Question

1．在验证“电功与电流、电压的关系”活动中，同学们设计了如图甲、乙、丙三个电路．

（1）经过讨论，同学们一致认为不应该选择图甲（甲/乙/丙）电路，理由是该图无法利用控制变量法进行探究；
（2）为验证电流做功与电压的关系，应该选择图丙所示的电路；
（3）小明发现，按图乙电路实验时L₁比L₂亮，同时观察到A₁示数比A₂大，这说明相同时间内L₁（L₁/L₂）的电功大，由此可得出的结论是电压和通电时间相等时，电流越大，电流做功越多．接着他将这两个灯泡按图丙连接好观察到L₂（L₁/L₂）更亮．

Answer 1

分析 （1）电流做功的大小与电压、电流和通电时间三个因素有关，当研究与其中某一个因素的关系时，应控制其余的因素不变；
（2）研究电流做功与电压的关系，应控制电流的大小和通电时间相同，通过比较电压的大小，得出电流做功与电压的关系；
（3）由图乙根据W=UIt分析相同时间电流做功大的灯泡；灯泡亮度由其实际功率决定，先比较两灯电阻，再由P=I²R比较两灯亮度．

解答 解：
（1）甲电路中，滑动变阻器滑片移动时，灯泡两端的电压和电流都在变化，无法控制电流或者电压不变，根据控制变量法的思想，不能研究电流做功与电压和电流的关系，因为电路中电压和电流同时改变，不能单独控制其中一个不变；
（2）研究电流与电压的关系，就应该控制电路中的电流不变，通过比较电压，研究电流做功与电压的关系，图丙中两只灯泡串联，控制了电流相同；
（3）乙图中两灯并联，由并联电路的电压特点可知U₁=U₂，
A₁示数比A₂大，即I₁＞I₂，
根据W=UIt可知W₁＞W₂；
由此可得结论：电压和通电时间相等时，电流越大，电流做功越多；
电压相等，由R=$\frac{U}{I}$可知R₁＜R₂，
丙图中两灯串联通过灯泡的电流相等，由P=I²R可知L₂的实际功率较大，所以L₂较亮．
故答案为：（1）甲；（2）丙；（3）L₁；电压和通电时间相等时，电流越大，电流做功越多；L₂．

点评 本题是一道实验探究题，侧重考查了控制变量法应用，要知道灯泡的亮度由灯泡的实际功率决定．