Question

小明学会了测小灯泡的功率后，在老师的启发下，进一步思考：电流一定时，小灯泡功率跟电阻有什么关系呢？于是他利用如图所示电路，选用分别标有“1.5V　0.25A”、“2.5V　0.3A”和“3.8V  0.3A”字样的小灯泡L₁、L₂、L₃，测出它们在电流相同时的电阻和功率，来探究小灯泡功率与电阻的关系．

（1）他将灯L₁接入电路，请你用笔画线代替导线，帮他将实物电路连接完整．
（2）闭合开关前，滑动变阻器的滑片P应置于

 

（选填“A”或“B”）端．
（3）闭合开关后，他调节滑动变阻器的滑片P，使通过灯L₁的电流为0.2A，再测出L₁两端的电压，此时电压表示数如图所示，为

 

V，然后计算出此时灯L₁的电阻是

 

Ω，实际功率是

 

W．

（4）换上灯L₂，闭合开关，此时电流表的示数将变

 

（选填“大”或“小”），为保持电流为0.2A不变，应将滑片P向

 

（选填“A”或“B”）端移动；再测出L₂两端的电压，算出L₂的电阻和功率．
换上灯L₃，做第三次实验，并将实验数据记录在下表．

次数	灯泡	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

（5）请根据实验数据，在图中作出小灯泡功率与电阻关系的图象．

（6）分析图象可得结论：在电流一定时，小灯泡的实际功率与电阻成

 

关系．
（7）小波认为：为了控制实验条件，小明每次实验要换灯泡还要调节滑动变阻器，这样的操作不够简便．对此你可以如何改进？

 

．

Answer 1

分析：（1）灯泡的额定电压为1.5V，电压表选择0～3V，电压表并联的灯泡两端．
（2）闭合开关前，滑动变阻器的滑片离下面接入电路的接线柱最远，连入电路的电阻最大，对电路起到保护作用．
（3）电压表：首先确定使用的量程，然后确定每一个大格和每一个小格代表的示数．
知道电压和电流，根据R=

U

I

求出电阻，根据P=UI求出功率．
（4）由额定电压和额定电流，根据R=

U

I

分别求出L₁和L₂的电阻，用L₂替代L₁，总电阻增大，电流减小，电流表的示数减小，要使电流增大到0.2A，要减小总电阻，使滑动变阻器电阻减小．
（5）利用数学描点法，描出功率和电阻对应点，用线连接起来．
（6）根据功率和电阻之比或图象的形状判断功率和电阻的关系．
（7）把L₁、L₂、L₃分别接入电路，滑动滑片保持电流不变，可以把三者串联在电路中，保持电流相等，分别测量三者的电压，求出功率和电阻，判断功率和电阻的关系．

解答：解：（1）灯泡的额定电压为1.5V，电压表选择0～3V，电压表并联的灯泡两端．如图甲．
（2）滑动变阻器的滑片在A端，离下面接入电路的接线柱最远，接入电路的电阻最大，电路电流最小，对电路起到保护作用．
（3）电压表使用的0～3V，每一个大格代表1V，每一个小格代表0.1V，电压为0.8V．
R=

U

I

=

0.8V

0.2A

=4Ω，
P=UI=0.8V×0.2A=0.16W．
（4）R₁=

U1

I1

=

1.5V

0.25A

=6Ω，
R₂=

U2

I2

=

2.5V

0.3A

=8.3Ω，
换上灯L₂，电阻增大，总电阻增大，电路电流减小，电流表的示数将变小．要使电路电流增大到0.2A，要减小电路总电阻，滑动变阻器的滑片向B端移动．
（5）在图象上分别描出（4，0.16）（8，0.32）（12，0.48）三点，用线连接起来．如图乙．
（6）如图象知，功率和电阻成正比．
（功率和电阻的比值为定值0.04，也能推断功率跟电阻成正比．）
（7）串联电路电流处处相等，可将L₁、L₂、L₃串联在同一电路中，就控制了电流一定．

故答案为：（1）如图甲；（2）A；（3）0.8；4；0.16；（4）小；B；（5）如图乙；（6）正比；（7）可以将L₁、L₂、L₃串联在同一电路中，就控制了电流一定．

点评：本题题干很长，给学生的心理压力很大，并且本题涉及到的知识点多，而且和数学联系起来，增大了试题的难度，并且用实验探究功率和电阻关系的题目比较少见，学生不熟悉，更增大了习题的难度．