电功率单元测试卷 (word版,含解析)

电功率单元测试卷（word版，含解析）

一、初三物理电功率易错压轴题（难）

1．

22'

'

B0

()

==

U U U U

P

R U R

-

额额

额

下面是小溪所做的电学实验：

（一）探究电流与电阻的关系。

(1)小溪用5Ω、10Ω、15Ω和20Ω四个电阻、电压恒为4.5V的电源、“20Ω 1A”的滑动变阻器等器材连接成部分实验电路，实验过程中控制电阻两端的电压2V不变。请用笔画线代替导线把电路补充完整；______

(2)正确连接电路后开始实验。小溪发现换上______Ω的电阻后，移动滑片，电压表示数始终不能达到需要控制的电压值，不能完成实验。为了使四个电阻单独接入电路都能完成实验，他应该适当______（填“增大”或“减小”）控制的电压值；通过实验数据可以得出的结论是：______一定时，导体中电流与电阻成______。

（二）测量小灯泡的额定功率。

(3)小溪按乙图连接电路，测量标有“3.8V”的小灯泡的额定功率，她使用了电压表的小量程，调节变阻器滑片，使电压表示数为2V，读出此时电流表的示数为0.2A，求出小灯泡的电阻为______Ω，并利用公式

2

U

P

R

=额

额

求出了小灯泡的额定功率。然后她又换用电压表的大量程，调节变阻器滑片，使电压表示数为3.8V时，电流表示数如图丙所示为______A，小灯泡的额定功率为______W。小溪发现两次得到的额定功率值有较大差异，根本原因是______；

(4)小溪又设计了一个方案测量额定电压为3V的小灯泡的额定功率。电路如图丁所示（电源电压为6V，滑动变阻器规格为“20Ω 1A”）。请把下面的实验步骤补充完整：

①只闭合开关S和S2，调节变阻器的滑片，使电压表V2的示数为______V，此时小灯泡正常发光；

②只闭合开关______，保持滑片P的位置不动，此时V1的示数为1V，V2的示数为2V；

③该灯泡的额定功率P额＝______W。

【答案】见解析 20 增大电压反比 10 0.3 1.14 灯的电阻随温度的变化而变化

3 S和S1 0.6

【解析】

【分析】

【详解】

(1)[1]电压表测量电阻两端的电压，由于实验过程中控制电阻两端的电压为2V 不变，则电压表接小量程，如图所示

(2)[2]当接入20Ω的电阻时，移动滑动变阻器的滑片，使滑动变阻器接入阻值最大，此时滑动变阻器两端电压最大，定值电阻两端电压最小，由于滑动变阻器的最大阻值与电阻的阻值相等，则它们两端电压相等，此时电阻两端最小电压为

min 4.5V 2.25V 22

U U =

== 所以小溪发现换上20Ω的电阻后，移动滑片，电压表示数始终不能达到需要控制的电压值，不能完成实验。

[3]为了使四个电阻单独接入电路都能完成实验，根据U

I R

=以及串联分压的特点可知，他应该适当增大控制的电压值。

[4][5]通过多次实验得到的数据以及实验现象可以得出的结论：当电压一定时，导体中电流与电阻成反比。

(3)[6]调节滑动变阻器滑片，是电压表示数为2V ，读出此时电流表的示数为0.2A ，由

U

I R

=

可得小灯泡的电阻 2V 10Ω0.2A

U R I =

== [7]调节变阻器滑片，使电压表示数为3.8V 时，电流表如图丙所示选择的分度值为0.02A 的小量程，示数为0.3A 。 [8]小灯泡的额定功率

L L 3.8V 0.3A 1.14W P U I ==?=

[9]根据公式2U P R

=

额

额求出小灯泡的额定功率，小溪发现两次得到的额定功率值有较大差

异，根本原因是灯的电阻随温度的变化而变化。 (4)[10][11][12]实验步骤：

①只闭合开关S 和S 2，调节变阻器的滑片，使电压表V 2的示数为3V ，此时小灯泡正常发光；

②只闭合开关S 和S 1，保持滑片P 的位置不动，此时V 1的示数为1V ，V 2的示数为2V ； ③在①中电压表V 2测灯的电压，在①中电压表V 1测滑片以左电阻R 左的电压由串联电压规律可得滑片以右电阻R 右的电压

