Question

小明想探究“電流做功與哪些因素有關”的實驗，設計了如圖所示的實驗電路：

（1）請你用筆畫線代替導線，幫他把實驗電路連接完整，要求：滑片右移時，電壓表示數變大．
（2）實驗前，小明猜想電流做功多少可能跟：
a．通過用電器的電流； b．用電器兩端的電壓； c．用電器的通電時間．
如上圖將甲乙兩燈串聯，目的是控制通電時間和________相同，從而探究電流做功多少與________的關系．（填序號）
（3）本實驗中，小明是通過觀察比較________來比較電流做功多少的．
（4）若實驗過程中，發現甲燈泡突然不亮了，乙燈仍然發光，再去觀察電壓表示數，發現，與甲燈并聯的電壓表示數________（選填“變大”、“變小”或“不變”，下同），與乙燈并聯的電壓表示數________，電路總功率________．
（5）小明通過思考，發現上述猜想中有一個猜想無法用圖甲完成，請你幫助小明設計一個電路，完成最后一個猜想的探究，并把電路圖畫在虛線框內．

Answer 1

解：（1）將滑動變阻器的右下接線柱與燈泡連接，如圖所示：

（2）因甲乙兩燈串聯，則由串聯電路的電流規律可知通過兩燈的電流相等，即控制電流和通電時間一定時，可探究電流做功的多少與用電器兩端的電壓的關系；
（3）本實驗中，燈泡越亮，燈泡做的功越多，因此小明是通過觀察比較燈泡的亮度來比較電流做功多少的；
（4）若實驗過程中，發現甲燈泡突然不亮了，乙燈仍然發光，說明電路為通路，并且甲燈泡的實際功率一定減小，故與甲燈并聯的電壓表示數變小；
由串聯電路起分壓作用可知，與乙燈并聯的電壓表示數將變大，由于乙燈的電阻不變，因此電路中電流變大；
由P=UI可知，電路總功率變大．
（5）兩燈泡并聯，電流表分別測量支路電流；如圖所示：


故答案為：（1）如圖所示；（2）a；b；（3）燈泡的亮度；（4）變小；變大；變大；（5）如圖所示圖（是把兩燈并聯，且每個支路接上一個電流表）
分析：（1）應注意滑片右移時，電壓表示數變大，說明滑動變阻器在滑動的過程中分得的電壓減小，即滑動變阻器的滑片向右移動時，接入電路的電阻減小，故需將右下接線柱接入電路，使燈泡與滑動變阻器串聯；
（2）探究“電流產生的熱量與電流、電壓和通電時間的關系”時，需要采用控制變量法使其他因素不變；
（3）燈泡的明暗反映燈泡做功的多少；
（4）燈泡的明暗與燈泡的實際功率有關，甲突然熄滅，則實際功率一定減小，并結合串聯電路分壓的特點可判斷出兩燈泡兩端電壓的變化；由乙燈泡可知電路中電流的變化，再根據P=UI可知電路總功率的變化．
（5）因為串聯電路無法確保兩燈泡兩端電壓相等，因此需要使兩個燈泡并聯，并且用電流表測量支路電流．
點評：本題考查應用控制變量法來研究電流做功與電阻的關系，難點是根據實物圖畫電路圖，這也是整個初中階段的難點，畫電路圖的時候要明確實物圖中各個用電器的連接情況．