Question

14．小明學(xué)會(huì)了測(cè)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15所示電路，選用分別標(biāo)有“1.5V 0.25A”、“2.5V 0.3A”和“3.8V 0.3A”字樣的小燈泡L₁、L₂、L₃，測(cè)出它們?cè)陔娏飨嗤瑫r(shí)的電阻和功率，來(lái)探究小燈泡功率與電阻的關(guān)系．
（1）他將燈L₁接入圖1電路，請(qǐng)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(dòng)變阻器的滑片P，使通過燈L₁的電流為0.2A，再測(cè)出L₁兩端的電壓，此時(shí)電壓表示數(shù)如圖2所示，然后計(jì)算出此時(shí)燈L₁的電阻是4Ω，實(shí)際功率是0.16W

（3）換上燈L₂，閉合開關(guān)，此時(shí)電流表的示數(shù)將變�。ㄟx填“大”或“小”），為保持電流為0.2A不變，應(yīng)將滑片向B（選填“A”或“B”）端移動(dòng)；再測(cè)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)，記錄的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如下表所示．

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(qǐng)根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，在圖5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(dòng)變阻器，這樣的操作不夠簡(jiǎn)便，對(duì)此你可以如何改進(jìn)？可以將L₁、L₂、L₃串聯(lián)在同一電路中，就控制了電流一定
（7）小明想探究電流與電阻、電壓的關(guān)系，他利用現(xiàn)有器材不能完成實(shí)驗(yàn)（選填“能”或“不能”）

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）電壓表：首先確定使用的量程，然后確定每一個(gè)大格和每一個(gè)小格代表的示數(shù)．
知道電壓和電流，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(dòng)變阻器電阻減�。�
（4）利用數(shù)學(xué)描點(diǎn)法，描出功率和電阻對(duì)應(yīng)點(diǎn)，用線連接起來(lái)．
（5）根據(jù)功率和電阻之比或圖象的形狀判斷功率和電阻的關(guān)系．
（6）把L₁、L₂、L₃分別接入電路，滑動(dòng)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(cè)量三者的電壓，求出功率和電阻，判斷功率和電阻的關(guān)系．
（7）能否探究電流與電阻、電壓的關(guān)系，可利用控制變量法進(jìn)行分析．

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．如圖1．

（2）電壓表使用的0～3V，每一個(gè)大格代表1V，每一個(gè)小格代表0.1V，電壓為0.8V．
R=$\frac{U}{I}$=$\frac{0.8V}{0.2A}$=4Ω，
P=UI=0.8V×0.2A=0.16W．
（3）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(dòng)變阻器的滑片向B端移動(dòng)．
（4）在圖象上分別描出（4，0.16）（8，0.32）（12，0.48）三點(diǎn)，用線連接起來(lái)．如圖3．

（5）如圖象知，在電流一定時(shí)，小燈泡的實(shí)際功率和電阻成正比．
（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．）
（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．
（7）探究電流與電壓的關(guān)系，需保持電阻不變，改變電壓，而燈絲電阻隨溫度的升高而增大，他不能利用現(xiàn)有器材完成實(shí)驗(yàn)．
故答案為：（1）如圖1；（2）4；0.16；（3）��；B；（4）如圖3；（5）正比；（6）可以將L₁、L₂、L₃串聯(lián)在同一電路中，就控制了電流一定；（7）不能．

點(diǎn)評(píng) 本題題干很長(zhǎng)，給學(xué)生的心理壓力很大，并且本題涉及到的知識(shí)點(diǎn)多，而且和數(shù)學(xué)聯(lián)系起來(lái)，增大了試題的難度，并且用實(shí)驗(yàn)探究功率和電阻關(guān)系的題目比較少見，學(xué)生不熟悉，更增大了習(xí)題的難度．