Question

在“探究影響電流做功多少的因素”活動中，同學們設計了如圖甲、乙、丙三個電路．

（1）經過討論，認為不應該選擇圖甲電路，原因是

 

．
（2）為研究電流做功與電壓的關系，應該選擇圖

 

所示的電路．
（3）利用圖丙電路研究某問題，當閉合開關后，發現兩燈都不亮，電壓表V₁有示數，電壓表V₂無示數，則電路發生的故障是

 

．
（4）學習電功率知識后，小明想測燈泡的額定功率，將標有“12V  6W”燈泡L₁和“6V  4W”燈泡L₂按圖丙電路連接，再接入電流表．經分析，能測出燈泡

 

的額定功率．

Answer 1

分析：（1）電流做功的大小與電壓、電流和通電時間三個因素有關，當研究與其中某一個因素的關系時，應控制其余的因素不變；
（2）研究電流做功與電壓的關系，應控制電流的大小和通電時間相同，通過比較電壓的大小，得出電流做功與電壓的關系；
（3）電壓表有示數，說明電壓表的兩接線柱和電源連接的部分電路中沒有斷路；電壓表無示數，說明可能電壓表被短路，或者電壓表與電源連接的部分電路有斷路，綜合分析就可以找出故障．
（4）額定功率是小燈泡在額定電壓下發揮的功率，要測量燈泡的額定功率，燈泡兩端的電壓必須能達到其額定電壓，電路中的電流為燈泡的額定電流．

解答：解：（1）甲電路中，滑動變阻器滑片移動時，燈泡兩端的電壓和電流都在變化，無法控制電流或者電壓不變，根據控制變量法的思想，不能研究電流做功與電壓和電流的關系，因為電路中電壓和電流同時改變，不能單獨控制其中一個不變．
（2）研究電流與電壓的關系，就應該控制電路中的電流不變，通過比較電壓，研究電流做功與電壓的關系，圖丙中兩只燈泡串聯，控制了電流相同．
（3）圖丙中，閉合開關后電壓表V₁有示數，說明V₁→開關→電源→滑動變阻器→燈L₂這部分電路無斷路；電壓表V₂無示數，說明V₂→燈L₁→開關→電源→滑動變阻器這部分電路有斷路，綜合以上分析，電路故障就是燈L₁斷路（或開路）了．
（4）“12V  6W”燈泡L₁額定電流I₁=

P1

U1

=

6W

12V

=0.5A；
“6V  4W”燈泡L₂額定電流I₂=

P2

U2

=

4W

6V

=0.67A
∵0.5A＜0.67A以及兩燈串聯
∴為保護燈L₁，電路中的電流不能超過0.5A
因此燈泡L₁能正常發光，接入電流表能測量燈L₁的額定功率．
故答案為：
（1）無法使用控制變量法；
（2）丙；
（3）L₁斷路（或開路）；
（4）L₁．

點評：除考查控制變量法之外，本題有兩個重點內容：
（1）電壓表判斷電路故障，分兩種情況：
①電壓表無示數，說明電壓表所測量電路中，包含電源的部分電路斷路或不包含電源部分短路，再由電路中有無電流來判斷是斷路還是短路．有電流，則電路為短路；無電流，則電路為斷路．
②電壓表有示數，說明電壓表所測量電路中，包含電源的部分電路短路或不包含電源部分斷路，再由電路中有無電流來判斷是斷路還是短路．有電流，則電路為短路；無電流，則電路為斷路．
（2）兩燈串聯，通過它們的電流相等，但又不能超過額定電流，否則就有燒毀的危險，因此額定電流較小的燈泡能正常發光，另一只發光較暗．