Question

【题目】甲、乙两组同学想探究灯泡亮度改变时电功率的变化情况。提供的器材有：两个实验室用灯泡（一个字迹模糊，一个标有“1.5V”）、两种规格的滑动变阻器（“0~15Ω”“0~25Ω”）、电源（电压相等且保持不变）、电流表、电压表、开关、导线若干；两组同学连接好电路后，调节滑片过程中电表示数和灯泡的亮度都发生变化，当滑动变阻器滑片位置都恰好在中点时，电压表的示数均为1.5V，电流表的示数也相同（如图a所示），两灯泡正常发光，此时甲组的灯泡比乙组的暗，已知甲组的实验电路如图甲所示：

(1)电流表读数为______A；

(2)请在图乙中将乙组同学设计的电路图补充完整；

（________）

(3)乙组同学所测灯泡的额定功率为______W；

(4)甲组同学通过实验研究灯泡的电功率跟两端电压的关系设计了如图丙所示的电路进行研究，他们先测出若干组电压和电流值，再由公式P=UI 求出对应的功率，并作出功率随电压变化的图像a，乙组同学设计了如图丁所示的电路进行研究，他们先由计算出小灯泡的电阻R，再测出若干个电压值，最后根据求出对应的功率，也作出功率随电压变化的图像b，则下列反映了他们的实验结果的图像是（______）

A. B. C. D.

Answer 1

【答案】0.2 0.5 B

【解析】

(1)[1]根据图a可知，电流表的量程为0～0.6A，分度值为0.02A，示数为0.2A。

(2)[2]一个标有“1.5V”，表示灯的额定电压为1.5V，根据题意“电流表示数也相同，此时甲组的灯泡比乙组的暗”可知，乙组灯泡的实际功率较大，根据P＝UI，乙组灯泡的实际电压较大，根据串联分压的知识可知，则乙组的滑动变阻器接入电路的阻值较小，且滑片均在中点，说明乙组同学所选用的滑动变阻器最大阻值较小，其最大阻值为15Ω；所以乙组同学所选用的滑动变阻器规格为0～15Ω，甲组所选用的滑动变阻器规格为0～25Ω。
当滑片在中点时，由欧姆定律，“0～25Ω”滑动变阻器两端电压为

“0～15Ω”滑动变阻器两端电压为

由于电压表示数均1.5V，故甲组同学是把电压表并联在小灯泡的两端，乙组同学是把电压表并联在滑动变阻器的两端，乙组同学设计的电路图如下图所示：

(3)[3]据甲组同学的数据可知，因此电源电压

U=UL＋U1=1.5V＋2.5V=4V

此时乙组同学所测灯泡的电压

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

乙组同学所测灯泡的电功率

P=UL′I=2.5V×0.2A=0.5W

(4)[4]若两组同学均选择先前乙组同学所用“2.5V 0.5W”的灯泡进行实验，所以正常发光时的电阻

由题意知

由此可见，电功率P关于电压U的二次函数（跟y＝ax2＋bx＋c，且a＞0，b＝0，c＝0时相符合），故图象是经过原点开口向上的抛物线。
因为和，灯泡电阻R随温度升高而变大，所以

①当小灯泡两端电压U＜2.5V时，小灯泡在低于额定电压下工作，它的电阻R＜12.5Ω，则

P甲＞P乙

此时抛物线a在抛物线b的上方。
②当小灯泡两端电压U=2.5V时，小灯泡在额定电压下工作，它的电阻R=12.5Ω，则

P甲=P乙=0. 5W

且此时两抛物线相交。
③当小灯泡两端电压U＞2.5V，小灯泡在高于额定电压下工作，它的电阻R＞12.5Ω，则

P甲<P乙

此时抛物线a在抛物线b的下方。
综上所述，B图中的图线反映了他们的实验结果。
故选B。