6V 1V 2V 3V U =-

-=右

因滑动变阻器的最大阻值为20Ω，根据串联电流规律，通过变阻器滑片以左和以右的电流相等，根据U I R

=

有 =U U R R 右左

右左

即

3V 1V 1=20ΩR R R =-右右

左 解得：R 右=15Ω，故在第1次操作中，由串联电路电压规律可知变阻器的电压

6V 3V 3V U =-=滑

电路中电流即灯的额定电流

L 3V

0.2A 15Ω

U I R '=

==滑右 所以灯泡的额定功率

2．小灯泡的额定功率是

()0

-U U U R 额额。如图甲所示是小明同学测定额定电压为2.5V ，额

定功率不大于1 W 的小灯泡功率的实物连接图。

（1）在小明连接好的电路中存在错误或不妥之处，请你找出其中的两处∶ ①_____________________；② _______________________。

（2）改正错误和不妥之处后，闭合开关，发现电流表和电压表均有示数，但小灯泡不亮，可能的原因是______（填写选项中的字母）。 A ．小灯泡短路

B ．连接小灯泡的导线接触不良

C ．滑动变阻器接入电路的电阻过大

（3）小明调节滑动变阻器，依次正确读取三组实验数据，随手写在了草稿纸上（如图乙所示）。下表是小明在老师指导下设计的记录数据及现象的表格，请你补出阴影处所缺的内容。

分析数据后得到小灯泡的额定电流为___ A ，额定功率为________W 。

（4）实验后，小明将一只5Ω的定值电阻与标有“20Ω 1A ”的滑动变阻器串联接在电压恒定为3V 的电源上，请你帮小明计算出滑动变阻器消耗的最大功率为_____W 。 【答案】滑动变阻器连接成两个下接线柱 电流表正负接线柱接反了 C 亮度 0.30 0.75 0.45 【解析】 【分析】 【详解】

(1)[1][2]小明连接好的电路中存在错误或不妥之处，其中滑动变阻器连接成两个下接线柱，电流表正负接线柱接反了。

(2)[3]改正错误和不妥之处后，闭合开关，发现电流表和电压表均有示数，但小灯泡不亮，可能的原因是滑动变阻器接入电路的电阻过大，电路电流过小；而小灯泡短路则电压表无示数，连接小灯泡的导线接触不良则电流表无示数；故选C 。

(3)[4]小明在老师指导下设计记录数据及现象的表格，阴影处所缺内容应为小灯泡的发光情况。

[5][6]分析数据可知，小灯泡两端电压越大，则通过的电流也越大，小灯泡的额定电压为2.5V ，在记录数据中居中，故小灯泡的额定电流为0.30A ，额定功率为

P=UI =2.5V ?0.30A=0.75W

(4)[7]实验后，小明将一只5Ω的定值电阻与标有“20Ω 1A ”的滑动变阻器串联接在电压恒定为3V 的电源上，滑动变阻器消耗的功率为

22

2

00022

000

00

()()24U U U P UI R R R R R R R R R R R

===

=

-++++ 当滑动变阻器接入阻值与定值电阻相同时，滑动变阻器消耗功率最大，为

3．(3)[4]小敏的观点是错误的，原因是小灯泡在不同电压下的电功率是不同的，所以不能取平均值减小误差。小华用图1所示电路来测量小灯泡的电功率（部分器材的规格已标明）

(1)图1是小华正准备接入最后一根导线（图中虚线所示）时的实验电路。请指出图中在器材操作上存在的两个不妥之处∶①____；②____?

(2)闭合开关进行实验，小华发现无论怎样调节滑动变阻器，电压表示数始终为3V，而电流表示数始终为零，已知仅导线发生故障，则图1中导线____（选填“①”?“②”或“③”）发生了____ （填写故障名称）

(3)小华进行了六次实验，记录实验数据并在U-I图像中描点，得到小灯泡两端的电压与电流的关系图像如图2所示，则根据记录的数据和图像可知∶

①小灯泡的额定功率为____W?

②实验中所使用的滑动变阻器的规格可能为____

A．5Ω 2A B．10Ω 2A C．20Ω 1A D．30Ω 1A

(4)实验结束后，小华继续对滑动变阻器两端电压与通过它的电流关系进行了探究，则他画出的U-I图像应为图3中的虚线____（选填“①”?“②”或“③”），你选择的依据是____?

