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C
D
C

【分析】
要解决这道题,需结合“测量灯泡的电功率”实验的特点,逐个分析滑动变阻器的作用及各选项的正误:
1. 首先回忆滑动变阻器的基本作用:在所有电学实验中,滑动变阻器都能起到保护电路的作用;
2. 其次,滑动变阻器通过改变接入电路的电阻,可改变电路电流,进而调节灯泡两端的电压;
3. 最后,明确灯泡的电功率特性:灯泡的电阻随温度升高而增大,不同电压下灯泡的实际功率是不同工作状态下的真实值,并非误差,因此多次测量的目的是得到不同电压下的电功率,而非取平均值减小误差。据此对每个选项逐一判断即可得出错误选项。
【解析】
对各选项逐一分析:
A选项:闭合开关前,将滑动变阻器调到最大阻值,可防止电路中电流过大,起到保护电路的作用,该说法正确。
B选项:滑动变阻器通过改变接入电路的电阻,改变电路中的电流,根据$U=IR$,能调节灯泡两端的电压,该说法正确。
C选项:灯泡的电功率随温度变化而改变,不同电压下灯泡的实际功率是不同的真实值,不是测量误差,因此不能通过多次测量取平均值减小误差,该说法错误。
D选项:调节滑动变阻器可使灯泡在额定电压、高于或低于额定电压的状态下工作,从而测出灯泡在不同电压下的电功率,该说法正确。
综上,错误的说法是C。
【答案】
C
【知识点】
1. 滑动变阻器的作用
2. 灯泡电功率的测量
【点评】
本题重点考查“测量灯泡的电功率”实验中滑动变阻器的作用,核心易错点是区分该实验与“测量定值电阻阻值”实验的不同:后者多次测量取平均值减小误差,而灯泡功率随温度变化,多次测量是为了探究不同电压下的功率特点,不能取平均值。需准确把握实验本质,避免混淆。
【难度系数】
0.7
【分析】
要解决这个问题,我们需要分两步确定电压表和电流表的量程:
1. 电压表量程选择:灯泡的额定电压为2.5V,选择电压表量程时,既要保证被测电压不超过量程,又要优先选择分度值更小的量程以提高测量精度。0~3V量程的最大值大于2.5V,且分度值比0~15V更小,测量更准确,因此电压表应选0~3V。
2. 电流表量程选择:已知灯泡正常发光时电阻约为10Ω,根据欧姆定律$I=\frac{U}{R}$,可计算出灯泡正常发光时的电流$I=\frac{2.5\,\mathrm{V}}{10\,\Omega}=0.25\,\mathrm{A}$。0~0.6A量程的最大值大于0.25A,且分度值更小,测量精度更高,因此电流表应选0~0.6A。综合来看,应选选项D。
【解析】
1. 确定电压表量程:
灯泡的额定电压为2.5V,0~3V量程的测量范围包含2.5V,且该量程的分度值(0.1V)小于0~15V量程的分度值(0.5V),测量电压时误差更小,故电压表选0~3V。
2. 计算灯泡正常发光时的电流:
根据欧姆定律 $ I = \frac{U}{R} $,代入额定电压 $ U=2.5\,\mathrm{V} $,灯丝电阻 $ R=10\,\Omega $,可得:
$ I = \frac{2.5\,\mathrm{V}}{10\,\Omega} = 0.25\,\mathrm{A} $
3. 确定电流表量程:
0.25A小于0~0.6A量程的最大值0.6A,且该量程分度值(0.02A)远小于0~3A量程的分度值(0.1A),测量电流时精度更高,故电流表选0~0.6A。
综上,两个电表的量程应选电压表0~3V,电流表0~0.6A,对应选项D。
【答案】
D
【知识点】
电表量程选择、欧姆定律、额定电压应用
【点评】
本题主要考查电表量程的合理选择,解题关键是结合灯泡的额定电压确定电压表量程,再通过欧姆定律计算出额定电流确定电流表量程。选择量程时需兼顾安全性(被测值不超过量程)和准确性(优先选分度值小的量程),是电学实验中的基础考点。
【难度系数】
0.7
【分析】
要解决本题,需结合伏安法测电功率的电路故障特点、滑动变阻器的工作原理,对每个选项逐一分析:
1. 先明确断路、短路故障对应的电表示数、灯泡发光状态;
