Question

5．两个小组在实验室分别做两个电学实验：
小组一用如图所示的实验电路，探究“电流与电压、电阻的关系”时：
（1）表1和表2是小丁同学实验后记录的数据，综合分析表1和表2中的数据可以总结出欧姆定律．由实验数据我们还可以看出，小丁实验过程中用到了控制变量法的物理学研究方法，在他依次进行表2中第4次到第5次实验的过程中，滑动变阻器的滑片P应向右滑动．（选填“左”或“右”）．
表1

实验 次数	电阻R=10Ω
	U/V	I/A
1	1	0.1
2	2	0.2
3	3	0.3

表2

实验 次数	电压U=3V
	R/Ω	I/A
4	5	0.6
5	10	0.3
6	15	0.2

（2）小组二小勇同学用实验室新购买的一批规格为“2.5V  0.75W”的一只小灯泡代替如图所示的电阻R，做测量电功率的实验时，得到了如表所示的一组数据：

次数	第一次	第二次	第三次
电压/V	3	2.5	2
电流/A	0.44	0.4	0.34

分析这组数据，第二次测量的小灯泡功率为1W，你认为该小灯泡是否合格？答：不合格（选填“合格”或“不合格”）；假如生产这种小灯泡钨丝的粗细是一定的，则这个小灯泡内钨丝的长度与合格产品相比是短了（选填“长了”、“正常”或“短了”）．

Answer 1

分析 （1）实验目的是探究电流与电压、电阻的关系，所以关系式应从电流与电压、电流与电阻的比例关系总结；表二记录的是在电压一定时，电流与电阻的关系，需要保持电阻两端电压一定．该探究方法是物理学中经常采用的一种方法，即控制变量法；该操作方法是调节滑动变阻器滑片位置，改变滑动变阻器接入电路的电阻大小．
（2）根据表中额定电压U对应的电流值I，由公式P=UI求出额定电压下灯泡的实际的功率，比较实际功率与额定功率判断灯泡是否合格．
已知灯泡额定功率与额定电压下的实际功率，根据P=$\frac{{U}^{2}}{R}$判断灯丝电阻阻值是偏大还是偏小，再影响导体电阻的因素判断灯丝的长短．

解答 解：（1）由1所示实验数据可知，实验控制电阻阻值不变，研究电流与电压的关系；
由表2所示实验数据可知，实验控制电阻两端电压不变，探究电流与电阻的关系；
由此可知，本实验采用的是控制变量的物理学研究方法．
探究电流与电阻的关系，应控制电阻两端电压不变，由表2中第5、6次实验数据可知，定值电阻阻值增大，电阻两端电压相应增大，要保持定值电阻两端电压不变，实验过程中应向右移动滑动变阻器滑片，使变阻器接入电路的电阻增大，变阻器两端电压增大，从而使定值电阻两端电压减小，直到电阻两端电压为3V为止．
（2）①由表知电压为额定电压U=2.5V时，电流I=0.4A，灯泡实际功率P_实=UI=2.5V×0.4A=1W；灯泡的额定功率P_额=0.75W，
在额定电压下实际功率P_实＞P_额，所以灯泡不合格．
②因为P_实＞P_额，由P=$\frac{{U}^{2}}{R}$知灯丝电阻偏小，因为导体电阻与导体材料、长度、横截面积有关，因为灯丝电阻偏小，在小灯泡钨丝的粗细是一定的情况下，这个小灯泡内钨丝的长度与合格产品相比短了．
故答案为：（1）控制变量法；右；（2）1；不合格；短了．

点评 （1）本题考查了探究电流跟电压、电阻的关系的实验，探究的方法是控制变量法；解题的关键是熟悉探究过程和串联电路的分压作用；电压和功率的计算可根据欧姆定律、功率的计算公式去作答．
（2）本题通过实验数据，计算灯泡的额定功率与标注的额定功率比较，判断灯泡是否合格；
根据P=$\frac{{U}^{2}}{R}$判断钨丝的电阻大小，根据电阻大小的影响因素来判断钨丝长短；
导体电阻与导体材料、长度、横截面积有关，在材料、横截面积相等的情况下，导体越长导体电阻越大