Question

10．在“探究電流做功多少與電壓、電流的關系”的活動中，同學們設計了如圖甲、乙、丙三個電路．

（1）實驗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系．經過討論，同學們認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電路．
（3）在乙圖的實驗中，當燈L₁的電阻大于燈L₂的電阻時，實驗中發現電壓表V₁的示數始終大于V₂的示數，根據此現象可以得出的初步結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）某同學想利用丙圖來研究電流做功與電壓的關系，通過調節滑動變阻器的滑片P的位置來改變燈兩端電壓，他設計的實驗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化為其它形式能的過程，相同時間內消耗的電能越多，轉化為其它形式的能越多，本題中利用燈泡把電能轉化為內能和光能，相同時間內電流做的功越多，轉化為內能越多，燈越亮．
（2）甲中兩燈泡并聯，其兩端電壓相等，燈泡的規格不同，則流過它們的電流不同，是研究電功與電流大小的關系．
根據滑動變阻器的作用進行分析甲圖的缺陷所在；
（3）乙圖中兩燈泡串聯，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系，實驗中燈泡兩端電壓越高，燈越亮，說明相同時間內電流做的功越多．
（4）電功的大小與電壓、電流和通過時間有關，在實驗中要利用控制變量的方法，丙圖中當滑動變阻器接入電路的阻值發生改變時，燈兩端的電壓會發生改變，但流過燈泡的電流也發生了變化，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電流做功的多少；
（2）圖甲中兩燈并聯，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電路；
（3）因為電流做的功與電壓、電流和時間有關，而圖乙電路中，兩燈串聯電流和通電時間相同，電壓不同，根據控制變量法的思路可知是研究電流做功與電壓的關系；
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系時，應控制電流和通電時間相同，由圖丙可知：調節滑動變阻器的滑片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生了變化，沒有利用控制變量的物理方法．

點評 知道根據燈泡的亮度比較相同時間內電流做功的多少是關鍵．然后根據控制變量法的思路得出結論；注意探究電流做功與電壓關系時，需控制電流和時間相同；探究電流做功與電流關系時，需控制電壓與時間相同．