Question

【題目】七一中學物理社團的學生做“測量小燈泡的電功率”和“探究電流與電壓關系”的實驗。電源兩端電壓恒定，小燈泡的額定電壓為2.5V，設計的電路如圖甲所示，操作如下：

（1）按圖甲連接電路，連接電路時開關應_____，閉合開關前，應將滑片移到滑動變阻器的_____；閉合開關，記錄兩電表示數；移動滑片，觀察并記錄多組數據，繪制如圖乙所示的U﹣I圖象，則小燈泡的額定功率為_____W；實驗中，當電流表示數為I0（I0＜0.30A）時，小燈泡的電功率為P1；

（2）斷開開關，用定值電阻替換小燈泡，將滑片移到滑動變阻器的阻值最大端，閉合開關，讀出兩電表示數，并記錄在表格中；移動滑片，測出多組數據，記錄在表格中。探究電流與電壓關系的實驗數據表如下，分析表格中的數據可知：_____。

實驗次數	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）實驗中，當電流表示數仍為I0時，定值電阻的電功率為P2，則P1、P2的大小關系為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 當電阻一定時，通過導體的電流與導體兩端電壓成正比 小于 1.8

【解析】

（1）為了保護電路，連接電路時開關應斷開，閉合開關前，應將滑片移到滑動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）探究電流與電壓關系應保護電阻不變，由表中數據可知，電壓與對應的電流之比為一定值，即當電阻一定時，通過導體的電流與導體兩端電壓成正比；

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

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，實質是燈絲電阻受溫度影響，所以I0＜0.30A時，小燈泡電阻小于3.3Ω；

由表中第一次實驗數據知，定值電阻的阻值：，所以I0＜0.30A時，RL＜R；

由P=I2R可知，當電流表示數都為I0時，P1＜P2；

（4）設變阻器的最大電阻為R滑，按圖甲連接電路，將滑片移到滑動變阻器的阻值最大端，閉合開關，此時電流中電流最小，燈泡兩端電壓也最小，而根據記錄多組數據，繪制如圖乙所示的U﹣I圖象，可知，此時電壓表示數（燈泡兩端電壓）為0.5V，對應的電流為為I0=0.2A，根據歐姆定律和串聯電路的規律，電源電壓：

U=IR滑+UL=0.2A×R滑+0.5V…①

在（2）中，斷開開關，用定值電阻替換小燈泡，將滑片移到滑動變阻器的阻值最大端，閉合開關，讀出兩電表示數，并記錄在表格中，此時電壓表示數為U′=0.9V，對應的電流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后直接接到此電源兩端，因為串聯電路各處的電流都相等，只有當電路中的電流為0.4A時，燈的電壓為2.5V，定值電阻的電壓為U定=IR=0.4A×5Ω=2V，符合串聯電路各部分電壓和等于總電壓的規律：4.5V=2.5V+2V。

所以若把小燈泡和定值電阻串聯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。