Question

甲、乙兩位同學分別做“測定小燈泡的電功率”和“用電流表、電壓表測電阻”的實驗，他們使用的電源電壓相同且不變，選用的滑動變阻器上都標有“20Ω　2A”字樣，甲同學所測小燈的額定電流為0.35安．兩位同學分別正確連接電路進行實驗．甲同學觀察到當小燈正常發光時，電壓表的示數如圖（a）所示，且變阻器的滑片恰好在中點上（即它接入電路的電阻為10歐），則甲同學所測小燈的額定功率P_額為________瓦，所使用的電源電壓U為________伏．當乙同學也將變阻器的滑片移到中點時，電壓表的示數如圖（b）所示為________伏，此時所測電阻的阻值為________歐（計算電阻時精確到0.1歐）．在實驗過程中，甲、乙兩位同學均分別記錄了三組不同的數據，他們這樣做的目的分別為________．

Answer 1

0.875    6    2.2    5.8    甲同學為了測得小燈泡在不同電壓下的電功率；乙同學為了減小實驗誤差
分析：（1）已知甲同學所測小燈的額定電流為0.35安．根據電壓表所選量程和其分度值，利用P=UI可求出甲同學所測小燈的額定功率．
（2）根據甲同學觀察到當小燈正常發光時，電壓表的示數如圖（a）所示可知燈泡兩端的電壓，由變阻器的滑片恰好在中點上（即它接入電路的電阻為10歐）利用U=IR可求出滑動變阻器兩端電壓，從而可知所使用的電源電壓；
（3）由求出的電源電壓數值可知電壓表所選量程，再根據其分度值和指針所指位置可讀出電壓表的示數；
（4）由題意可知乙同學使用電源電壓也為6V，則所測電阻兩端的電壓為6V-2.2V=3.8V，在根據串聯電路的電壓規律和電流規律，即可求出所測電阻的阻值；
（5）因為甲同學做“測定小燈泡的電功率”，乙同學作“用電流表、電壓表測電阻”的實驗，根據甲、乙兩位同學的實驗目的不同來分析解答．
解答：（1）甲同學所測小燈的額定電流為0.35A，由圖可知，電壓表所選量程為0～3V，其分度值為0.1V，則由指針位置可知此時電壓為2.5V，則甲同學所測小燈的額定功率P_額=U_額I_額=2.5V×0.35A=0.875W．
（2）滑動變阻器兩端電壓U_滑=IR_滑=0.35A×10Ω=3.5V，
則所使用的電源電壓U═U_額+U_滑=2.5V+3.5V=6V；
（3）由計算出的電源電壓為6V可知，乙同學使用的電壓表所選量程0～3V，其分度值為0.1V，則由指針位置可知此時電壓為2.2V，
（4）因為滑動變阻器和待測電阻是串聯的，所以待測電阻兩端的電壓為6V-2.2V=3.8V，
根據串聯電路中電流處處相等，可得=，即=，解得R_電阻=5.8Ω
（5）甲同學做“測定小燈泡的電功率”，所以記錄了三組不同的數據的目的是為了測得小燈泡在不同電壓下的電功率，而乙同學是“用電流表、電壓表測電阻”的實驗，所以多測幾次數據，是利用求平均值的方法來減小誤差．
故答案為：0.875；6；2.2；5.8；
甲同學為了測得小燈泡在不同電壓下的電功率；乙同學為了減小實驗誤差．
點評：電學實驗中實驗的原理、滑動變阻器的接法、實驗中的注意事項及數據的處理等一直為考查的重點，應多作練習．物理上要進行多次實驗，有的是多次實驗求平均值來減小誤差，有的是多次測量發現其中的規律．甲同學的多次測量是為了測得小燈泡在不同電壓下的電功率．