题目内容

4.在“探究电流做功多少与电压、电流的关系”的活动中,同学们设计了如图甲、乙、丙三个电路.

(1)实验中我们通过比较灯泡的亮暗来比较相同时间内电流做功的多少,所用的两灯L1和L2规格是不同(选填“相同”或“不同”).
(2)利用图甲可以研究电流做功多少与电流大小 的关系.经过讨论,同学们认为图甲电路存在一个缺陷,其缺陷在于无法控制灯两端的电压,利用利用滑动变阻器保护电路.
(3)在乙图的实验中,两灯都发光,但灯L1较亮,灯L1两端的电压也较大,根据此现象可以得出的初步结论是在电流和通电时间相同时,电压越大,电流做功越多.
(4)某同学想利用丙图来研究电流做功与电压的关系,通过调节滑动变阻器的滑片P的位置来改变灯两端电压,他设计的实验方案中存在什么问题?不能控制电流相同.

分析 (1)电流做功的过程就是把电能转化为其它形式能的过程,相同时间内消耗的电能越多,转化为其它形式的能越多,本题中利用灯泡把电能转化为内能和光能,相同时间内电流做的功越多,转化为内能越多,灯越亮;
(2)甲中两灯泡并联,其两端电压相等,灯泡的规格不同,则流过它们的电流不同,是研究电功与电流大小的关系;根据滑动变阻器的作用进行分析甲图的缺陷所在;
(3)乙图中两灯泡串联,它们的电流大小相等,但电压不相等,所以研究的是电功与电压的关系,实验中灯泡两端电压越高,灯越亮,说明相同时间内电流做的功越多.
(4)电功的大小与电压、电流和通过时间有关,在实验中要利用控制变量的方法,丙图中当滑动变阻器接入电路的阻值发生改变时,灯两端的电压会发生改变,但流过灯泡的电流也发生了变化,没有利用控制变量的方法.

解答 解:
(1)灯泡越亮功率越大,在相同时间里消耗的电能越多,电流做功越多.所以我们可以通过灯泡的亮度来比较相同时间内电流做功的多少;根据控制变量法可知甲图中,L1、L2两端电压相等、通电时间相同,应保持电流不同,所用的两灯L1和L2规格不同;
(2)图甲中两灯并联,两灯两端的电压相等,电流表分别测出灯泡的电流,由W=UIt,可知这是探究电流做功与电流大小的关系;
由图知,电路中没有滑动变阻器,所以无法控制灯两端的电压,利用利用滑动变阻器保护电路;
(3)因为电流做的功与电压、电流和时间有关,而图乙电路中,两灯串联电流和通电时间相同,电压不同,根据控制变量法的思路可知是研究电流做功与电压的关系;
通过公式W=UIt判断,在电流和时间相同的情况下,电压越大,电流做的功越多;
(4)研究电流做功与电压的关系时,应控制电流和通电时间相同,由图丙可知:调节滑动变阻器的滑片P的位置来改变灯两端电压,也改变了灯泡中的电流,所以不能研究电流做功与电压关系.
故答案为:(1)灯泡的亮度;(2)电流大小;无法控制灯两端的电压,利用利用滑动变阻器保护电路;(3)在电流和时间相同的情况下,电压越大,电流做的功越多;(4)不能控制电流相同.

点评 知道根据灯泡的亮度比较相同时间内电流做功的多少是关键.然后根据控制变量法的思路得出结论;注意探究电流做功与电压关系时,需控制电流和时间相同;探究电流做功与电流关系时,需控制电压与时间相同.

练习册系列答案
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12.现准备用“伏安法”测小灯泡的电阻,实验室能提供的实验器材有:
A.待测小灯光L(其正常工作时两端电压为2.5V,电阻值约为10Ω);
B.二节新的干电池串联;C.电压表一个(量程为0~3V,0~15V,电阻为5KΩ);
D.电流表一个(量程为0~0.6A,0~3A,电阻为5Ω);
E.滑动变阻器R0(标有“10Ω 1A”);F.开关S一个,导线若干.则:

(1)连接电路时,开关应断开;闭合开关前,滑动变阻器的滑片应置于最右端(选填“左”或“右”).
(2)由于电流表和电压表都有一定的电阻,严格来说将它们接入电路后,对电路都要产生一定的影响.那么,为了减少误差,在图甲、乙所示的电路图(未画完)中,最好选甲(选填“甲”或“乙”).
(3)根据以上选择的电路图,在丙图中用铅笔画线代替导线进行连线,使之成为能比较精确地测量出小灯泡电阻的电路(其中,部分导线已连接).
(4)若实验中所用器材良好,但某同学在实验中发现灯不亮,电流表的指针几乎不动,而电压表的示数较大,则电路中发生故障的原因是D.
A.滑动变阻器开路   B.电压表短路  c.灯泡短路  D.灯泡开路
(5)移动滑动变阻器滑片,使小灯泡正常工作,电流表示数如图丁所示,则该小灯泡正常工作时的电阻为12.5Ω.
(6)移动滑动变阻器滑片,发现当电压表的示数增大时,电压表与电流表示数的比值将增大,造成这一现象的原因是灯丝的电阻随着温度的升高而增大.

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