Question

5．某实验小组要“探究电功率跟电压、电流的关系”，所选用的实验器材有：恒压电源、分别标有“2.5V0.3A”“3.8V0.3A”的灯泡L₁和L₂、电流表、电压表、开关、导线若干．
（1）为了探究“电功率跟电压的关系”，设计如图甲所示电路．
①当开关闭合时，发现只有一只灯泡发光，且电压表示数为零．根据现象可以判断电路的故障是灯L₁短路．
②将两灯连接成串联电路的目的是控制电流相等（使通过两灯的电流相等）．
③排除故障后，用电压表分别测量灯L₁、L₂两端的电压，实验中收集的信息如表所示，由表中数据可知电源电压是6V，可以得到的结论是电流一定时，电压越大，灯泡越亮，电功率越大．

灯L1和L2串联	发光情况	电压/V
灯L1	暗	2.4
灯L2	亮	3.6

（2）小组同学利用原有器材设计如乙图所示电路，继续探究“电功率跟电流的关系”．如果按照图乙的电路图进行实验：
①存在的安全隐患是电源电压大于两灯各自的额定电压，易烧坏小灯泡；
②可以采取的措施是干路上串联一个滑动变阻器（或串联电阻）；减小电源电压．

Answer 1

分析 （1）常见电路故障有短路与断路两种，根据电路现象分析电路故障原因；根据串联电路特点分析答题，串联电路电流处处相等，串联的各电路元件相互影响，不能独立工作；分析表中实验数据，然后得出结论．
根据串联电路的电压规律可求得电源电压，已知灯L₁和L₂串联，可知通过两灯的电流相同；灯L₂比L₁亮，可知灯L₂的电功率比L₁大；U₁=2.4V，U₂=3.6V，可知灯L₂两端电压比L₁大．由此可得：通过小灯泡的电流相同时，灯泡两端电压越大，电功率越大．
（2）加在用电器两端的电压不能超过用电器的额定电压，否则可能会损坏用电器．

解答 解：（1）①开关闭合时，有一只灯泡发光，说明电路不存在断路，只有一只灯泡发光，另一只灯泡不发光，另一只灯泡可能发生短路，电压表示数为零，说明电压表被短路，与电压表并联的灯泡发生短路，即：灯L₁短路．
②将两灯连接成串联电路的目的是：控制电流相等（使通过两灯的电流相等）．
③灯L₁和L₂串联，根据表中数据可知电源电压U=U₁+U₂=2.4V+3.6V=6V，
灯L₁和L₂串联，可知通过两灯的电流相同；灯L₂比L₁亮，可知灯L₂的电功率比L₁大；U₁=2.4V，U₂=3.6V，可知灯L₂两端电压比L₁大．由此可得：通过小灯泡的电流相同时，灯泡两端电压越大，电功率越大．
（2）因为两灯并联连接，灯两端电压相等，且等于电源电压6V，高于两灯各自的额定电压，易烧坏灯泡．
可以采取的措施是在干路上串联一个滑动变阻器（或串联电阻）；或减小电源电压即可；
故答案为：（1）①灯L₁短路；②控制电流相等（使通过两灯的电流相等）；③6；电流一定时，电压越大，灯泡越亮，电功率越大；
（2）电源电压大于两灯各自的额定电压，易烧坏小灯泡；干路上串联一个滑动变阻器（或串联电阻）；减小电源电压．

点评 本题考查了电路故障分析、实验数据分析等问题，知道串联电路特点、分析实验现象与实验数据即可正确解题；要注意培养学生的实验数据分析能力．