Question

2．在驗(yàn)證“電功與電流、電壓的關(guān)系”活動(dòng)中，同學(xué)們?cè)O(shè)計(jì)了如圖甲、乙、丙三個(gè)電路．

（1）經(jīng)過(guò)討論，同學(xué)們一致認(rèn)為不應(yīng)該選擇圖甲（選填“甲”、“乙”或“丙”）電路，理由是該圖無(wú)法利用控制變量法進(jìn)行探究；
（2）為驗(yàn)證電流做功與電壓的關(guān)系，應(yīng)該選擇圖丙所示的電路；
（3）小明發(fā)現(xiàn)，按圖乙電路實(shí)驗(yàn)時(shí)L₁比L₂亮，同時(shí)觀察到A₁示數(shù)比A₂大，由此可得出的結(jié)論是電壓和通電時(shí)間相等時(shí)，電流越大，電流做功越多；接著他將這兩個(gè)燈泡按圖丙連接好觀察到L₂（選填“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(shí)間三個(gè)因素有關(guān)，當(dāng)研究與其中某一個(gè)因素的關(guān)系時(shí)，應(yīng)控制其余的因素不變；據(jù)此判斷不適合的電路；
（2）研究電流做功與電壓的關(guān)系，應(yīng)控制電流的大小和通電時(shí)間相同，通過(guò)比較電壓的大小，得出電流做功與電壓的關(guān)系；
（3）由圖乙根據(jù)W=UIt分析相同時(shí)間電流做功大的燈泡；燈泡亮度由其實(shí)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(dòng)變阻器滑片移動(dòng)時(shí)，燈泡兩端的電壓和電流都在變化，無(wú)法控制電流或者電壓不變，根據(jù)控制變量法的思想，不能研究電流做功與電壓和電流的關(guān)系，因?yàn)殡娐分须妷汉碗娏魍瑫r(shí)改變，不能單獨(dú)控制其中一個(gè)不變；
（2）研究電流做功與電壓的關(guān)系，就應(yīng)該控制電路中的電流不變，通過(guò)比較電壓，研究電流做功與電壓的關(guān)系，圖丙中兩只燈泡串聯(lián)，控制了電流相同，符合實(shí)驗(yàn)要求；
（3）乙圖中兩燈并聯(lián)，由并聯(lián)電路的電壓特點(diǎn)可知U₁=U₂，
A₁示數(shù)比A₂大，即I₁＞I₂，
根據(jù)W=UIt可知W₁＞W(wǎng)₂；
由此可得結(jié)論：電壓和通電時(shí)間相等時(shí)，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(lián)通過(guò)燈泡的電流相等，由P=I²R可知L₂的實(shí)際功率較大，所以L₂較亮．
故答案為：（1）甲；（2）丙；（3）電壓和通電時(shí)間相等時(shí)，電流越大，電流做功越多；L₂．

點(diǎn)評(píng) 本題是一道實(shí)驗(yàn)探究題，側(cè)重考查了電功公式的熟練運(yùn)用、電路圖的讀圖與理解，控制變量法應(yīng)用等，要知道燈泡的亮度由燈泡的實(shí)際功率決定．