Question

小明在探究“小灯泡发光时的亮度与电功率的关系”的实验中，所用的电源电压是4V，小灯泡的额定电压是2.5V，小灯泡两端允许加的最大电压为额定电压的1.2倍．
（1）请将图的实验电路连接完整．
（2）小明连接的电路中，电流表接的是大量程，滑动变阻器的滑片滑到了阻值最大端．在检查电路连接正确后，小明又进行了实验操作，并根据观察到的实验现象将电流表从大量程改为小量程．则他进行了怎样的实验操作？观察到什么实验现象？
实验操作：______．实验现象：______．
（3）实验中，观察到小灯泡开始发光时，电压表的示数是0.5V．关于电压测量点的选择有如下三种方案．
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
应该选用______方案．
（4）小刚在做该实验时，用数量和规格均满足实验要求的定值电阻代替了滑动变阻器．请分析说明用定值电阻代替滑动变阻器做实验的两点不足．1、______；    2、______．

Answer

（1）根据实验中电压表所测的最大电压确定电压表的量程，灯泡与滑动变阻器串联接入电路，电压表并联在灯泡两端，连线时注意滑动变阻器的接法；
（2）电流表选择的量程过大，电流表指针偏转角度太小，读数误差较大；调节滑动变阻器滑片，电流表指针变化范围小，不便于读数；
（3）灯泡两端电压是0.5V时灯泡开始发光，灯泡两端所允许加的最大电压是2.5V×1.2=3V，要探究“小灯泡发光时的亮度与电功率的关系”，在保证灯泡发光且保证灯泡安全的情况下，要尽可能地多测几组数据，进行分析比较，据此选择实验方案；
（4）用定值电阻代替滑动变阻器进行实验，实验时要不断地更换电阻，不断地拆接电路，操作麻烦，另一方面，用定值电阻代替滑动变阻器，电流电流不能连续变化，灯泡亮度不能连续变化，灯泡功率变化时，不易比较灯泡亮度变化情况．
【解析】
（1）灯泡两端所允许加的最大电压是
2.5V×1.2=3V，因此电压表可选择3V量程，灯泡与滑动变阻器串联接入电路，电压表并联在灯泡两端，电路图如图所示；
故答案为：电路图如图所示．
（2）实验中电流表选择大量程0～3A，灯泡两端允许加得最大电压为3V，一般情况下，额定电压为2.5V的小灯泡电阻约为10Ω，电路的最大电流约为I===0.3A＜0.6A，0～3A量程太大，闭合开关后，电流表指针偏转角度太小，不便于读数，读数误差较大，另一方面，移动滑动变阻器滑片时电流表指针变化范围很小不便于读数，不便于进行多次测量；
故答案为：闭合开关，将滑动变阻器滑片从阻值最大端缓慢向阻值最小端滑动，观察电压表和电流表示数；
电压表示数为3V时，电流表示数不大于0.6A．
（3）灯泡两端电压是0.5V时灯泡开始发光，灯泡两端所允许加的最大电压是2.5V×1.2=3V，
由题干信息可知：甲组电压值能保证灯泡发光与灯泡安全，探究“小灯泡发光时的亮度与电功率的关系”三组数据已经足够了；乙组数据不能保证灯泡安全；丙组数据虽然即保证灯泡能发光，又能保证灯泡安全，但是探究“小灯泡发光时的亮度与电功率的关系”的实验，采用的是定性研究，测3次即可，不必要测六组数据；综合分析可知，因此应选用甲方案；
故答案为：甲．
（4）小刚在做该实验时，用数量和规格均满足实验要求的定值电阻代替了滑动变阻器，小刚的做法存在以下不足：
实验操作不方便，不易比较灯泡亮度变化情况；
故答案为：操作麻烦，改变小灯泡功率时，要更换不同的定值电阻，连续三次电阻；
不易比较亮度，比较亮度时，要经过更换电阻的过程，时间间隔长．