Question

4．在復習電功率內(nèi)容時，同學們用電流表、電壓表、L₁為“2.5V 0.3A”和L₂為“3.8V 0.3A”兩個小燈泡進行實驗．
（1）小明小組在探究“電功率跟電流、電壓的關系”實驗中，設計了如圖甲所示電路，將L₁和L₂串聯(lián)在電路中的目的是控制電流相同．
（2）實驗中，小燈泡的實際功率的大小是通過燈泡的亮暗判定的．根據(jù)甲圖可以得出的實驗結(jié)論是通過的電流相同，電壓越大，電功率越大．
（3）實驗應注意選擇兩只規(guī)格不同的燈泡，否則無法進行探究，請說明原因：燈泡的規(guī)格不同，電阻不同，根據(jù)U=IR可知，電流相同，燈泡兩端的電壓不同．
（4）利用題中器材畫出“探究電功率與電流關系”的實驗電路圖．假定燈絲的電阻不變，分析在探究“探究電功率與電流關系”過程中兩只燈泡哪個比較亮，說明理由．

Answer 1

分析 （1）探究“電功率跟電流、電壓的關系”時，需要采用控制變量法使其他因素不變；分析表中數(shù)據(jù)，得出電功率和電壓的關系；
（2）小燈泡的實際功率無法直接測量，通過觀察燈泡的亮度來判斷，即轉(zhuǎn)換法；根據(jù)P=UI計算電功率，從而得出電功率和電壓的關系；
（3）本實驗是研究電功率跟電壓的關系，應控制電流相同，電壓不同，燈泡的規(guī)格不同，電阻不同，分壓不同；
（4）在探究“探究電功率與電流關系”實驗中，應控制電壓相同，電流不同，應將兩只規(guī)格不同的燈泡并聯(lián)，用電流表測出通過每只燈泡的電流即可；
利用歐姆定律求出燈泡的電阻，再根據(jù)P=UI=$\frac{{U}^{2}}{R}$比較兩只燈泡的電功率即可得出答案．

解答 解：（1）因為串聯(lián)電路處處電流相等，因此將L₁、L₂串聯(lián)是為了保持兩燈電流相同，研究電功率與電壓關系；
（2）小燈泡的實際功率無法直接測量，通過轉(zhuǎn)換法，即觀察燈泡的亮暗來判斷電功率的大小；
根據(jù)甲圖可知，兩燈泡串聯(lián)接入電路，通過的電流相同，電壓越大，電功率越大．
（3）本實驗是研究電功率跟電壓的關系，應控制電流相同，電壓不同，
燈泡的規(guī)格不同，電阻不同，根據(jù)U=IR可知，電流相同，燈泡兩端的電壓不同，
所以應選擇兩只規(guī)格不同的燈泡，否則無法進行探究；
（4）在探究“探究電功率與電流關系”實驗中，應控制電壓相同，電流不同，
所以應將兩只規(guī)格不同的燈泡并聯(lián)，用電流表測出通過每只燈泡的電流，計算出電功率即可，如圖所示：

理由：由歐姆定律得，兩只燈泡的電阻分別為：
R₁=$\frac{{U}_{1}}{{I}_{1}}$=$\frac{2.5V}{0.3A}$=$\frac{25}{3}$Ω，
R₂=$\frac{{U}_{2}}{{I}_{2}}$=$\frac{3.8V}{0.3A}$=$\frac{38}{3}$Ω，
由此可見，R₁＜R₂，
因為并聯(lián)電路中各并聯(lián)支路兩端的電壓相等，
所以根據(jù)P=UI=$\frac{{U}^{2}}{R}$可知，實際電功率P₁＞P₂，燈泡L₁比較亮．
故答案為：（1）控制電流相同；
（2）燈泡的亮暗；通過的電流相同，電壓越大，電功率越大；
（3）燈泡的規(guī)格不同，電阻不同，根據(jù)U=IR可知，電流相同，燈泡兩端的電壓不同；
（4）見解答．

點評 此題考查學生對于電功率的測量，通過實驗分析得出實驗結(jié)論，會設計實驗電路，要熟練掌握燈泡亮度與實際功率的關系及控制變量法的靈活應用等問題．