Question

（2012?大連）小明在探究“小燈泡發光時的亮度與電功率的關系”的實驗中，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）請將圖的實驗電路連接完整．
（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，小明又進行了實驗操作，并根據觀察到的實驗現象將電流表從大量程改為小量程．則他進行了怎樣的實驗操作？觀察到什么實驗現象？
實驗操作：

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

．實驗現象：

電壓表示數為3V時，電流表示數不大于0.6A

．
（3）實驗中，觀察到小燈泡開始發光時，電壓表的示數是0.5V．關于電壓測量點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
應該選用

甲

方案．
（4）小剛在做該實驗時，用數量和規格均滿足實驗要求的定值電阻代替了滑動變阻器．請分析說明用定值電阻代替滑動變阻器做實驗的兩點不足．1、

操作麻煩，改變小燈泡功率時，要更換不同的定值電阻，連續三次電阻

；    2、

不易比較亮度，比較亮度時，要經過更換電阻的過程，時間間隔長

．

Answer 1

分析：（1）根據實驗中電壓表所測的最大電壓確定電壓表的量程，燈泡與滑動變阻器串聯接入電路，電壓表并聯在燈泡兩端，連線時注意滑動變阻器的接法；
（2）電流表選擇的量程過大，電流表指針偏轉角度太小，讀數誤差較大；調節滑動變阻器滑片，電流表指針變化范圍小，不便于讀數；
（3）燈泡兩端電壓是0.5V時燈泡開始發光，燈泡兩端所允許加的最大電壓是2.5V×1.2=3V，要探究“小燈泡發光時的亮度與電功率的關系”，在保證燈泡發光且保證燈泡安全的情況下，要盡可能地多測幾組數據，進行分析比較，據此選擇實驗方案；
（4）用定值電阻代替滑動變阻器進行實驗，實驗時要不斷地更換電阻，不斷地拆接電路，操作麻煩，另一方面，用定值電阻代替滑動變阻器，電流電流不能連續變化，燈泡亮度不能連續變化，燈泡功率變化時，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，燈泡與滑動變阻器串聯接入電路，電壓表并聯在燈泡兩端，電路圖如圖所示；
故答案為：電路圖如圖所示．
（2）實驗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，閉合開關后，電流表指針偏轉角度太小，不便于讀數，讀數誤差較大，另一方面，移動滑動變阻器滑片時電流表指針變化范圍很小不便于讀數，不便于進行多次測量；
故答案為：閉合開關，將滑動變阻器滑片從阻值最大端緩慢向阻值最小端滑動，觀察電壓表和電流表示數；
電壓表示數為3V時，電流表示數不大于0.6A．
（3）燈泡兩端電壓是0.5V時燈泡開始發光，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光與燈泡安全，探究“小燈泡發光時的亮度與電功率的關系”三組數據已經足夠了；乙組數據不能保證燈泡安全；丙組數據雖然即保證燈泡能發光，又能保證燈泡安全，但是探究“小燈泡發光時的亮度與電功率的關系”的實驗，采用的是定性研究，測3次即可，不必要測六組數據；綜合分析可知，因此應選用甲方案；
故答案為：甲．
（4）小剛在做該實驗時，用數量和規格均滿足實驗要求的定值電阻代替了滑動變阻器，小剛的做法存在以下不足：
實驗操作不方便，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，要更換不同的定值電阻，連續三次電阻；
不易比較亮度，比較亮度時，要經過更換電阻的過程，時間間隔長．

點評：本題考查了連接實物圖、實驗操作分析、實驗測量方案的選擇、實驗方案優劣分析等問題；
實驗中選擇實驗器材時，實驗器材的規格與量程選擇要恰當，電表量程不能太大，量程太大，不易讀數，讀數誤差較大，量程太小，容易燒壞電表．