Question

19．小光和小聪同学在实验室进行“探究导体的电流与电阻的关系”的实验．

【器材】电源（电压恒为3 V），电流表、电压表各一只，开关一个，四个定值电阻（5Ω、10Ω、20Ω、25Ω），两个滑动变阻器（甲：10Ω 2A；乙：20Ω 1A），导线若干．
【设计并进行实验】
实验中两位同学商定电压表的示数保持2V不变．
（1）请你为他们选定一个合适的滑动变阻器：乙（选“甲”或“乙”）
（2）如图1所示，请你用笔画线代替导线把滑动变阻器正确接入电路中．（要求连入电路的阻值最大）
（3）小光选用5Ω的电阻完成了实验，记录相关数据后断开开关，并保持滑动变阻器的滑片不动．然后选用10Ω的电阻接入该电路，闭合开关，发现电压表的示数大于（选“大于”“小于”或“等于”）2V，此时他应该向左移动滑动变阻器的滑片，达到实验要求，读取相关数据，完成实验．
【实验拓展】
他们又找到一个额定电压为2.5V的小灯泡，测量这个小灯泡的额定功率．
实验时，要使小灯泡正常发光，应移动滑动变阻器的滑片使电压表的示数为2.5V，此时电流表的示数如图2甲所示，在电流表读数方面，小光和小明有了分歧，并且请来了老师帮忙读数．为此他们获得了三组数据，并进行了数据处理，如下表：

	电压表示数/V	电流表示数/A	额定功率/W
小光	2.5	0.319	0.798
小聪	2.5	0.320	0.8
老师	2.5	0.318	0.795

在记录小灯泡的额定功率时，他们采用的方法是：P=$\frac{0.795W+0.8W+0.798W}{3}≈0.798W$，这样处理数据的方法是否正确？正确（填“正确”或“不正确”），其理由是多次测量求平均值可以减少误差．

Answer 1

分析 （1）探究电流与电阻的关系时，定值电阻与滑动变阻器串联，根据串联电路电压特点求出滑动变阻器两端电压，根据欧姆定律可知电阻越大电流越小，求出接入不同电阻时的最小电流，再根据欧姆定律的变形公式求出滑动变阻器接入电路的最大阻值．
（2）滑动变阻器应该串联在电路中，且接法是一上一下；
（3）先分析电路中总电阻的变化，再分析电路中电流的改变以及滑动变阻器两端电压的变化，然后根据串联电路的特点确定电压表示数的变化；实验时，要使小灯泡正常发光，应移动滑动变阻器的滑片使电压表的示数为小灯泡的额定电压；

解答 解：（1）由为了保持定值电阻两端电压为2V不变，滑动变阻器两端电压为：3V-2V=1V；故滑动变阻器有效电阻：R=$\frac{U}{I}$=$\frac{1V}{0.1A}$=10Ω．只有此时中滑动变阻器的最大阻值大于10Ω，故选乙；
（2）滑动变阻器应该串联在电路中，且接法是一上一下；如下图：

（3）滑动变阻器的滑片位置不变，当用10Ω的定值电阻代替5Ω的定值电阻时，电路中的总电阻变大，
据I=$\frac{U}{R}$，所以电路中的电流变小，滑动变阻器两端的电压变小，据串联电路中总电阻等于各分电阻之和，故定值电阻两端的电压变大，即电压表的示数大于2V，据串联电路中电阻越大分得的电压越大，所以为使两端的电压保持2V不变，应减小滑动变阻器接入电路中的电阻．
实验时，要使小灯泡正常发光，应移动滑动变阻器的滑片使电压表的示数为2.5V，在电压一定的前提下，小灯泡的额电功率可以用平均计算的方法计算．
故答案为：（1）乙；（2）见上图；（3）大于；移动滑动变阻器的滑片；2.5；正确；多次测量求平均值可以减少误差．

点评 此题主要考查的是学生对控制变量法、实验注意事项和串联分压特点的理解和掌握，根据串联时分压关系知道当一个电阻阻值减小时，其两端的电压也减小是本题关键．