Question

1．在驗證“電功與電流、電壓的關系”活動中，同學們設計了如圖甲、乙、丙三個電路．

（1）經過討論，同學們一致認為不應該選擇圖甲（甲/乙/丙）電路，理由是該圖無法利用控制變量法進行探究；
（2）為驗證電流做功與電壓的關系，應該選擇圖丙所示的電路；
（3）小明發(fā)現，按圖乙電路實驗時L₁比L₂亮，同時觀察到A₁示數比A₂大，這說明相同時間內L₁（L₁/L₂）的電功大，由此可得出的結論是電壓和通電時間相等時，電流越大，電流做功越多．接著他將這兩個燈泡按圖丙連接好觀察到L₂（L₁/L₂）更亮．

Answer 1

分析 （1）電流做功的大小與電壓、電流和通電時間三個因素有關，當研究與其中某一個因素的關系時，應控制其余的因素不變；
（2）研究電流做功與電壓的關系，應控制電流的大小和通電時間相同，通過比較電壓的大小，得出電流做功與電壓的關系；
（3）由圖乙根據W=UIt分析相同時間電流做功大的燈泡；燈泡亮度由其實際功率決定，先比較兩燈電阻，再由P=I²R比較兩燈亮度．

解答 解：
（1）甲電路中，滑動變阻器滑片移動時，燈泡兩端的電壓和電流都在變化，無法控制電流或者電壓不變，根據控制變量法的思想，不能研究電流做功與電壓和電流的關系，因為電路中電壓和電流同時改變，不能單獨控制其中一個不變；
（2）研究電流與電壓的關系，就應該控制電路中的電流不變，通過比較電壓，研究電流做功與電壓的關系，圖丙中兩只燈泡串聯，控制了電流相同；
（3）乙圖中兩燈并聯，由并聯電路的電壓特點可知U₁=U₂，
A₁示數比A₂大，即I₁＞I₂，
根據W=UIt可知W₁＞W₂；
由此可得結論：電壓和通電時間相等時，電流越大，電流做功越多；
電壓相等，由R=$\frac{U}{I}$可知R₁＜R₂，
丙圖中兩燈串聯通過燈泡的電流相等，由P=I²R可知L₂的實際功率較大，所以L₂較亮．
故答案為：（1）甲；（2）丙；（3）L₁；電壓和通電時間相等時，電流越大，電流做功越多；L₂．

點評 本題是一道實驗探究題，側重考查了控制變量法應用，要知道燈泡的亮度由燈泡的實際功率決定．