Question

【題目】甲、乙兩組同學想探究燈泡亮度改變時電功率的變化情況。提供的器材有：兩個實驗室用燈泡（一個字跡模糊，一個標有“1.5V”）、兩種規格的滑動變阻器（“0~15Ω”“0~25Ω”）、電源（電壓相等且保持不變）、電流表、電壓表、開關、導線若干；兩組同學連接好電路后，調節滑片過程中電表示數和燈泡的亮度都發生變化，當滑動變阻器滑片位置都恰好在中點時，電壓表的示數均為1.5V，電流表的示數也相同（如圖a所示），兩燈泡正常發光，此時甲組的燈泡比乙組的暗，已知甲組的實驗電路如圖甲所示：

(1)電流表讀數為______A；

(2)請在圖乙中將乙組同學設計的電路圖補充完整；

（________）

(3)乙組同學所測燈泡的額定功率為______W；

(4)甲組同學通過實驗研究燈泡的電功率跟兩端電壓的關系設計了如圖丙所示的電路進行研究，他們先測出若干組電壓和電流值，再由公式P=UI 求出對應的功率，并作出功率隨電壓變化的圖像a，乙組同學設計了如圖丁所示的電路進行研究，他們先由計算出小燈泡的電阻R，再測出若干個電壓值，最后根據求出對應的功率，也作出功率隨電壓變化的圖像b，則下列反映了他們的實驗結果的圖像是（______）

A. B. C. D.

Answer 1

【答案】0.2 0.5 B

【解析】

(1)[1]根據圖a可知，電流表的量程為0～0.6A，分度值為0.02A，示數為0.2A。

(2)[2]一個標有“1.5V”，表示燈的額定電壓為1.5V，根據題意“電流表示數也相同，此時甲組的燈泡比乙組的暗”可知，乙組燈泡的實際功率較大，根據P＝UI，乙組燈泡的實際電壓較大，根據串聯分壓的知識可知，則乙組的滑動變阻器接入電路的阻值較小，且滑片均在中點，說明乙組同學所選用的滑動變阻器最大阻值較小，其最大阻值為15Ω；所以乙組同學所選用的滑動變阻器規格為0～15Ω，甲組所選用的滑動變阻器規格為0～25Ω。
當滑片在中點時，由歐姆定律，“0～25Ω”滑動變阻器兩端電壓為

“0～15Ω”滑動變阻器兩端電壓為

由于電壓表示數均1.5V，故甲組同學是把電壓表并聯在小燈泡的兩端，乙組同學是把電壓表并聯在滑動變阻器的兩端，乙組同學設計的電路圖如下圖所示：

(3)[3]據甲組同學的數據可知，因此電源電壓

U=UL＋U1=1.5V＋2.5V=4V

此時乙組同學所測燈泡的電壓

UL=UU2=4V1.5V=2.5V

乙組同學所測燈泡的電功率

P=UL′I=2.5V×0.2A=0.5W

(4)[4]若兩組同學均選擇先前乙組同學所用“2.5V 0.5W”的燈泡進行實驗，所以正常發光時的電阻

由題意知

由此可見，電功率P關于電壓U的二次函數（跟y＝ax2＋bx＋c，且a＞0，b＝0，c＝0時相符合），故圖象是經過原點開口向上的拋物線。
因為和，燈泡電阻R隨溫度升高而變大，所以

①當小燈泡兩端電壓U＜2.5V時，小燈泡在低于額定電壓下工作，它的電阻R＜12.5Ω，則

P甲＞P乙

此時拋物線a在拋物線b的上方。
②當小燈泡兩端電壓U=2.5V時，小燈泡在額定電壓下工作，它的電阻R=12.5Ω，則

P甲=P乙=0. 5W

且此時兩拋物線相交。
③當小燈泡兩端電壓U＞2.5V，小燈泡在高于額定電壓下工作，它的電阻R＞12.5Ω，則

P甲<P乙

此時拋物線a在拋物線b的下方。
綜上所述，B圖中的圖線反映了他們的實驗結果。
故選B。