【答案】①开关未断开②滑动变阻器滑片未移至阻值最大端左端①断路①0.75②D①“小灯泡和滑动变阻器两端电压之和保持不变”或“小灯泡两端电压变化量和滑动变阻器两端电压变化量始终相等”

【解析】

【分析】

【详解】

(1)[1][2]连接电路时为了保护电路，开关应断开，滑动变阻器滑片要滑到阻值最大处，所以图中在器材操作上存在的两个不妥之处∶①开关未断开；②滑动变阻器滑片未移至最左端（阻值最大处）。

(2)[3][4]闭合开关进行实验，小华发现无论怎样调节滑动变阻器，电压表示数始终为3V，而电流表示数始终为零，已知仅导线发生故障，则图1中导线①发生了断路。

(3)[5][6]根据记录的数据和图像可知∶①当小灯泡两端的电压为额定电压2.5V时，通过小灯泡的电流为0.3A，所以小灯泡的额定功率为

P额=U额I额=2.5V×0.3A=0.75W

②当小灯泡两端的电压为0.5V时，电流为0.1A，所以此时滑动变阻器两端的电压为

U滑=U-U灯=3V-0.5V=2.5V

此时滑动变阻器的阻值为

R=U

I

滑=

2.5V

0.1A

=25Ω

所以实验中所使用的滑动变阻器的规格可能为D.30Ω 1A。

4．本题考查的是“测量小灯泡的电功率”实验，涉及了实物电路的连接、实验操作和注意事项、电表的读数、功率的计算等，最后一问要结合图象和串并联电路的性质进行分析，由于灯丝电阻会随电压的变化发生变化，所以不能先求电阻，再进行计算．将几十个小彩灯串联后接在照明电路上，形成一串五光十色的彩灯带，当其中一个小彩灯灯丝烧断后，彩灯带却不会熄灭，其原因是：小彩灯内有一根表面涂有绝缘物质的细金属丝与灯丝并联．当灯丝正常发光时，金属丝与灯丝支架不导通；当灯丝烧断时，金属丝与灯丝支架瞬间导通，其他小彩灯仍能发光．为探究小彩灯的这一结构，小明找来额定电压为5V的小彩灯进行实验．

（1）请用笔画线代替导线，在甲图中将实物电路连接完整．

（_______）

（2）正确连接电路，闭合开关，发现灯不亮，电流表有示数，电压表无示数，则电路故障的原因是_________．

（3）排除故障，正确操作测得实验数据及现象记录如下表．

①小彩灯的额定功率为_________W；

②在图乙中，作出灯丝烧断前的I-U关系图像；

（________）

③分析图像可知；小彩灯的电阻随着其两端电压的增大而________．

（4）实验中发现，灯丝烧断后，小彩灯并没有导通，其原因可能是___________．

【答案】灯泡短路 1

增大没有达到一定的电压，金属丝上的绝

缘材料仍没有被击穿

【解析】

【详解】

第一空．滑动变阻器采取“一上一下”的连接方式，电压表与小彩灯并联，根据题意应接0—15V的量程，电路图如下：

第二空．正确连接电路，闭合开关，发现灯不亮，电流表有示数，电压表无示数，说明电路是通路，电压表被短路，电路故障是灯泡短路；

第三空．小彩灯额定电压是5V，查表知此时电流是0.20A，小彩灯的额定功率：

P=UI=5V×0.2A=1W；

第四空．根据表中数据在图乙中描点连线，得丝烧断前的I-U关系图像如下：

第五空．由图像可知I-U图像不是一条直线，而是一条曲线，故可知灯泡电阻随其两端电压的增大而增大；

5．故小灯泡正常发光时电流为：

4V

0.8A

5Ω

U

I

R

===，则小灯泡的额定功率为：

5V4

0W

.8A

P U I

==?=

额额

．图甲为测定额定电压为“2.5V”小灯泡电功率的实验电路，电源电压恒为3V不变．

（1）请用笔划线代替导线，将图甲中的实物图连接完整．

（_______）

（2）闭合开关前，滑片应移到滑动变阻器的最______端（选填“左”或“右”）．

（3）正确连接好电路，闭合开关，发现灯泡不亮，电流表有示数，电压表无示数；移动滑片，发现除了电流表示数改变外，其余均无变化．经检查，电压表完好，则故障可能是小灯泡______（选填“短路”或“断路”）．

