Question

9．金屬的電阻隨溫度升高而增大，小燈泡發(fā)光時(shí)，燈絲溫度高，電阻變大，兩位同學(xué)用實(shí)驗(yàn)研究小燈泡的電功率跟小燈泡兩端電壓的關(guān)系．

（1）甲同學(xué)根據(jù)P=UI設(shè)計(jì)了如圖甲所示電路進(jìn)行探究，乙同學(xué)先由計(jì)算式R=U_額²/P_額，算出小燈泡的電阻R，再根據(jù)P=U²/R設(shè)計(jì)了如圖乙電路進(jìn)行探究．你認(rèn)為哪位同學(xué)設(shè)計(jì)的電路是合理的：甲同學(xué)．
（2）若甲、乙兩同學(xué)按照各自所設(shè)計(jì)的電路進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，甲同學(xué)先測(cè)出若干組電壓和電流值，再由公式P=UI求得對(duì)應(yīng)的功率，并作為功率隨電壓變化的圖線(xiàn)a；乙同學(xué)先測(cè)出若干個(gè)電壓值，再由R=U_額²/P_額和P=U²/R，求得對(duì)應(yīng)的功率，也做出了功率隨電壓變化的圖線(xiàn)b，問(wèn)圖丙中A點(diǎn)（a，b的交點(diǎn)）時(shí)U等于U_額（填“大于”、“等于”或“小于”）

Answer 1

分析 （1）乙測(cè)量時(shí)是認(rèn)為燈泡的電阻保持不變，而我們知道燈絲的電阻隨溫度的變化而變化；而甲測(cè)量時(shí)是直接測(cè)量燈泡兩端的電壓和通過(guò)燈泡的電流，這樣測(cè)出的電功率不受燈泡電阻變化的影響．
（2）根據(jù)燈絲電阻隨溫度的變化及電功率公式P=$\frac{{U}^{2}}{R}$進(jìn)行計(jì)算．

解答 解：（1）乙同學(xué)忽視了燈泡電阻的變化，甲同學(xué)設(shè)計(jì)的電路避免了由于燈泡電阻的變化所受到的影響；所以甲同學(xué)設(shè)計(jì)的電路更合理．
甲同學(xué)設(shè)計(jì)的電路，電壓表測(cè)量燈泡兩端的電壓，電流表測(cè)量燈泡中的電流，根據(jù)P_甲=UI=$\frac{{U}^{2}}{R}$可知，小燈泡的功率P_甲隨燈泡兩端的電壓及燈泡的電阻的改變而改變，符合題意，甲電路是合理的．
（2）燈絲電阻隨溫度的升高而增大，當(dāng)電壓低于額定電壓時(shí)，實(shí)際功率小于額定功率，燈絲的溫度低于正常發(fā)光時(shí)的溫度，電阻小于正常發(fā)光時(shí)的電阻，由公式P=$\frac{{U}^{2}}{R}$計(jì)算得出的功率會(huì)偏�。�
當(dāng)實(shí)際電壓等于額定電壓時(shí)，燈絲電阻等于正常發(fā)光時(shí)的電阻，測(cè)得的功率會(huì)等于由公式P=$\frac{{U}^{2}}{R}$計(jì)算得出的功率；
實(shí)際電壓高于額定電壓，燈絲的電阻大于正常發(fā)光時(shí)的電阻，P=$\frac{{U}^{2}}{R}$計(jì)算得出的功率會(huì)偏大；
由分析知，a、b的交點(diǎn)應(yīng)為額定電功率，此時(shí)電壓等于額定電壓．
故答案為：（1）甲同學(xué)；（2）等于．

點(diǎn)評(píng) 本題考查測(cè)量電功率的實(shí)驗(yàn)過(guò)程中需要注意的事項(xiàng)，關(guān)鍵掌握燈絲電阻隨溫度的變化及功率與電壓的關(guān)系．