Question

【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，将滑片移到滑动变阻器的阻值最大端，闭合开关，记录两电表示数；移动滑片，观察并记录多组数据，绘制如图乙所示的U﹣I图象，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，将滑片移到滑动变阻器的阻值最大端，闭合开关，读出两电表示数，并记录在表格中；移动滑片，测出多组数据，记录在表格中．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P1P2； 探究电流与电压关系的实验数据表

实验次数	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

（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．

Answer 1

【答案】
（1）1
（2）正比；＜
（3）1.8
【解析】解：（1）因灯的额定电压为2.5V，由图可知当灯的电压为2.5V时，灯的额定电流为0.4A，故灯的额定功率： P=UI=2.5V×0.4A=1W；（2）由表中数据可知，电压与对应的电流之比为一定值，即当电阻一定时，通过导体的电流与导体两端电压成正比；
由欧姆定律可知，定值电阻的大小：
R= = =5Ω，
因P1、P2的变化关系是单调的，故可用特殊值法确定其大小关系：
可设I0=0.20A，由图知，灯的电压U1=0.5V，则小灯泡的电功率为：
P1=U1I0=0.5V×0.2A=0.1W；
此时定值电阻的功率：
P2=I02×R=（0.2A）2×5Ω=0.2W，则P1、P2的大小关系为P1＜P2；（3）设变阻器的最在电阻为R滑 ， 按图甲连接电路，将滑片移到滑动变阻器的阻值最大端，闭合开关，记录两电表示数；移动滑片，观察并记录多组数据，绘制如图乙所示的U﹣I图象，可知，此时对应的电流为为I0=0.2A，根据欧姆定律和串联电路的规律，电源电压：
U=I0R滑+UL=0.2A×R滑+0.5V﹣﹣﹣﹣﹣①；
在（2）中，断开开关，用定值电阻替换小灯泡，将滑片移到滑动变阻器的阻值最大端，闭合开关，读出两电表示数，并记录在表格中，此时电压为U′=0.9V，对应的电流I′=0.18A，
根据欧姆定律和串联电路的规律，电源电压：
U=I′R滑+U′=0.18A×R滑+0.9V﹣﹣﹣﹣﹣②；
由①②得，电源电压：
U=4.5V，若把小灯泡和定值电阻串联后直接接到此电源两端，由串联电路各处的电流都相等，只有当电路中的电流为0.4A时，灯的电压为2.5V，定值电阻的电压为U定=IR=0.4A×5Ω=2V，符合串联电路各部分电压和等于总电压的规律（4.5V=2.5V+2V）．
故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：
P总=UI=4.5V×0.4A=1.8W．
所以答案是：（1）1；（2）正比；＜；（3）1.8．