Question

6．小明探究“電流一定時，導體消耗的電功率與導體電阻的關(guān)系”，現(xiàn)有實驗器材：穩(wěn)壓電源、電壓表、電流表、滑動變阻器、電阻箱（符號為）、開關(guān)及若干導線．

（1）為了完成此探究實驗，請你在圖甲的虛線框內(nèi)將實驗電路圖補充完整；若連接電路后，閉合開關(guān)，發(fā)現(xiàn)電壓表的指針偏轉(zhuǎn)如圖乙所示，其原因可能是電壓表正負接線拄接反．
（2）實驗中利用公式P=UI計算電阻箱阻值不同時消耗的電功率，實驗過程需要記錄的物理量有：電阻箱兩端電壓U、通過電阻箱的電流I和電阻箱的阻值R．
（3）在實驗中，小明需多次改變電阻箱的阻值進行測量，每改變一次阻值，都必須移動滑動變阻器的滑片來控制電流不變，多次改變電阻箱阻值的目的是多次進行實驗使實驗結(jié)論更具普遍性（避免偶然性）．
（4）完成上述實驗后，小明又從實驗室借了一個額定功率為2.5V的小燈泡和一個單刀雙擲開關(guān)，設(shè)計了圖丙所示實驗電路圖來測量小燈泡的額定功率，實驗如下：閉合開關(guān)S₁，將開關(guān)S₂撥到觸點2，把電阻箱調(diào)到10Ω，剛好使電壓表的示數(shù)為2.5V；再將開關(guān)S₂撥到觸點l，讀出電壓表的示數(shù)為4.5V，小燈泡額定功率P=0.5W．

Answer 1

分析 （1）電功率、電阻、電流的關(guān)系為P=I²R，根據(jù)控制變量法知研究電功率與電阻的關(guān)系時，要控制電流一定；
（2）實驗中，因電阻阻值的變化，電路中的電流會改變，為控制電流一定，應(yīng)通過移動滑動變阻器的滑片，使電路中的電流保持為原來的值不變；
（3）探究“導體消耗的電功率與導體電阻的關(guān)系”的實驗需控制電流不變，多次改變電阻箱的阻值進行測量，尋找普遍規(guī)律；
（4）在沒有電流表的情況下，利用定值電阻和電壓表代替電流表與燈泡串聯(lián)，首先使燈泡兩端的電壓等于2.5V，然后測出此時定值電阻兩端的電壓，便可求出電路中的電流，根據(jù)P=UI計算出燈泡的額定電功率．

解答 解：（1）電壓表測電阻箱兩端電壓，電流表測電流，電阻箱與滑動變阻器串聯(lián)，電路圖如下圖所示：

若連接電路后，閉合開關(guān)，由圖乙可知，發(fā)現(xiàn)電壓表的指針反向偏轉(zhuǎn)，其原因可能是 電壓表正負接線拄接反．
（2）該實驗的原理是利用P=UI計算阻值不同的電阻箱的功率，然后進行比較分析；
因此需要記錄的物理量有：電壓表示數(shù)U、電流表示數(shù)I、電阻箱的阻值R．
（3）本實驗是探究“電流一定時，導體消耗的電功率與導體電阻的關(guān)系”，即改變電阻箱的阻值時，
需調(diào)節(jié)電路中的電流，使每次流過R的電流相等，故必須移動滑動變阻器的滑片來控制電流不變．
為了尋找“電流一定時，導體消耗的電功率與導體電阻的關(guān)系”的普遍規(guī)律，
需要多次改變電阻箱阻值，其目的是 多次進行實驗使實驗結(jié)論更具普遍性（避免偶然性）．
（4）首先使燈泡兩端的電壓為2.5V，使其正常發(fā)光，所以閉合開關(guān)S_l，將S₂撥到觸點2，調(diào)節(jié)電阻箱，使電壓表的示數(shù)為U_燈=2.5V；
再測定值電阻兩端的電壓，將開關(guān)S₂撥到觸點1，保持電阻箱的阻值不變，讀出電壓表的示數(shù)U=4.5V，則電阻箱兩端的電壓U_R=U-U_燈=4.5V-2.5V=2V；
電路中的電流：I=$\frac{{U}_{R}}{R}$=$\frac{2V}{10Ω}$=0.2A，
則小燈泡額定功率：P=UI=2.5V×0.2A=0.5W．
故答案為：（1）電路圖見上圖；電壓表正負接線拄接反；
（2）P=UI； 電阻箱的阻值R；
（3）電流不變多次進行實驗使實驗結(jié)論更具普遍性（避免偶然性）；
（4）0.5．

點評 此題考查了電路設(shè)計、實驗注意事項以及在沒有電流表的情況下，電功率的測量方法，關(guān)鍵是熟練運用控制變量法的思想，考查全面，綜合性較強，是中考的常見題型，有一定難度．