题目内容
【题目】某校物理社团的学生做“测量小灯泡的电功率”和“探究电流与电压关系”的实验，电源两端电压恒定，小灯泡的额定电压为2.5V，设计的电路如图甲所示，操作如下：
(1)按图甲连接电路，正确操作并记录两电表示数，绘制如图乙所示的U-I图像，则小灯泡的额定功率为________W。实验中，当电流表示数为I0（I0＜0.30A）时，小灯泡的电功率为P1；
(2)断开开关，用定值电阻替换小灯泡，正确操作测出多组数据，记录在下图表格中。分析表格中的数据可知：当电阻一定时，通过导体的电流与导体两端电压成_____。实验中当电流表示数仍为I0时，定值电阻的电功率为P2，则P1、P2的大小关系为P1___P2；
(3)若把小灯泡和定值电阻串联后直接接到此电源两端，电路的总功率为________W。
探究电流与电压关系的实验数据表
次数 | 1 | 2 | 3 | 4 |
电压U/V | 0.9 | 1.5 | 2.5 | 3.0 |
电流I/A | 0.18 | 0.30 | 0.50 | 0.60 |
【答案】1 正比 小于 1.8
【解析】
(1)[1]从图乙可以看到，当电压表的示数是2.5V时，电流表的示数是0.4A，则小灯泡的额定功率为
小灯泡的额定功率为1W。
(2)[2]从表中数据可以看到，随着电压值的增大，电流值也在增大，电压与电流的比值是一个固定值，可知道当电阻一定时，通过导体的电流与导体两端电压成正比。
[3]根据表中数据，再根据欧姆定律的变换式可知
因为P1、P2的变化关系是单调的，所以可以用特殊值法判断其大小关系，假设
，从图乙可以看到，灯的电压
，那么小灯泡的电功率
这时定值电阻的电功率
可知P1、P2的大小关系
。
(3)[4]设变阻器的最大电阻是
，由题意可知，当电流时，电流值最小，电路中的电阻最大，根据欧姆定律和串联电路的电压规律可知
由题意，再根据表中数据可知，当
时，电流最小，电路中的电阻最大，这时电压表的示数
，根据欧姆定律和串联电路的电压规律可知
由以上两式解得
；
若把小灯泡和定值电阻串联后直接接到此电源两端，根据串联电路电流处处相等可知，当电路的电流是0.4A时，灯的电压是2.5V，定值电阻的电压是
这种情况下符合题意，电压之和等于电源电压大小，所以若把小灯泡和定值电阻串联后直接接到此电源两端，电路的总功率
电路的总功率为1.8W。
