Question

1．同一型號的兩個燈泡串聯(lián)在電路中會一樣亮嗎，小軍同學(xué)在進(jìn)行電學(xué)實(shí)驗(yàn)時發(fā)現(xiàn)了有趣的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象．實(shí)驗(yàn)時，他將兩個型號為“12V　25W”的燈泡L₁和L₂接到12V電源上，組成如圖甲所示的電路并進(jìn)行如下操作：
①首先，他閉合開關(guān)S₂，發(fā)現(xiàn)兩個燈泡一起變亮，亮度相同；
②接著，保持閉合開關(guān)S₂，再閉合開關(guān)S₁，L₁因短路而熄滅，燈泡L₂變得更亮；
③等到L₁熄滅一段間后，又?jǐn)嚅_開關(guān)S₁，發(fā)現(xiàn)L₂亮度逐漸減弱，而L₁逐漸亮起來，過一兒兩個燈泡達(dá)到一樣的亮度．為什么步驟③出現(xiàn)這種有趣的現(xiàn)象呢？小軍猜想可能是因?yàn)閮啥穗妷鹤兓�后，造成燈絲電阻變化所致．為檢驗(yàn)自己猜想是否正確，小軍任取其中一個燈泡，重新設(shè)計電路，將開關(guān)閉合后，測得燈泡兩端電壓和燈泡中的電流，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如下表所示．

U/V	0	1	2	4	6	8	10	11
I/A	0	0.71	0.94	1.27	1.55	1.80	2.03	2.14

（1）分析表中數(shù)據(jù)，判斷小燈泡兩端電壓變化后燈絲電阻是否改變？如果燈絲電阻改變，其原因是什么？
（2）操作③這個步驟中，為何開關(guān)S₁剛斷開時，L₁較暗而L₂較亮？請作出合理解釋．
（3）圖中乙、丙兩個電路均可用來測量燈泡的電流和電壓值，小軍為了證實(shí)自己的猜想實(shí)驗(yàn)時采用的應(yīng)是乙、丙中哪一個電路，并簡述理由．

（4）小軍在操作③這個步驟中，當(dāng)L₁兩端電壓為4V時，L₂的實(shí)際功率為多大？

Answer 1

分析 （1）利用表中的數(shù)據(jù)結(jié)合歐姆定律算出電阻，即可確定導(dǎo)體的阻值是否發(fā)生變化．根據(jù)導(dǎo)體電阻的決定因素來分析其阻值變化的原因．
（2）燈絲的溫度的高低影響著導(dǎo)體電阻的大小，從兩燈泡的溫度變化到其阻值的變化即可確定兩燈泡的亮度為何發(fā)生如此的變化．
（3）分析電路數(shù)據(jù)的特點(diǎn)與電路的特點(diǎn)，兩者能夠?qū)��?yīng)起來即可．
（4）根據(jù)L₁兩端電壓求出L₂的電壓和通過的電流，根據(jù)公式P=UI求出功率．

解答 解：（1）利用歐姆定律，根據(jù)表中的數(shù)據(jù)，求出導(dǎo)體的阻值，發(fā)現(xiàn)導(dǎo)體的電阻在增大．原因是，當(dāng)電壓增加時，電流隨之增大，燈絲的溫度升高，導(dǎo)致電阻變大．
（2）在操作③這個步驟中，由于燈L₂一直處于通電狀態(tài)，溫度較高，相應(yīng)的電阻也較大．
當(dāng)開關(guān)S₁斷開時，燈L₁與燈L₂串聯(lián)在電路中，開始時L₁的即時電阻比L₂的電阻小，故L₂分得的電壓相應(yīng)也要大，根據(jù)公式P=UI，可以確定，此時的L₂的功率大于L₁的功率，所以此時亮燈的亮度不同：燈L₂與燈L₁要亮；隨著通電時間的增加，最終兩燈電阻相等，亮度也說就相等了．
（3）由表格數(shù)據(jù)可知，當(dāng)電壓表示數(shù)為0時，電流表示數(shù)也為0．若是乙圖，滑片移到左端時，燈泡短路，電壓表和電流表示數(shù)都為0，且燈泡電壓越大電流也越大；若是丙圖，滑片移動中，電流表和電壓表示數(shù)均不會為0．故小明實(shí)驗(yàn)采用的是乙電路．
（4）L₁兩端電壓為4V時，通過電路的電流為1.27A，根據(jù)串聯(lián)電路的電壓規(guī)律可知，L₂的電壓為：12V-4V=8V，則L₂的電功為：P=UI=8V×1.27A=10.16W．
故答案為：（1）改變；電壓增加時，電流隨之增大，溫度升高，導(dǎo)致電阻變大；
（2）在操作③這個步驟中，由于燈L₂一直處于通電狀態(tài)，溫度較高，相應(yīng)的電阻也較大，當(dāng)開關(guān)S₁斷開時，燈L₁與燈L₂串聯(lián)在電路中，開始時L₁的即時電阻比L₂的電阻小，故L₂分得的電壓相應(yīng)也要大，隨著通電時間的增加，最終兩燈電阻相等，亮度也說就相等了；
（3）同上；（4）10.16W．

點(diǎn)評 此題的最難解決的是第四問，難在求燈泡功率時，找不到兩燈泡此時的電流是多少．其原因是忽略了上面的表格中給出的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)．因此，認(rèn)真審題是關(guān)鍵，特別是對這種題干較長，信息較繁瑣的題目，審題尤為重要．