Question

4．在“探究電流做功多少與電壓、電流的關系”的活動中，同學們設計了如圖甲、乙、丙三個電路．

（1）實驗中我們通過比較燈泡的亮暗來比較相同時間內電流做功的多少，所用的兩燈L₁和L₂規格是不同（選填“相同”或“不同”）．
（2）利用圖甲可以研究電流做功多少與電流大小 的關系．經過討論，同學們認為圖甲電路存在一個缺陷，其缺陷在于無法控制燈兩端的電壓，利用利用滑動變阻器保護電路．
（3）在乙圖的實驗中，兩燈都發光，但燈L₁較亮，燈L₁兩端的電壓也較大，根據此現象可以得出的初步結論是在電流和通電時間相同時，電壓越大，電流做功越多．
（4）某同學想利用丙圖來研究電流做功與電壓的關系，通過調節滑動變阻器的滑片P的位置來改變燈兩端電壓，他設計的實驗方案中存在什么問題？不能控制電流相同．

Answer 1

分析 （1）電流做功的過程就是把電能轉化為其它形式能的過程，相同時間內消耗的電能越多，轉化為其它形式的能越多，本題中利用燈泡把電能轉化為內能和光能，相同時間內電流做的功越多，轉化為內能越多，燈越亮；
（2）甲中兩燈泡并聯，其兩端電壓相等，燈泡的規格不同，則流過它們的電流不同，是研究電功與電流大小的關系；根據滑動變阻器的作用進行分析甲圖的缺陷所在；
（3）乙圖中兩燈泡串聯，它們的電流大小相等，但電壓不相等，所以研究的是電功與電壓的關系，實驗中燈泡兩端電壓越高，燈越亮，說明相同時間內電流做的功越多．
（4）電功的大小與電壓、電流和通過時間有關，在實驗中要利用控制變量的方法，丙圖中當滑動變阻器接入電路的阻值發生改變時，燈兩端的電壓會發生改變，但流過燈泡的電流也發生了變化，沒有利用控制變量的方法．

解答 解：
（1）燈泡越亮功率越大，在相同時間里消耗的電能越多，電流做功越多．所以我們可以通過燈泡的亮度來比較相同時間內電流做功的多少；根據控制變量法可知甲圖中，L₁、L₂兩端電壓相等、通電時間相同，應保持電流不同，所用的兩燈L₁和L₂規格不同；
（2）圖甲中兩燈并聯，兩燈兩端的電壓相等，電流表分別測出燈泡的電流，由W=UIt，可知這是探究電流做功與電流大小的關系；
由圖知，電路中沒有滑動變阻器，所以無法控制燈兩端的電壓，利用利用滑動變阻器保護電路；
（3）因為電流做的功與電壓、電流和時間有關，而圖乙電路中，兩燈串聯電流和通電時間相同，電壓不同，根據控制變量法的思路可知是研究電流做功與電壓的關系；
通過公式W=UIt判斷，在電流和時間相同的情況下，電壓越大，電流做的功越多；
（4）研究電流做功與電壓的關系時，應控制電流和通電時間相同，由圖丙可知：調節滑動變阻器的滑片P的位置來改變燈兩端電壓，也改變了燈泡中的電流，所以不能研究電流做功與電壓關系．
故答案為：（1）燈泡的亮度；（2）電流大小；無法控制燈兩端的電壓，利用利用滑動變阻器保護電路；（3）在電流和時間相同的情況下，電壓越大，電流做的功越多；（4）不能控制電流相同．

點評 知道根據燈泡的亮度比較相同時間內電流做功的多少是關鍵．然后根據控制變量法的思路得出結論；注意探究電流做功與電壓關系時，需控制電流和時間相同；探究電流做功與電流關系時，需控制電壓與時間相同．