Question

【題目】同一型號的兩個燈泡串聯(lián)在電路中會一樣亮嗎?小明將兩 個型號為“12 V 25 W”的燈泡Ll和L2接到12 V電源上，組成如圖甲所示的電路并進行如下操作：①首先，他閉合開關(guān)S2，發(fā)現(xiàn)兩個燈泡一起亮，亮度相同；②接著，他再閉合開關(guān)Sl，發(fā)現(xiàn)燈泡L1因短路而熄滅，燈泡L2變得更亮；③等到L1熄滅一段時間后，他又斷開Sl，發(fā)現(xiàn)L2的亮度逐漸減弱，而L1逐漸亮起來，過了一會兒兩個燈泡達到一樣的亮度．為什么步驟③中會出現(xiàn)這種有趣的現(xiàn)象昵?小明猜想可能是因為燈泡兩端電壓變化后，造成燈絲電阻變化所致．為了檢驗自己的猜想是否正確，小明取其中一個燈泡，重新設(shè)計電路，將開關(guān)閉合后，測得了燈泡兩端的電壓和燈泡中的電流，實驗數(shù)據(jù)如下表所示．

(1)分析表中數(shù)據(jù)，判斷小燈泡兩端電壓變化后燈絲的電阻是否改變?如果燈絲電阻改變，其本質(zhì)原因是什么？

(2)在操作③這個步驟中，為何開關(guān)Sl剛斷開時，L1較暗而L2較亮?請作出合理的解釋。

(3)在操作③這個步驟中，當兩個燈泡一樣亮后，電路消耗的總功率是多少?

(4)小明證實自己的猜想時，是否是采用的乙圖電路?請說明理由。

Answer 1

【答案】見解析所示。

【解析】(1)利用歐姆定律，根據(jù)表中的數(shù)據(jù)，求出導(dǎo)體的阻值，發(fā)現(xiàn)導(dǎo)體的電阻在增大。原因是，當電壓增加時，電流隨之增大，燈絲的溫度升高，導(dǎo)致電阻變大。(2)在操作③這個步驟中,由于燈L2一直處于通電狀態(tài)，溫度較高，相應(yīng)的電阻也較大。

當開關(guān)S1斷開時,燈L1與燈L2串聯(lián)在電路中,開始時L1的即時電阻比L2的電阻小,故L2分得的電壓相應(yīng)也要大,根據(jù)公式P=UI,可以確定,此時的L2的功率大于L1的功率,所以此時亮燈的亮度不同：燈L2與燈L1要亮；隨著通電時間的增加，最終兩燈電阻相等，亮度也就相等了。(3)當兩燈亮度相同時，它們的阻值相等，通過它們的電流相等，利用歐姆定律可以確定兩個燈泡兩端的電壓相等，即每個燈泡兩端的電壓為6V.結(jié)合上表中的數(shù)據(jù)，當燈泡兩端的電壓為6V時，燈絲的電流為1.55A.此時每個燈泡的功率：P=UI=6V×1.55A=9.3W.總功率為兩者之和即18.6W.(4)由表格數(shù)據(jù)可知，當電壓表示數(shù)為0時，電流表示數(shù)也為0.

若是乙圖，滑片移到左端時，燈泡短路，電壓表和電流表示數(shù)都為0，且燈泡電壓越大電流也越大；若是丙圖，滑片移動中，電流表和電壓表示數(shù)均不會為0.故小明實驗采用的是乙電路。