Question

3．在“探究影响电流做功多少的因素”活动中，同学们设计了如图甲、乙、丙三个电路．

（1）经过讨论，认为不应该选择图甲电路，原因是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．
（2）为研究电流做功与电压的关系，应该选择图丙 所示的电路．
（3）利用图丙电路研究某问题，当闭合开关后，发现两灯都不亮，电压表V₁有示数，电压表V₂无示数，则电路发生的故障是灯L₁断路（或开路）了．
（4）小明想测灯泡的额定功率，将标有“12V 6W”灯泡L₁和“6V 4W”灯泡L₂按图丙电路连接，再接入电流表．经分析，能测出灯泡L₁ 的额定功率．

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）电压表有示数，说明电压表的两接线柱和电源连接的部分电路中没有断路；电压表无示数，说明可能电压表被短路，或者电压表与电源连接的部分电路有断路，综合分析就可以找出故障．
（4）额定功率是小灯泡在额定电压下发挥的功率，要测量灯泡的额定功率，灯泡两端的电压必须能达到其额定电压，电路中的电流为灯泡的额定电流．

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和通电时间不变，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，控制了电流相同和通电时间相同；
（3）图丙中，闭合开关后电压表V₁有示数，说明V₁→开关→电源→滑动变阻器→灯L₂这部分电路无断路；电压表V₂无示数，说明V₂→灯L₁→开关→电源→滑动变阻器这部分电路有断路，综合以上分析，电路故障就是灯L₁断路（或开路）了．
（4）“12V  6W”灯泡L₁额定电流I₁=$\frac{{P}_{1}}{{U}_{1}}=\frac{6W}{12V}$═0.5A，“6V  4W”灯泡L₂额定电流I₂=$\frac{{P}_{2}}{{U}_{2}}=\frac{4W}{6V}$═0.67A，
因为0.5A＜0.67A，根据串联电路电流相等，所以为保护灯L₁，电路中的电流不能超过0.5A，因此灯泡L₁能正常发光，即当L₁的电压为12V时，灯L₁正常工作（L₂比正常发光暗），再接入电流表便能测量灯L₁的额定功率．
故答案为：
（1）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；
（2）丙；
（3）L₁断路（或开路了）；
（4）L₁；

点评 本题探究影响电流做功多少的因素，考查控制变量法的具体运用及常见故障的分析及电功率的有关知识，综合性较强．