Question

1．小明做“測(cè)定小燈泡電功率”的實(shí)驗(yàn)時(shí)，連接的實(shí)物電路如圖甲所示，電源電壓為3V，小燈泡的額定電壓為2.5V．

（1）用筆畫線替代導(dǎo)線，將實(shí)物電路連接完整．
（2）在連接電路的過程中，開關(guān)要處于斷開狀態(tài)，滑動(dòng)變阻器滑片應(yīng)該處于最右端（選填“最右端或最左端”）．
（3）實(shí)驗(yàn)過程中，當(dāng)小燈泡正常發(fā)光時(shí)，由圖乙知此時(shí)電流表的示數(shù)為0.3A，小燈泡的額定功率為0.75W．
（4）實(shí)驗(yàn)后，小明同學(xué)想到另一種求解額定功率的方法，利用電壓小于2.5V時(shí)的電壓電流數(shù)據(jù)求出電阻，然后利用P=$\frac{{U}^{2}}{R}$計(jì)算出小燈泡的電功率．根據(jù)你所學(xué)知識(shí)，小明的這種計(jì)算結(jié)果與真實(shí)值相比偏大（選填“大”或“小”），原因是燈絲電阻隨溫度的增大而增大．
（5）小明受此實(shí)驗(yàn)啟發(fā)，想測(cè)定電動(dòng)自行車上用作照明的LED（發(fā)光二極管）額定功率．在老師的幫助下通過實(shí)驗(yàn)得到該LED的電流電壓圖象如圖丙所示，查閱資料知道該LED的額定電壓為3V，結(jié)合圖象可得該LED的額定功率為0.072W．小明進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)，在額定電壓下工作時(shí)，LED比小燈泡亮．

Answer 1

分析 （1）把小燈泡、電流表串聯(lián)接入電路，電壓表并聯(lián)在燈泡兩端，注意電表的正負(fù)接線柱不要接反；
（2）為保證電路安全，連接電路時(shí)開關(guān)要斷開，閉合開關(guān)前，滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值應(yīng)為最大阻值；
（3）確定電流表的量程與最小分度值，讀出電流表示數(shù)；由公式P=UI求出燈泡的功率；
（4）因?yàn)闊襞蓦妷涸龃�，燈泡亮度增大，燈絲溫度升高，燈絲電阻隨電壓的增大而增大．
正常發(fā)光時(shí)的電阻大于第一次實(shí)驗(yàn)時(shí)的燈絲電阻；根據(jù)P=$\frac{{U}^{2}}{R}$可知計(jì)算出的額定功率偏大還是偏小；
（5）由I-U圖象找出3V電壓對(duì)應(yīng)的電流，然后由P=UI求出LED燈的功率；從燈泡發(fā)光時(shí)，電能轉(zhuǎn)化為光能的效率分析LED燈比小燈泡亮的原因．

解答 解：（1）小燈泡、電流表串聯(lián)接入電路，電壓表并聯(lián)在燈泡兩端，電路圖如圖所示：

（2）在連接電路的過程中，開關(guān)要處于斷開狀態(tài)，滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值應(yīng)為最大阻值；即滑動(dòng)變阻器滑片應(yīng)該處于最右端；
（3）由圖乙可知，電流表量程是0.6A，最小分度值是0.02A，電流表示數(shù)是0.3A，小燈泡的額定功率P=UI=2.5V×0.3A=0.75W；
（4）因?yàn)闊艚z的電阻受溫度影響，在不同電壓下，電阻不同，燈絲電阻隨溫度的增大而增大．
第一次燈泡兩端的電壓較低，燈泡的實(shí)際功率較小，所以溫度較低，此時(shí)燈泡的電阻較小，根據(jù)P=$\frac{{U}^{2}}{R}$計(jì)算額定功率時(shí)，代入的電阻值偏小，所以所得電功率偏大；
（5）由I-U圖象可知，電壓U=3V對(duì)應(yīng)的電流I=24mA=0.024A，LED的額定功率P=UI=3V×0.024A=0.072W，
LED工作時(shí)電能轉(zhuǎn)化為光能的效率遠(yuǎn)大于小燈泡電能轉(zhuǎn)化為光能的效率，因此在額定電壓下工作時(shí)，LED比小燈泡亮；
故答案為：（1）見上圖；（2）斷開；最右端；（3）0.75；（4）大；燈絲電阻隨溫度的增大而增大；（5）0.072W．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了連接實(shí)物圖、連接電路的注意事項(xiàng)、電流表讀數(shù)、求燈泡的功率、比較LED燈比小燈泡亮的原因等，認(rèn)真分析電路圖，明確各電路的連接方式，是正確補(bǔ)全電路圖的關(guān)鍵．