Question

【题目】七一中学物理社团的学生做“测量小灯泡的电功率”和“探究电流与电压关系”的实验。电源两端电压恒定，小灯泡的额定电压为2.5V，设计的电路如图甲所示，操作如下：

（1）按图甲连接电路，连接电路时开关应_____，闭合开关前，应将滑片移到滑动变阻器的_____；闭合开关，记录两电表示数；移动滑片，观察并记录多组数据，绘制如图乙所示的U﹣I图象，则小灯泡的额定功率为_____W；实验中，当电流表示数为I0（I0＜0.30A）时，小灯泡的电功率为P1；

（2）断开开关，用定值电阻替换小灯泡，将滑片移到滑动变阻器的阻值最大端，闭合开关，读出两电表示数，并记录在表格中；移动滑片，测出多组数据，记录在表格中。探究电流与电压关系的实验数据表如下，分析表格中的数据可知：_____。

实验次数	1	2	3	4
电压U/V	0.9	1.5	2.5	3.0
电波I/A	0.18	0.30	0.50	0.60

（3）实验中，当电流表示数仍为I0时，定值电阻的电功率为P2，则P1、P2的大小关系为P1_____P2（选填“大于”“小于”或“等于”）；

（4）若把小灯泡和定值电阻串联后直接接到此电源两端，电路的总功率为_____W。

Answer 1

【答案】断开 右端 1 当电阻一定时，通过导体的电流与导体两端电压成正比 小于 1.8

【解析】

（1）为了保护电路，连接电路时开关应断开，闭合开关前，应将滑片移到滑动变阻器的最大值右端；

小灯泡的额定电压为2.5V，由图象可知，灯泡两端电压为2.5V的电流为0.4A，所以灯泡的额定功率：P=UI=2.5V×0.4A=1W；

（2）探究电流与电压关系应保护电阻不变，由表中数据可知，电压与对应的电流之比为一定值，即当电阻一定时，通过导体的电流与导体两端电压成正比；

（3）由图象知，当通过灯泡电流为0.3A时，灯泡两端电压为1V，此时灯泡电阻，

且图象中灯泡电流随其两端电压增大而增大，且电压变化比电流变化快，所以灯泡电阻随电压（电流）增大而增大，实质是灯丝电阻受温度影响，所以I0＜0.30A时，小灯泡电阻小于3.3Ω；

由表中第一次实验数据知，定值电阻的阻值：，所以I0＜0.30A时，RL＜R；

由P=I2R可知，当电流表示数都为I0时，P1＜P2；

（4）设变阻器的最大电阻为R滑，按图甲连接电路，将滑片移到滑动变阻器的阻值最大端，闭合开关，此时电流中电流最小，灯泡两端电压也最小，而根据记录多组数据，绘制如图乙所示的U﹣I图象，可知，此时电压表示数（灯泡两端电压）为0.5V，对应的电流为为I0=0.2A，根据欧姆定律和串联电路的规律，电源电压：

U=IR滑+UL=0.2A×R滑+0.5V…①

在（2）中，断开开关，用定值电阻替换小灯泡，将滑片移到滑动变阻器的阻值最大端，闭合开关，读出两电表示数，并记录在表格中，此时电压表示数为U′=0.9V，对应的电流I′=0.18A，所以电源电压：

U=I′R滑+U′=0.18A×R滑+0.9V…②

由①②得，电源电压：U=4.5V，

若把小灯泡和定值电阻串联后直接接到此电源两端，因为串联电路各处的电流都相等，只有当电路中的电流为0.4A时，灯的电压为2.5V，定值电阻的电压为U定=IR=0.4A×5Ω=2V，符合串联电路各部分电压和等于总电压的规律：4.5V=2.5V+2V。

所以若把小灯泡和定值电阻串联后直接接到此电源两端，电路的总功率为：

P总=UI=4.5V×0.4A=1.8W。