Question

【題目】甲、乙兩組同學(xué)想探究燈泡亮度改變時(shí)電功率的變化情況。提供的器材有：兩個(gè)實(shí)驗(yàn)室用燈泡（一個(gè)字跡模糊，一個(gè)標(biāo)有“1.5V”）、兩種規(guī)格的滑動(dòng)變阻器（“0~15Ω”“0~25Ω”）、電源（電壓相等且保持不變）、電流表、電壓表、開關(guān)、導(dǎo)線若干；兩組同學(xué)連接好電路后，調(diào)節(jié)滑片過程中電表示數(shù)和燈泡的亮度都發(fā)生變化，當(dāng)滑動(dòng)變阻器滑片位置都恰好在中點(diǎn)時(shí)，電壓表的示數(shù)均為1.5V，電流表的示數(shù)也相同（如圖a所示），兩燈泡正常發(fā)光，此時(shí)甲組的燈泡比乙組的暗，已知甲組的實(shí)驗(yàn)電路如圖甲所示：

(1)電流表讀數(shù)為______A；

(2)請?jiān)趫D乙中將乙組同學(xué)設(shè)計(jì)的電路圖補(bǔ)充完整；

（________）

(3)乙組同學(xué)所測燈泡的額定功率為______W；

(4)甲組同學(xué)通過實(shí)驗(yàn)研究燈泡的電功率跟兩端電壓的關(guān)系設(shè)計(jì)了如圖丙所示的電路進(jìn)行研究，他們先測出若干組電壓和電流值，再由公式P=UI 求出對應(yīng)的功率，并作出功率隨電壓變化的圖像a，乙組同學(xué)設(shè)計(jì)了如圖丁所示的電路進(jìn)行研究，他們先由計(jì)算出小燈泡的電阻R，再測出若干個(gè)電壓值，最后根據(jù)求出對應(yīng)的功率，也作出功率隨電壓變化的圖像b，則下列反映了他們的實(shí)驗(yàn)結(jié)果的圖像是（______）

A. B. C. D.

Answer 1

【答案】0.2 0.5 B

【解析】

(1)[1]根據(jù)圖a可知，電流表的量程為0～0.6A，分度值為0.02A，示數(shù)為0.2A。

(2)[2]一個(gè)標(biāo)有“1.5V”，表示燈的額定電壓為1.5V，根據(jù)題意“電流表示數(shù)也相同，此時(shí)甲組的燈泡比乙組的暗”可知，乙組燈泡的實(shí)際功率較大，根據(jù)P＝UI，乙組燈泡的實(shí)際電壓較大，根據(jù)串聯(lián)分壓的知識可知，則乙組的滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值較小，且滑片均在中點(diǎn)，說明乙組同學(xué)所選用的滑動(dòng)變阻器最大阻值較小，其最大阻值為15Ω；所以乙組同學(xué)所選用的滑動(dòng)變阻器規(guī)格為0～15Ω，甲組所選用的滑動(dòng)變阻器規(guī)格為0～25Ω。
當(dāng)滑片在中點(diǎn)時(shí)，由歐姆定律，“0～25Ω”滑動(dòng)變阻器兩端電壓為

“0～15Ω”滑動(dòng)變阻器兩端電壓為

由于電壓表示數(shù)均1.5V，故甲組同學(xué)是把電壓表并聯(lián)在小燈泡的兩端，乙組同學(xué)是把電壓表并聯(lián)在滑動(dòng)變阻器的兩端，乙組同學(xué)設(shè)計(jì)的電路圖如下圖所示：

(3)[3]據(jù)甲組同學(xué)的數(shù)據(jù)可知，因此電源電壓

U=UL＋U1=1.5V＋2.5V=4V

此時(shí)乙組同學(xué)所測燈泡的電壓

UL=UU2=4V1.5V=2.5V

乙組同學(xué)所測燈泡的電功率

P=UL′I=2.5V×0.2A=0.5W

(4)[4]若兩組同學(xué)均選擇先前乙組同學(xué)所用“2.5V 0.5W”的燈泡進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，所以正常發(fā)光時(shí)的電阻

由題意知

由此可見，電功率P關(guān)于電壓U的二次函數(shù)（跟y＝ax2＋bx＋c，且a＞0，b＝0，c＝0時(shí)相符合），故圖象是經(jīng)過原點(diǎn)開口向上的拋物線。
因?yàn)?/span>和，燈泡電阻R隨溫度升高而變大，所以

①當(dāng)小燈泡兩端電壓U＜2.5V時(shí)，小燈泡在低于額定電壓下工作，它的電阻R＜12.5Ω，則

P甲＞P乙

此時(shí)拋物線a在拋物線b的上方。
②當(dāng)小燈泡兩端電壓U=2.5V時(shí)，小燈泡在額定電壓下工作，它的電阻R=12.5Ω，則

P甲=P乙=0. 5W

且此時(shí)兩拋物線相交。
③當(dāng)小燈泡兩端電壓U＞2.5V，小燈泡在高于額定電壓下工作，它的電阻R＞12.5Ω，則

P甲<P乙

此時(shí)拋物線a在拋物線b的下方。
綜上所述，B圖中的圖線反映了他們的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。
故選B。