Question

（2012?大連）小明在探究“小燈泡發(fā)光時(shí)的亮度與電功率的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)中，所用的電源電壓是4V，小燈泡的額定電壓是2.5V，小燈泡兩端允許加的最大電壓為額定電壓的1.2倍．
（1）請(qǐng)將圖的實(shí)驗(yàn)電路連接完整．
（2）小明連接的電路中，電流表接的是大量程，滑動(dòng)變阻器的滑片滑到了阻值最大端．在檢查電路連接正確后，小明又進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)操作，并根據(jù)觀察到的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象將電流表從大量程改為小量程．則他進(jìn)行了怎樣的實(shí)驗(yàn)操作？觀察到什么實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象？
實(shí)驗(yàn)操作：

閉合開關(guān)，將滑動(dòng)變阻器滑片從阻值最大端緩慢向阻值最小端滑動(dòng)，觀察電壓表和電流表示數(shù)

．實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：

電壓表示數(shù)為3V時(shí)，電流表示數(shù)不大于0.6A

．
（3）實(shí)驗(yàn)中，觀察到小燈泡開始發(fā)光時(shí)，電壓表的示數(shù)是0.5V．關(guān)于電壓測(cè)量點(diǎn)的選擇有如下三種方案．
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
應(yīng)該選用

甲

方案．
（4）小剛在做該實(shí)驗(yàn)時(shí)，用數(shù)量和規(guī)格均滿足實(shí)驗(yàn)要求的定值電阻代替了滑動(dòng)變阻器．請(qǐng)分析說明用定值電阻代替滑動(dòng)變阻器做實(shí)驗(yàn)的兩點(diǎn)不足．1、

操作麻煩，改變小燈泡功率時(shí)，要更換不同的定值電阻，連續(xù)三次電阻

；    2、

不易比較亮度，比較亮度時(shí)，要經(jīng)過更換電阻的過程，時(shí)間間隔長

．

Answer 1

分析：（1）根據(jù)實(shí)驗(yàn)中電壓表所測(cè)的最大電壓確定電壓表的量程，燈泡與滑動(dòng)變阻器串聯(lián)接入電路，電壓表并聯(lián)在燈泡兩端，連線時(shí)注意滑動(dòng)變阻器的接法；
（2）電流表選擇的量程過大，電流表指針偏轉(zhuǎn)角度太小，讀數(shù)誤差較大；調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器滑片，電流表指針變化范圍小，不便于讀數(shù)；
（3）燈泡兩端電壓是0.5V時(shí)燈泡開始發(fā)光，燈泡兩端所允許加的最大電壓是2.5V×1.2=3V，要探究“小燈泡發(fā)光時(shí)的亮度與電功率的關(guān)系”，在保證燈泡發(fā)光且保證燈泡安全的情況下，要盡可能地多測(cè)幾組數(shù)據(jù)，進(jìn)行分析比較，據(jù)此選擇實(shí)驗(yàn)方案；
（4）用定值電阻代替滑動(dòng)變阻器進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)時(shí)要不斷地更換電阻，不斷地拆接電路，操作麻煩，另一方面，用定值電阻代替滑動(dòng)變阻器，電流電流不能連續(xù)變化，燈泡亮度不能連續(xù)變化，燈泡功率變化時(shí)，不易比較燈泡亮度變化情況．

解答：解：（1）燈泡兩端所允許加的最大電壓是
2.5V×1.2=3V，因此電壓表可選擇3V量程，燈泡與滑動(dòng)變阻器串聯(lián)接入電路，電壓表并聯(lián)在燈泡兩端，電路圖如圖所示；
故答案為：電路圖如圖所示．
（2）實(shí)驗(yàn)中電流表選擇大量程0～3A，燈泡兩端允許加得最大電壓為3V，一般情況下，額定電壓為2.5V的小燈泡電阻約為10Ω，電路的最大電流約為I=

U

R

=

3V

10Ω

=0.3A＜0.6A，0～3A量程太大，閉合開關(guān)后，電流表指針偏轉(zhuǎn)角度太小，不便于讀數(shù)，讀數(shù)誤差較大，另一方面，移動(dòng)滑動(dòng)變阻器滑片時(shí)電流表指針變化范圍很小不便于讀數(shù)，不便于進(jìn)行多次測(cè)量；
故答案為：閉合開關(guān)，將滑動(dòng)變阻器滑片從阻值最大端緩慢向阻值最小端滑動(dòng)，觀察電壓表和電流表示數(shù)；
電壓表示數(shù)為3V時(shí)，電流表示數(shù)不大于0.6A．
（3）燈泡兩端電壓是0.5V時(shí)燈泡開始發(fā)光，燈泡兩端所允許加的最大電壓是2.5V×1.2=3V，
由題干信息可知：甲組電壓值能保證燈泡發(fā)光與燈泡安全，探究“小燈泡發(fā)光時(shí)的亮度與電功率的關(guān)系”三組數(shù)據(jù)已經(jīng)足夠了；乙組數(shù)據(jù)不能保證燈泡安全；丙組數(shù)據(jù)雖然即保證燈泡能發(fā)光，又能保證燈泡安全，但是探究“小燈泡發(fā)光時(shí)的亮度與電功率的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)，采用的是定性研究，測(cè)3次即可，不必要測(cè)六組數(shù)據(jù)；綜合分析可知，因此應(yīng)選用甲方案；
故答案為：甲．
（4）小剛在做該實(shí)驗(yàn)時(shí)，用數(shù)量和規(guī)格均滿足實(shí)驗(yàn)要求的定值電阻代替了滑動(dòng)變阻器，小剛的做法存在以下不足：
實(shí)驗(yàn)操作不方便，不易比較燈泡亮度變化情況；
故答案為：操作麻煩，改變小燈泡功率時(shí)，要更換不同的定值電阻，連續(xù)三次電阻；
不易比較亮度，比較亮度時(shí)，要經(jīng)過更換電阻的過程，時(shí)間間隔長．

點(diǎn)評(píng)：本題考查了連接實(shí)物圖、實(shí)驗(yàn)操作分析、實(shí)驗(yàn)測(cè)量方案的選擇、實(shí)驗(yàn)方案優(yōu)劣分析等問題；
實(shí)驗(yàn)中選擇實(shí)驗(yàn)器材時(shí)，實(shí)驗(yàn)器材的規(guī)格與量程選擇要恰當(dāng)，電表量程不能太大，量程太大，不易讀數(shù)，讀數(shù)誤差較大，量程太小，容易燒壞電表．