Question

15．物理学习小组的同学们通过实验来探究“电功率跟电流、电压的关系”．
（1）实验中小灯泡电功率的大小可通过灯泡的亮度来判断．
（2）小聪同学用干电池作电源，把L₁“2.5V 0.3A”和L₂“3.8V 0.3A”两只灯泡连成如图甲所示的电路探究“电功率跟电压的关系”．闭合开关进行实验，记录数据如表：

	发光情况	电压U/V
L1	暗	1.8
L2	亮	2.7

①实验中选用不同规格的灯泡且串联的原因是什么？
②请你分析现象及数据，并归纳结论．
（3）小明同学又在原有器材的基础上设计了如图乙所示的电路，想继续探究“电功率跟电流的关系”，你认为实验中存在什么问题？并提出解决的方法．

Answer 1

分析 （1）灯泡的亮度由灯泡的实际功率决定；
（2）不同规格的用电器串联时，电流相同，电压不同；
灯泡的亮度由灯泡的实际功率决定，而实际功率又由实际电压决定；
（3）电压过高会烧坏灯泡，为减小灯泡电压，可在在电路中串联一个分压电阻．

解答 解：（1）灯泡的亮度是由灯泡的实际功率决定的，实际功率越大，灯泡越亮．所以实验中小灯泡电功率的大小可通过观察小灯泡的亮度来判断．
（2）①实验中选用不同规格的灯泡且串联，这样可使灯泡的电流相同，灯泡两端的电压不同，可探究电功率与电压的关系；
②由两个小灯泡的额定电压和额定电流可知，这两个小灯泡的电阻不同，通过R=$\frac{U}{I}$计算可得：L₁的电阻比L₂的电阻小．
当这两个灯泡串联时，通过它们的电流相同，根据U=IR和P=UI可知：L₁电阻小，两端分得的电压小，灯泡发光暗，说明消耗的实际功率小；L₂电阻大，两端分得的电压大，灯泡发光亮，实际功率大．
（3）由题意知，电源电压为1.8V+2.7V=4.5V，由电路图2可知，两灯泡并联在电源两端，由于电源电压4.5V太高，远大于灯泡L₁额定电压2.5V，所以灯泡L₁烧坏；
为避免灯泡L₁烧坏，可在干路中串联一个滑动变阻器保护保护电路或减小电源电压，并在灯泡两端并联电压表，可监测灯泡两端的电压变化，防止超过其额定电压．
故答案为：
（1）灯泡的亮度；
（2）①规格不同的灯泡阻值不同，所以串联后灯泡两端电压不同，电流相同；
②通过用电器的电流相同时，用电器两端电压越大，电功率越大；
（3）从甲图实验可知：电源电压是4.5V．而乙图中L₁和L₂是并联在电源上的，因其额定电压都低于电源电压，所以会被烧坏；
改进办法是在干路上串联一分压电阻．

点评 本题考查了判断灯泡功率大小的方法、实验数据分析、电路故障出现的原因等问题，知道灯泡实际功率越大，灯越亮、结合电路图，分析实验数据（现象）等即可正确答题．