Question

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图像，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，记录在下图表格中。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。

探究电流与电压关系的实验数据表

次数	1	2	3	4
电压U/V	0.9	1.5	2.5	3.0
电流I/A	0.18	0.30	0.50	0.60

Answer

1 正比 小于 1.8

【解析】

(1)[1]从图乙可以看到，当电压表的示数是2.5V时，电流表的示数是0.4A，则小灯泡的额定功率为

小灯泡的额定功率为1W。

(2)[2]从表中数据可以看到，随着电压值的增大，电流值也在增大，电压与电流的比值是一个固定值，可知道当电阻一定时，通过导体的电流与导体两端电压成正比。

[3]根据表中数据，再根据欧姆定律的变换式可知

因为P1、P2的变化关系是单调的，所以可以用特殊值法判断其大小关系，假设，从图乙可以看到，灯的电压，那么小灯泡的电功率

这时定值电阻的电功率

可知P1、P2的大小关系。

(3)[4]设变阻器的最大电阻是，由题意可知，当电流时，电流值最小，电路中的电阻最大，根据欧姆定律和串联电路的电压规律可知

由题意，再根据表中数据可知，当时，电流最小，电路中的电阻最大，这时电压表的示数，根据欧姆定律和串联电路的电压规律可知

由以上两式解得；

若把小灯泡和定值电阻串联后直接接到此电源两端，根据串联电路电流处处相等可知，当电路的电流是0.4A时，灯的电压是2.5V，定值电阻的电压是

这种情况下符合题意，电压之和等于电源电压大小，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

电路的总功率为1.8W。