（4）排除故障后，移动滑片，实验小组记下多组对应的电压表和电流表的示数，并绘制成图乙所示的I-U图象，由图象可计算出小灯泡的额定功率为______W．

（5）实验过程中，当电压表示数为1V时，滑动变阻器连入电路的阻值为______Ω．

【答案】左短路0.7510

【解析】

【详解】

第一空．灯的额定电压为2.5V，故电压表选用小量程与灯并联，变阻器按一上一下接入电路中，如下所示：

；

第二空．闭合开关前，滑片应移到滑动变阻器的阻值最大处，即最左端；

第三空．正确连接好电路，闭合开关，发现电流表有示数，则电路为通路，灯泡不亮，电

压表无示数，因电压表完好，故障可能是小灯泡短路；

第四空．根据绘制成的图乙所示的I-U图象，灯在额定电压下的电流为0.3A，则小灯泡的额定功率为：

P=UI=2.5V×0.3A=0.75W；

第五空．实验过程中，当电压表示数为1V时，电流为0.2A，根据串联电路分压的规律及欧姆定律，滑动变阻器连入电路的阻值为：

6．P m＝R0I1×（I2﹣I1）。在测量小灯泡电功率的实验中，已知灯泡额定电压U额=2.5V，电源电压保持不变。

（1）用笔画线代替导线把甲图电路连接完整。

（_______）

（2）调节滑动变阻器，使电压表示数为2.5V，此时电流表示数（如图乙）为___A，则小灯泡的额定功率是________W。

（3）如果没有电压表，用如图丙所示电路也可测小灯泡的额定功率。其中，定值电阻的阻值为R0。先断开开关S2、闭合开关S、S1，调节滑动变阻器，使电流表的示数为v；再保持变阻器滑片的位置不变，只断开开关________、闭合其它开关，读出电流表示数为I，灯泡额定功率的表达式为P额=___________（用R0、U额、I的代数式表示）。

【答案】 0.28 0.7 S1U额(I-

U

R

额)

【解析】

【详解】

（1）将变阻器的最大阻值连入电路中，连接变阻器的左下方接线柱，如下图所示：

（2）调节滑动变阻器，使电压表示数为2.5V，电流表选用小量程，分度值为0.02A，此时电流表示数（如图乙）为0.28A，则小灯泡的额定功率：P=UI=2.5V×0.28A=0.7W；

7．如图甲是阳阳同学设计的根据欧姆定律测电阻的实验电路．

（1）检查无误后，闭合开关．他将滑片P向左滑动时，电压表示数将_____（选填“增大”、“减小”或“不变”）；当P滑到某一位置时，两表读数如图乙所示，由此可知电阻R＝_____Ω．你认为这个结果可靠吗？_____，理由是_____．

（2）做完测电阻实验后，阳阳发现桌上还有一个标有额定电流I额的小灯泡和两个开关，一个已知阻值为R0的定值电阻，他想：能否在不用电流表的情况下测定小灯泡的额定功率呢？通过与同学讨论，他设计出了如图丙所示的电路图，并完成了小灯泡额定功率的测量．具体操作是：

①闭合开关_____，断开开关_____，移动滑动变阻器的滑片，使电压表的示数为_____；

②保持滑动变阻器的滑片位置不动，断开开关_____，闭合开关_____，读出此时电压表示数为U；

③小灯泡的额定功率P额＝_____（用已知量和所测物理量符号表示结果）．

【答案】增大10不可靠只测了一组数据数据，误差较大 S、S1 S2 I额R0 S1 S、S2（U﹣I额R0）I额

【解析】

【分析】

（1）判断将滑片P向左滑动时，变阻器接入电路中的电阻变化，由分压原理，确定变阻器的电压变化，由串联电路电压的规律，判断电压表示数的变化；根据电表小量程读数，由

欧姆定律

U

I

R

=，求电阻大小：为提高测量的准确度，要多次测量取平均值．

（2）当通过灯的电流为I额时，灯正常发光，根据串联电路电流的规律和欧姆定律，定值电阻的电压为I额R0，故应闭合开关S、S1，断开S2，使电压表测定值电阻的电压，移动变阻器的滑片，当电压表示数为I额R0，灯正常发光；保持滑片的位置不变，通过开关的转换，使电压表测定值电阻与灯串联的总电压U，因电路的连接关系没有变化，各电阻的大小和电压保持不变，灯仍正常发光，根据串联电路电压的规律，可求出灯的额定电压，根据P额＝U L I额求灯的额定功率．

