻不同，求不同电压下灯泡电阻的平均值没有意义．
    故答案为：（1）见上图；
    （2）闭合开关，将滑动变阻器滑片从阻值最大端缓慢向阻值最小端滑动，观察电压表和电流表示数；电压表示数为3V时，电流表示数不大于0.6A．
    （3）丙；
    （4）1.8；右；
    （5）操作麻烦，改变小灯泡功率时，要更换不同的定值电阻，连续三次电阻；不易比较亮度，比较亮度时，要经过更换电阻的过程，时间间隔长；
    （6）灯泡断路；滑动变阻器滑片没有处于阻值最大处；
    （7）错误的；不同电压下灯泡阻值不同，求灯泡电阻的平均值没有意义．

    点评 本题考查了连接实物图、实验操作分析、实验测量方案的选择、实验方案优劣分析等问题；是电学实验的常考内容；解题时要认真、细心答题．

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    科目：初中物理 来源： 题型：解答题

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    科目：初中物理 来源： 题型：实验探究题

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    科目：初中物理 来源： 题型：选择题

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