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，正确操作并记录两电表示数，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，正确操作测出多组数据，记录在图丙表格中．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P1___P2 ；

（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 正比 < 1.8

【解析】（1）已知小灯泡的额定电压为2.5V，由图乙可知，当灯泡两端的电压为2.5V时，通过灯泡的电流为0.4A，则小灯泡的额定功率为P额=U额I =2.5V×0.4A=1W；

（2）分析表格丙中的数据可知：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，

由题，实验中，当电流表示数为I0（I0＜0.30A）时，可设I0=0.2A，则由图乙可知，灯泡两端电压为0.5V，小灯泡的电功率P1=U1I0=0.5V×0.2A=0.1W；

此时定值电阻的功率P2=I02R=（0.2A）2×5Ω=0.2W；

则P1、P2的大小关系为P1＜P2 ；

（3）设滑动变阻器的最大阻值为R滑，由图甲可知，滑动变阻器和小灯泡串联，当滑动变阻器最大阻值连入电路中时，此时对应电流为I0=0.2A，根据欧姆定律和串联电路的特点，电源电压

U=I0R滑+UL=0.2A×R滑+0.5V………….①

由（2）可知，用定值电阻替换小灯泡，将滑片移至滑动变阻器的阻值最大端，有电压表示数U’=0.9V，电流I’=0.18A，则电源电压

U=I’R滑+U’=0.18A×R滑+0.9V……….②

由①②可得，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相等，只有当电路中电流为0.4A时，灯泡的电压为2.5V，定值电阻两端的电压UR=IR=0.4A×5Ω=2V，符合串联电路各部分电压之和等于总电压的规律。所以，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。