【详解】

（1）将滑片P向左滑动时，变阻器接入电路中的电阻变小，根据串联电路分压原理，变阻器的电压变小，由串联电路电压的规律，电压表示数将增大；

当P滑到某一位置时，两表读数如图乙所示，图中电压表选用小量程，分度值为0.1V，示

数为2V；电流表选用小量程，分度值为0.02A，示数为0.2A，由欧姆定律

U

I

R

=，得电阻

大小：

2.0V

10Ω

0.2A

U

R

I

==

'

=，因只测了一组数据，误差较大，这个结果不可靠；

（2）当通过灯的电流为I额时，灯正常发光，在图丙中，闭合S、S1，断开S2时，根据串联电路电流的规律，由欧姆定律，移动变阻器的滑片，当电压表示数为I额R0，灯正常发光；

8．保持滑片的位置不变，断开开关S1，闭合开关S2，此时电路的连接关系没有变化，各电阻的大小和电压保持不变，灯仍正常发光，根据串联电路电压的规律，此时灯的电压为U L ＝U﹣I额R0，则小灯泡的额定功率：P额定＝U L I额＝（U﹣I额R0）I额．小华在“探究小灯泡的亮度与哪些因素有关”的实验中，所用电源电压恒为3V，小灯泡上标有“2.5V”字样．

（1）请用笔画线代替导线，将图中的实物电路连接完整．

（2）闭合开关前，应将滑动变阻器的滑片移到最端（选填“左”或“右”）．闭合开关后，发现灯泡不亮，电压表无示数，电流表有示数．若电路中仅有一处故障，这个故障可能是：．

（3）排除故障后继续实验，小华进行了4次测量，并将有关数据及现象记录在表格中．在第1次实验中小灯泡不亮的原因是：．

物理电电实际电功率小灯泡

量

次数

压

U/V

流

I/A

P/W亮度

10.50.120.06不亮

2 1.50.200.30偏暗

3 2.50.30正常

4 2.80.320.90更亮

（4）分析表中信息，可知小灯泡的额定功率为 W．实验得出的结论是：小灯泡的实际电功率____，灯泡越亮．

【答案】（1）如图所示

（2）左灯泡短路（3）变阻器连入电路的阻值太大，小灯泡的实际电功率太小（4）0.75 越大

【解析】

试题分析：（1）根据题意需要测量灯泡两端的电压和通过的电流，因为小灯泡的额定电压是2.5V，故电压表的量程为0～3V，且与灯泡并联，滑动变阻器按一上一下的原则与电流表串联，闭合开关前，必须将滑片移到阻值最大处即可，如下图所示

（2）闭合开关前，应将滑动变阻器的滑片移到阻值最大处，即最左端．闭合开关后，发现灯泡不亮，电压表无示数，电流表有示数．且电路中仅有一处故障，所以故障应是灯泡短路．（3）根据题意知道在第1次实验中小灯泡不亮的原因是变阻器连入电路的阻值太大，小灯泡的实际电功率太小；（4）根据第1次实验中的数据知道小灯泡的额定功率为

P=UI=2.5V×0.3A=0.75W，由实验得出的结论是：小灯泡的实际电功率大，灯泡越亮．

【考点定位】探究影响小灯泡亮度的因素

9．本题测定小灯泡的电功率，考查电路的连接及注意事项、操作过程及额定功率的计算，同时也考查了测电阻实验中故障分析，对器材要求及设计实验方案的能力及等效替代法的运用．如图是“测量小灯泡额定功率”的实验，其中灯泡的额定电压为 3.8V，电源电压未知，请你将实验过程补充完整．

（1）如图甲是实验电路，请你用笔画线代替导线将电路补充完整，并使滑动变阻器连入电路的阻值最大（导线不允许交叉）．

（2）实验过程中的某时刻，电压表的示数如图乙所示，为了测量灯泡的额定功率，应将滑动变阻器的滑片向（选填“左”或“右”）端滑动．灯泡正常发光时电流表的示数如图丙为 A，则灯泡的额定功率为W．