2. 掌握滑动变阻器的接线规则,分析不同接线方式对电路的影响;
3. 根据串联电路分压原理,判断滑片移动方向对灯泡两端电压的影响。
【解析】
对各选项逐一分析:
选项A:灯泡断路时,电路断路,几乎无电流,电流表几乎无示数,灯泡不发光;此时电压表串联在电路中,测量电源电压,示数几乎等于电源电压,该分析正确。
选项B:滑动变阻器同时接入下面两个接线柱时,接入电路的电阻为最大阻值且固定不变,电路中电流极小,灯泡实际功率远小于额定功率,因此灯泡很暗且亮度不变,该分析正确。
选项C:灯泡实际电压为2.5V(小于额定电压3.8V),要使灯泡两端电压达到额定电压,根据串联电路分压原理,需减小滑动变阻器两端的电压,即减小滑动变阻器接入电路的电阻。由图可知滑动变阻器接左下和右上接线柱,滑片向右移动时,接入电路的电阻丝长度变短、电阻减小,因此应将滑片向右移动,而非向左移动,该分析错误。
选项D:灯泡短路时,电压表被短路,无示数;电路为滑动变阻器的简单电路,灯泡中无电流通过,因此灯泡不亮,该分析正确。
综上,分析错误的是选项C。
【答案】
C
【知识点】
伏安法测电功率、电路故障分析、滑动变阻器的使用
【点评】
本题综合考查伏安法测电功率实验的故障分析与滑动变阻器的使用,需要熟练掌握电路故障的表现规律,以及滑动变阻器的调节对电路的影响,侧重实验能力的考查。
【难度系数】
0.6
【分析】
1. 电路连接问题:首先回忆伏安法测电功率的实验电路逻辑,需灯泡与滑动变阻器串联,电流表测串联电流,电压表并联在灯泡两端。观察原电路,可发现两处问题:一是电流表正负接线柱接反(电流从负接线柱流入,违反电流表使用规则);二是滑动变阻器、电压表未接入电路。思考时需先纠正电流表接线,再将滑动变阻器串联入电路,电压表并联在灯泡两端(选0~3V量程,匹配灯泡额定电压2.5V)。
2. 电流与功率计算:先确定电流表量程(图中为0~0.6A),根据分度值0.02A读取示数,再利用公式$P=UI$计算额定功率,这是伏安法测功率的核心公式应用。
3. 电路故障分析:灯泡先亮后熄灭,说明电流过大导致灯泡烧坏,结合滑动变阻器的作用,可知是滑动变阻器未起到限流作用,大概率是接了上方两个接线柱,使滑动变阻器短路,电路电阻骤降、电流骤增。
4. 实验收尾操作:实验结束需先断开开关,再拆除电源两端导线,这是为了避免短路或触电,是实验安全操作的基本要求。
【解析】
(1) 电路错误修正与连接:
纠正电流表:原电流表电流从“-”接线柱流入,需将灯泡与电流表“3”接线柱的导线改接至“0.6”接线柱,保证电流从正接线柱流入、负接线柱流出;
串联滑动变阻器:将开关右端与滑动变阻器左上接线柱连接,滑动变阻器右下接线柱与灯泡右端连接,使滑动变阻器与灯泡串联;
并联电压表:将电压表“3”接线柱接灯泡右端,“-”接线柱接灯泡左端,实现电压表并联在灯泡两端(选0~3V量程)。
(2) 电流表读数与功率计算:
电流表选用0~0.6A量程,分度值为0.02A,指针指向0.2A,故电流$I=0.2A$;
灯泡额定功率$P_{额}=U_{额}I=2.5V×0.2A=0.5W$。
(3) 故障原因:滑动变阻器同时连接上方两个接线柱,导致滑动变阻器短路,电路电阻极小,电流过大,灯泡实际功率远大于额定功率,先过亮后烧坏熄灭。
(4) 实验收尾:先断开开关,再拆除电源两端导线,避免电路短路或触电。
【答案】
(1) 电路修正连接如图(见参考答案对应图示);
(2) $\boldsymbol{0.2}$;$\boldsymbol{0.5}$
(3) $\boldsymbol{滑动变阻器同时连接上方两个接线柱}$
(4) $\boldsymbol{断开开关}$;$\boldsymbol{电源}$
【知识点】
1. 伏安法测电功率
2. 电流表读数
3. 电路故障分析
【点评】
本题全面考查伏安法测电功率的实验操作、仪器读数、故障排查及安全操作,覆盖实验核心环节,注重细节考查,要求学生熟练掌握实验电路逻辑、仪器使用规则及故障分析方法,是对实验综合能力的典型考查。
【难度系数】
0.6