Question

10．在“探究電流做功多少與電壓、電流的關(guān)系”的活動中，同學(xué)們設(shè)計了如圖甲、乙、丙三個電路．

（1）實(shí)驗(yàn)中我們通過比較燈泡的亮度燈泡的亮度來比較相同時間內(nèi)電流做功的多少．
（2）利用圖甲可以研究電流做功多少與電流大小的關(guān)系．經(jīng)過討論，同學(xué)們認(rèn)為圖乙電路存在一個缺陷，其缺陷在于無法控制燈兩端的電壓，利用利用滑動變阻器保護(hù)電路．
（3）在乙圖的實(shí)驗(yàn)中，當(dāng)燈L₁的電阻大于燈L₂的電阻時，實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)電壓表V₁的示數(shù)始終大于V₂的示數(shù)，根據(jù)此現(xiàn)象可以得出的初步結(jié)論是在電流和時間相同的情況下，電壓越大，電流做的功越多．
（4）某同學(xué)想利用丙圖來研究電流做功與電壓的關(guān)系，通過調(diào)節(jié)滑動變阻器的滑片P的位置來改變燈兩端電壓，他設(shè)計的實(shí)驗(yàn)方案中存在什么問題？燈泡兩端電壓改變時，通過燈泡的電流也發(fā)生了變化，沒有利用控制變量的物理方法．

Answer 1

分析 （1）電流做功的過程就是把電能轉(zhuǎn)化為其它形式能的過程，相同時間內(nèi)消耗的電能越多，轉(zhuǎn)化為其它形式的能越多，本題中利用燈泡把電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能和光能，相同時間內(nèi)電流做的功越多，轉(zhuǎn)化為內(nèi)能越多，燈越亮．
（2）甲中兩燈泡并聯(lián)，其兩端電壓相等，燈泡的規(guī)格不同，則流過它們的電流不同，是研究電功與電流大小的關(guān)系．
根據(jù)滑動變阻器的作用進(jìn)行分析甲圖的缺陷所在；
（3）乙圖中兩燈泡串聯(lián)，它們的電流大小相等，但電壓不相等，所以研究的是電功與電壓的關(guān)系，實(shí)驗(yàn)中燈泡兩端電壓越高，燈越亮，說明相同時間內(nèi)電流做的功越多．
（4）電功的大小與電壓、電流和通過時間有關(guān)，在實(shí)驗(yàn)中要利用控制變量的方法，丙圖中當(dāng)滑動變阻器接入電路的阻值發(fā)生改變時，燈兩端的電壓會發(fā)生改變，但流過燈泡的電流也發(fā)生了變化，沒有利用控制變量的方法．

解答 解：
（1）燈泡越亮功率越大，在相同時間里消耗的電能越多，電流做功越多．所以我們可以通過燈泡的亮度來比較相同時間內(nèi)電流做功的多少；
（2）圖甲中兩燈并聯(lián)，兩燈兩端的電壓相等，電流表分別測出燈泡的電流，由W=UIt，可知這是探究電流做功與電流大小的關(guān)系；
由圖知，電路中沒有滑動變阻器，所以無法控制燈兩端的電壓，利用利用滑動變阻器保護(hù)電路；
（3）因?yàn)殡娏髯龅墓εc電壓、電流和時間有關(guān)，而圖乙電路中，兩燈串聯(lián)電流和通電時間相同，電壓不同，根據(jù)控制變量法的思路可知是研究電流做功與電壓的關(guān)系；
通過公式W=UIt判斷，在電流和時間相同的情況下，電壓越大，電流做的功越多；
（4）研究電流做功與電壓的關(guān)系時，應(yīng)控制電流和通電時間相同，由圖丙可知：調(diào)節(jié)滑動變阻器的滑片P的位置來改變燈兩端電壓，也改變了燈泡中的電流，所以不能研究電流做功與電壓關(guān)系．
故答案為：（1）燈泡的亮度；（2）電流大小；無法控制燈兩端的電壓，利用利用滑動變阻器保護(hù)電路；（3）在電流和時間相同的情況下，電壓越大，電流做的功越多；（4）燈泡兩端電壓改變時，通過燈泡的電流也發(fā)生了變化，沒有利用控制變量的物理方法．

點(diǎn)評 知道根據(jù)燈泡的亮度比較相同時間內(nèi)電流做功的多少是關(guān)鍵．然后根據(jù)控制變量法的思路得出結(jié)論；注意探究電流做功與電壓關(guān)系時，需控制電流和時間相同；探究電流做功與電流關(guān)系時，需控制電壓與時間相同．