Question

13．如圖是“探究影響電流做功多少的因素”的電路之一：
（1）實驗設(shè)計利用了能量轉(zhuǎn)化的原理，即電流在做功過程中電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能和光能．
（2）電路中兩燈泡的規(guī)格應(yīng)不同（選填“相同”或“不同”）．實驗時，可以根據(jù)燈泡的亮度比較相同時間內(nèi)電流做功的多少．
（3）如圖所示電路，可探究電流做功多少與電壓的關(guān)系．
（4）小明學(xué)了電功率知識后，將標有“12V 6W”燈泡L₁和“6V 4W”燈泡L₂按如圖電路連接，再接入電流表．經(jīng)分析，可判斷L₁能正常發(fā)光（填L₁、L₂或L₁和L₂），此時另一個燈泡的實際功率為2.25W（不考慮燈絲阻值的變化）．
（5）請你設(shè)計“探究電流做功多少與電流大小是否有關(guān)”的電路圖．

Answer 1

分析 （1）電流做功過程是電能轉(zhuǎn)化成其他形式的能的過程；
（2）要探究電流做功與電壓的關(guān)系，應(yīng)控制電流相等而電壓不同，要實現(xiàn)控制要求，應(yīng)使用不同規(guī)格的燈泡；電流做功多少不好觀察，本題采用了轉(zhuǎn)換法的思想；
（3）研究電流做功與電壓的關(guān)系，應(yīng)控制電流的大小和通電時間相同，通過比較電壓的大小，得出電流做功與電壓的關(guān)系；
（4）已知兩燈泡的額定電壓和額定功率，根據(jù)P=UI求出兩燈泡的額定電流，利用歐姆定律求出兩燈泡的電阻；兩電阻串聯(lián)時通過它們的電流相等，能正常發(fā)光的燈泡為兩燈泡額定電流中較小，根據(jù)P=I²R求出不能正常發(fā)光燈泡的實際功率；
（5）要探究電流做功多少與電流大小是否有關(guān)，應(yīng)控制電壓、通電時間相同而電流相同，據(jù)此設(shè)計電路圖．

解答 解：
（1）電流做功的過程是電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能和光能；
（2）由圖示電路圖可知，兩燈泡串聯(lián)，通過它們的電流與通電時間相等，要“探究影響電流做功多少的因素”電路中兩燈泡的規(guī)格應(yīng)不同；實驗時，可以根據(jù)燈泡亮度比較相同時間內(nèi)電流做功的多少；
（3）如圖所示電路，電路電流與通電時間相同而燈泡兩端電壓不同，可探究電流做功多少與電壓的關(guān)系；
（4）由P=UI可得，兩燈泡的額定電流分別為：
I₁=$\frac{{P}_{1}}{{U}_{1}}$=$\frac{6W}{12V}$=0.5A，I₂=$\frac{{P}_{2}}{{U}_{2}}$=$\frac{4W}{6V}$=$\frac{2}{3}$A，
由I=$\frac{U}{R}$可得，兩燈泡的電阻分別為：
R₁=$\frac{{U}_{1}}{{I}_{1}}$=$\frac{12V}{0.5A}$=24Ω，R₂=$\frac{{U}_{2}}{{I}_{2}}$=$\frac{6V}{\frac{2}{3}A}$=9Ω，
因串聯(lián)電路中各處的電流相等，
所以，能正常發(fā)光的燈泡為額定電流中較小的L₁，
此時電路中的電流I=0.5A，
L₂的實際功率：
P₂′=I²R₂=（0.5A）²×9Ω=2.25W；
（5）探究電流做功多少與電流大小是否有關(guān)”，應(yīng)控制電壓與通電時間相等而電流不同，可以把兩規(guī)格不同的燈泡并聯(lián)，實驗電路圖如圖所示：

故答案為：
（1）電；   
（2）不同；燈泡的亮度；
（3）電壓；
（4）L₁；2.25；
（5）電路圖如上圖所示．

點評 本題是一道實驗探究題，側(cè)重考查了控制變量法與轉(zhuǎn)換法的具體應(yīng)用，知道根據(jù)燈泡的亮度比較相同時間內(nèi)電流做功的多少是關(guān)鍵．