Question

【題目】七一中學(xué)物理社團(tuán)的學(xué)生做“測(cè)量小燈泡的電功率”和“探究電流與電壓關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)。電源兩端電壓恒定，小燈泡的額定電壓為2.5V，設(shè)計(jì)的電路如圖甲所示，操作如下：

（1）按圖甲連接電路，連接電路時(shí)開關(guān)應(yīng)_____，閉合開關(guān)前，應(yīng)將滑片移到滑動(dòng)變阻器的_____；閉合開關(guān)，記錄兩電表示數(shù)；移動(dòng)滑片，觀察并記錄多組數(shù)據(jù)，繪制如圖乙所示的U﹣I圖象，則小燈泡的額定功率為_____W；實(shí)驗(yàn)中，當(dāng)電流表示數(shù)為I0（I0＜0.30A）時(shí)，小燈泡的電功率為P1；

（2）斷開開關(guān)，用定值電阻替換小燈泡，將滑片移到滑動(dòng)變阻器的阻值最大端，閉合開關(guān)，讀出兩電表示數(shù)，并記錄在表格中；移動(dòng)滑片，測(cè)出多組數(shù)據(jù)，記錄在表格中。探究電流與電壓關(guān)系的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表如下，分析表格中的數(shù)據(jù)可知：_____。

實(shí)驗(yàn)次數(shù)	1	2	3	4
電壓U/V	0.9	1.5	2.5	3.0
電波I/A	0.18	0.30	0.50	0.60

（3）實(shí)驗(yàn)中，當(dāng)電流表示數(shù)仍為I0時(shí)，定值電阻的電功率為P2，則P1、P2的大小關(guān)系為P1_____P2（選填“大于”“小于”或“等于”）；

（4）若把小燈泡和定值電阻串聯(lián)后直接接到此電源兩端，電路的總功率為_____W。

Answer 1

【答案】斷開 右端 1 當(dāng)電阻一定時(shí)，通過導(dǎo)體的電流與導(dǎo)體兩端電壓成正比 小于 1.8

【解析】

（1）為了保護(hù)電路，連接電路時(shí)開關(guān)應(yīng)斷開，閉合開關(guān)前，應(yīng)將滑片移到滑動(dòng)變阻器的最大值右端；

小燈泡的額定電壓為2.5V，由圖象可知，燈泡兩端電壓為2.5V的電流為0.4A，所以燈泡的額定功率：P=UI=2.5V×0.4A=1W；

（2）探究電流與電壓關(guān)系應(yīng)保護(hù)電阻不變，由表中數(shù)據(jù)可知，電壓與對(duì)應(yīng)的電流之比為一定值，即當(dāng)電阻一定時(shí)，通過導(dǎo)體的電流與導(dǎo)體兩端電壓成正比；

（3）由圖象知，當(dāng)通過燈泡電流為0.3A時(shí)，燈泡兩端電壓為1V，此時(shí)燈泡電阻，

且圖象中燈泡電流隨其兩端電壓增大而增大，且電壓變化比電流變化快，所以燈泡電阻隨電壓（電流）增大而增大，實(shí)質(zhì)是燈絲電阻受溫度影響，所以I0＜0.30A時(shí)，小燈泡電阻小于3.3Ω；

由表中第一次實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)知，定值電阻的阻值：，所以I0＜0.30A時(shí)，RL＜R；

由P=I2R可知，當(dāng)電流表示數(shù)都為I0時(shí)，P1＜P2；

（4）設(shè)變阻器的最大電阻為R滑，按圖甲連接電路，將滑片移到滑動(dòng)變阻器的阻值最大端，閉合開關(guān)，此時(shí)電流中電流最小，燈泡兩端電壓也最小，而根據(jù)記錄多組數(shù)據(jù)，繪制如圖乙所示的U﹣I圖象，可知，此時(shí)電壓表示數(shù)（燈泡兩端電壓）為0.5V，對(duì)應(yīng)的電流為為I0=0.2A，根據(jù)歐姆定律和串聯(lián)電路的規(guī)律，電源電壓：

U=IR滑+UL=0.2A×R滑+0.5V…①

在（2）中，斷開開關(guān)，用定值電阻替換小燈泡，將滑片移到滑動(dòng)變阻器的阻值最大端，閉合開關(guān)，讀出兩電表示數(shù)，并記錄在表格中，此時(shí)電壓表示數(shù)為U′=0.9V，對(duì)應(yīng)的電流I′=0.18A，所以電源電壓：

U=I′R滑+U′=0.18A×R滑+0.9V…②

由①②得，電源電壓：U=4.5V，

若把小燈泡和定值電阻串聯(lián)后直接接到此電源兩端，因?yàn)榇��?lián)電路各處的電流都相等，只有當(dāng)電路中的電流為0.4A時(shí)，燈的電壓為2.5V，定值電阻的電壓為U定=IR=0.4A×5Ω=2V，符合串聯(lián)電路各部分電壓和等于總電壓的規(guī)律：4.5V=2.5V+2V。

所以若把小燈泡和定值電阻串聯(lián)后直接接到此電源兩端，電路的總功率為：

P總=UI=4.5V×0.4A=1.8W。