（3）为了考察同学们的能力，老师拿来了一个已知额定电流为0.2A，但额定电压未知的小灯泡，一个已知阻值为R的电阻和两个开关S1、S2，利用上面的部分器材为同学们设计了如图丁所示的电路来测量小灯泡的额定功率，请你将下列实验步骤补充完整；

①（填开关S、S1、S2的通断情况），调节滑动变阻器的滑片使电压表的示数为；

②闭合开关S、S2，断开S1，（选填“适当调节滑动变阻器的滑片”“保持滑动变阻器的滑片不动”），读出电压表的示数为U；

③灯泡额定功率的表达式为：P= ．

【答案】（1）电路图如图所示；

（2）左；0.3；1.14；（3）①闭合开关S、S1；0.2R；②保持滑动变阻器的滑片不动；③0.2A×（U﹣0.2R）

【解析】

试题分析：（1）灯泡额定电压为3.8V，电压表选0～15V量程，把滑动变阻器串联接入电路，电压表并联在灯泡两端，实物电路图如图所示：

（2）电压表量程为0～15V，由图乙所示电压表可知，其分度值为0.5V，所示为2.5V，小

于灯泡额定电压3.8V，为了测量灯泡的额定功率，应将滑动变阻器的滑片向左端滑动．由图丙所示电流表可知，其量程为0～0.6A，分度值为0.02A，所示为：0.3A，灯泡的额定功率为P=UI=3.8V×0.3A=1.14W．

（3）①闭合开关S、S1，调节滑动变阻器的滑片使电压表的示数为 0.2R；

②闭合开关S、S2，断开S1，保持滑动变阻器的滑片不动，读出电压表的示数为U；

③灯泡额定功率的表达式为：P=0.2A×（U﹣0.2R）．

10．考点：伏安法测小灯泡的电功率小明猜想电流通过导体产生的热量与电流、电阻和通电时间有关．为了探究“电流通过导体产生的热量与电流是否有关”，所用的器材有：稳压电源、电流表、滑动变阻器、开关、停表各一个；绝热的塑料盒一个，盒内密封着空气，盒内的电阻丝的阻值是10Ω，插在盒中的温度计量程是0～100℃；导线若干．

（1）用笔画线代替导线，将图中的电路连接完整．________

（2）记录实验数据的表格如下表．

实

验

次

数

通电时

间

t/s

电阻

R/Ω

电流

I/A

盒内空气的

初温t0/℃

盒内空气的

末温t/℃

盒内空气升

高的温度

△t/℃

热量Q 1

2010

0.2203212小20.3204727中

30.4206949大

①分析表中的数据，得到的探究结论是：_______________________________________．

②从表格中提取的能得出该结论的信息是：_____________________________________．（3）实验结束后，小明为了缩短实验时间，对原实验方案稍加改动：实验器材不变，通电时间和电流的预设值不变，在每完成一次实验（收集一组数据）后，不断开开关，也不打

开通气孔，直接把前一次实验的末温作为下一次实验的初温，再移动滑动变阻器滑片，使电流达到预设值时开始计时，20s后记录末温……

指出改动后方案的两点不足（可以结合原方案的实验数据）；

①____________________________________________________________．

②____________________________________________________________．

【答案】电流通过导体产生的热量与电流有关通电时间

和导体的电阻一定，电流变化，导体产生的热量也变化改动后导致第三次实验的末温超过了温度计的最大量程（100℃）无法完成第三次实验改动后，前次实验的末温并不是下一次实验的初温，所以初温记录有误

【解析】

试题分析：（1）根据题意滑动变阻器应串联在电路中，接线为“一上一下”，实物连接图如图

（2）①由实验数据知道，在电阻一定，通电时间相等时，电流越大，盒内空气温度升高越高，说明电流产生的热量越多，即可以得出的结论是：电流通过导体产生的热量与电流的大小有关；②通过表格中的数据得出的结论是：通电时间和导体的电阻一定，电流变化，导体产生的热量也变化；（3）（3）①改动后导致第三次实验的末温超过了温度计的最大量程（100℃）无法完成第三次实验②改动后，前次实验的末温并不是下一次实验的初温，所以初温记录有误．

【考点定位】焦耳定律控制变量法