Question

小明學會了測小燈泡的功率后，在老師的啟發下，進一步思考：電流一定時，小燈泡功率跟電阻有什么關系呢？于是他利用如圖所示電路，選用分別標有“1.5V　0.25A”、“2.5V　0.3A”和“3.8V  0.3A”字樣的小燈泡L₁、L₂、L₃，測出它們在電流相同時的電阻和功率，來探究小燈泡功率與電阻的關系．

（1）他將燈L₁接入電路，請你用筆畫線代替導線，幫他將實物電路連接完整．
（2）閉合開關前，滑動變阻器的滑片P應置于

 

（選填“A”或“B”）端．
（3）閉合開關后，他調節滑動變阻器的滑片P，使通過燈L₁的電流為0.2A，再測出L₁兩端的電壓，此時電壓表示數如圖所示，為

 

V，然后計算出此時燈L₁的電阻是

 

Ω，實際功率是

 

W．

（4）換上燈L₂，閉合開關，此時電流表的示數將變

 

（選填“大”或“小”），為保持電流為0.2A不變，應將滑片P向

 

（選填“A”或“B”）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，做第三次實驗，并將實驗數據記錄在下表．

次數	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

（5）請根據實驗數據，在圖中作出小燈泡功率與電阻關系的圖象．

（6）分析圖象可得結論：在電流一定時，小燈泡的實際功率與電阻成

 

關系．
（7）小波認為：為了控制實驗條件，小明每次實驗要換燈泡還要調節滑動變阻器，這樣的操作不夠簡便．對此你可以如何改進？

 

．

Answer 1

分析：（1）燈泡的額定電壓為1.5V，電壓表選擇0～3V，電壓表并聯的燈泡兩端．
（2）閉合開關前，滑動變阻器的滑片離下面接入電路的接線柱最遠，連入電路的電阻最大，對電路起到保護作用．
（3）電壓表：首先確定使用的量程，然后確定每一個大格和每一個小格代表的示數．
知道電壓和電流，根據R=

U

I

求出電阻，根據P=UI求出功率．
（4）由額定電壓和額定電流，根據R=

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小．
（5）利用數學描點法，描出功率和電阻對應點，用線連接起來．
（6）根據功率和電阻之比或圖象的形狀判斷功率和電阻的關系．
（7）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，電壓表并聯的燈泡兩端．如圖甲．
（2）滑動變阻器的滑片在A端，離下面接入電路的接線柱最遠，接入電路的電阻最大，電路電流最小，對電路起到保護作用．
（3）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=

U

I

=

0.8V

0.2A

=4Ω，
P=UI=0.8V×0.2A=0.16W．
（4）R₁=

U1

I1

=

1.5V

0.25A

=6Ω，
R₂=

U2

I2

=

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，電流表的示數將變小．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B端移動．
（5）在圖象上分別描出（4，0.16）（8，0.32）（12，0.48）三點，用線連接起來．如圖乙．
（6）如圖象知，功率和電阻成正比．
（功率和電阻的比值為定值0.04，也能推斷功率跟電阻成正比．）
（7）串聯電路電流處處相等，可將L₁、L₂、L₃串聯在同一電路中，就控制了電流一定．

故答案為：（1）如圖甲；（2）A；（3）0.8；4；0.16；（4）小；B；（5）如圖乙；（6）正比；（7）可以將L₁、L₂、L₃串聯在同一電路中，就控制了電流一定．

點評：本題題干很長，給學生的心理壓力很大，并且本題涉及到的知識點多，而且和數學聯系起來，增大了試題的難度，并且用實驗探究功率和電阻關系的題目比較少見，學生不熟悉，更增大了習題的難度．