Question

14．小明學(xué)會了測小燈泡的功率后，在老師的啟發(fā)下，進(jìn)一步思考：電流一定時(shí)，小燈泡功率跟電阻有什么關(guān)系呢？于是他利用如圖所示電路，選用分別標(biāo)有“1.5V　0.25A”、“2.5V0.3A”和“3.8V0.3A”字樣的
小燈泡L₁、L₂、L₃，測出它們在電流相同時(shí)的電阻和功率，來探究小燈泡功率與電阻的關(guān)系．
（1）他將燈L₁接入圖甲電路，請你用筆畫線代替導(dǎo)線，幫他將實(shí)物電路連接完整．
（2）閉合開關(guān)后，他調(diào)節(jié)滑動變阻器的滑片P，使通過燈L₁的電流為0.2A，再測出L₁兩端的電壓，此時(shí)電壓表示數(shù)如圖乙所示，然后計(jì)算出此時(shí)燈L₁的電阻為4Ω，實(shí)際功率是0.16W．
（3）換上燈L₂，閉合開關(guān)，為保持電流為0.2A不變，應(yīng)將滑片P向左（選填“左”或“右”）端移動；再測出L₂兩端的電壓，算出L₂的電阻和功率．換上燈L₃，做第三次實(shí)驗(yàn)，并將實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄在下表．

次數(shù)	燈泡	I/A	U/V	R/Ω	P/W
1	L1	0.2
2	L2		1.6	8	0.32
3	L3		2.4	12	0.48

（4）請根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，在圖丙中作出小燈泡功率與電阻關(guān)系的圖象．
（5）分析圖象可得結(jié)論：在電流一定時(shí)，小燈泡的實(shí)際功率與電阻成正比關(guān)系．
（6）小波認(rèn)為：為了控制實(shí)驗(yàn)條件，小明每次實(shí)驗(yàn)要換燈泡還要調(diào)節(jié)滑動變阻器，這樣的操作不夠簡便．對此你可以如何改進(jìn)？將L₁、L₂、L₃串聯(lián)在同一電路中，使電流不變．

Answer 1

分析 （1）燈泡的額定電壓為1.5V，電壓表選擇0～3V，電壓表并聯(lián)的燈泡兩端；
（2）根據(jù)圖乙電流表小量程讀數(shù)，根據(jù)R=$\frac{U}{I}$求出電阻，根據(jù)P=UI求出功率；
（3）由額定電壓和額定電流，根據(jù)R=$\frac{U}{I}$分別求出L₁和L₂的電阻，用L₂替代L₁，總電阻增大，電流減小，電流表的示數(shù)減小，要使電流增大到0.2A，要減小總電阻，使滑動變阻器電阻減��；
（4）根據(jù)（2）中求出的電阻和功率，結(jié)合表中數(shù)據(jù)，在坐標(biāo)系中找到對應(yīng)的點(diǎn)，然后連線作圖；
（5）分析圖象得出結(jié)論；
（6）把L₁、L₂、L₃分別接入電路，滑動滑片保持電流不變，可以把三者串聯(lián)在電路中，保持電流相等，分別測量三者的電壓，求出功率和電阻，判斷功率和電阻的關(guān)系．

解答 解：（1）燈泡的額定電壓為1.5V，電壓表選擇0～3V，電壓表并聯(lián)的燈泡兩端．如下左圖所示：

（2）電壓表使用的0～3V，每一個大格代表1V，每一個小格代表0.1V，電壓為0.8V．
R=$\frac{U}{I}=\frac{0.8V}{0.2A}$=4Ω，
燈的實(shí)際功率：
P=UI=0.8V×0.2A=0.16W．
（3）根據(jù)歐姆定律I=$\frac{U}{R}$，
R₁=$\frac{{U}_{1}}{{I}_{1}}$=$\frac{1.5V}{0.25A}$=6Ω，
R₂=$\frac{{U}_{2}}{{I}_{2}}=\frac{2.5V}{0.3A}$≈8.3Ω，
換上燈L₂，電阻增大，總電阻增大，電路電流減小，電流表的示數(shù)將變�。�要使電路電流增大到0.2A，要減小電路總電阻，滑動變阻器的滑片向左端移動；
（4）根據(jù)（2）中求出的電阻和功率，結(jié)合表中數(shù)據(jù)，根據(jù)描點(diǎn)法作圖，如上右圖所示：
（5）由上面的左圖可知，在電流一定時(shí)，燈泡的實(shí)際功率隨電壓的變化關(guān)系為一直線，故得出的結(jié)論是：小燈泡的實(shí)際功率與電阻成正比關(guān)系；
（6）串聯(lián)電路電流處處相等，可將L₁、L₂、L₃串聯(lián)在同一電路中，就控制了電流一定．
故答案為：（1）如上左所示；（2）4；0.16；（3）左；（4）如上右所示；（5）正比；（6）將L₁、L₂、L₃串聯(lián)在同一電路中，使電流不變．

點(diǎn)評 本題電流一定時(shí)，小燈泡功率跟電阻的關(guān)系，考查電路的連接及電阻、功率的計(jì)算及控制變量法的運(yùn)用和分析數(shù)據(jù)歸納結(jié)論的能力和控制變量法的運(yùn)用．