Question

15．在做“測定小燈泡電功率”的實(shí)驗(yàn)中，待測小燈泡上標(biāo)有“0.3A”字樣清晰可見，實(shí)驗(yàn)桌上還有若干節(jié)新干電池、電流表、電壓表、滑動變阻器“10Ω　2A”和“20Ω　2A”各一個、電鍵和導(dǎo)線等器材可供選擇．

（1）小明同學(xué)選取器材連接如圖1所示電路，當(dāng)他接上一根導(dǎo)線時發(fā)現(xiàn)小燈幾乎不發(fā)光；他移動滑動變阻器的滑片P，小燈逐漸變亮，但無論怎樣移動滑片P，都無法觀察到小燈正常發(fā)光．請你在圖1中用筆線代替導(dǎo)線將滑動變阻器連入電路；并請仔細(xì)觀察圖1并思考，說明發(fā)生此現(xiàn)象的原因是開關(guān)忘記連接到電路中、電源電壓太�。�
（2）該同學(xué)思考后解決了實(shí)驗(yàn)中的問題，又重新正確連接電路進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，再次閉合電鍵，觀察到電壓表示數(shù)如圖2所示．當(dāng)小燈正常發(fā)光時，此時電壓表的示數(shù)變化了0.2伏，則待測小燈的額定功率為0.75瓦．
（3）完成上述實(shí)驗(yàn)后，他將本實(shí)驗(yàn)與“用電流表電壓表測電阻”實(shí)驗(yàn)進(jìn)行比較，提出“在不增加其它器材的情況下，本次實(shí)驗(yàn)是否也可以不用滑動變阻器，而能達(dá)到測定此小燈泡額定功率的目的？”你的觀點(diǎn)是一定要用到滑動變阻器（選填“一定”或“不一定”），理由是每節(jié)新干電池的電壓為1.5伏，因此電源電壓為1.5伏的整數(shù)倍，若不用滑動變阻器，則無法使小燈兩端的電壓為額定電壓．
（4）將外殼、尺寸相同，燈泡L₁規(guī)格為“2.5V  0.1W”的LED燈（LED燈即發(fā)光二極管，可以直接把電轉(zhuǎn)化為光），燈泡L₂是規(guī)格“2.5V  0.75W”的白熾燈，均接入2.5V額定電壓下正常工作，發(fā)現(xiàn)燈泡L₂的亮度比燈泡L₁的亮度小很多，造成此現(xiàn)象的原因是C．
A、燈L₂的電阻比燈L₁的電阻小
B、燈L₂的實(shí)際功率比燈L₁的實(shí)際功率小
C、兩燈將電能轉(zhuǎn)化為光能的效率不同
D、流過燈L₂的電流比流過燈L₁的電流大．

Answer 1

分析 （1）滑動變阻器在電路中起到調(diào)節(jié)燈泡兩端電壓作用；一節(jié)干電池電壓為1.5V；
（2）根據(jù)電壓變化判斷出燈泡正常工作時電流，利用P=UI計算額定功率；
（3）燈泡額定電壓下的功率為額定功率；
（4）燈的亮度取決于燈轉(zhuǎn)化為光的功率大小．

解答 解：
（1）滑動變阻器在電路中起到調(diào)節(jié)燈泡兩端電壓作用，應(yīng)與小燈泡串聯(lián)，電路如下圖所示；連接最后一根導(dǎo)線后小燈就發(fā)出微弱光，結(jié)合電路可知，該同學(xué)未將開關(guān)連入電路；
一節(jié)干電池電壓為1.5V，無論怎樣移動滑片P，都無法觀察到小燈正常發(fā)光，說明電源電壓小于燈泡的額定電壓，小燈泡的實(shí)際功率小于額定功率，所以燈泡不能正常發(fā)光；
；
（2）由實(shí)物圖知，電壓表使用的量程為0-3V，分度值0.1V，由圖2知，示數(shù)為2.3V，移動滑片，為使小燈正常發(fā)光，應(yīng)減小變阻器連入阻值，以增大其電流為0.3A，此時燈泡正常發(fā)光；
此時燈泡兩端電壓增大，電壓表示數(shù)變化了0.2V，即燈泡兩端電壓增大了0.2V，故：U_額=2.3V+0.2V=2.5V；小燈泡上標(biāo)有“0.3A”字樣，即正常工作時的電流：I_額=0.3A；
小燈泡的額定功率：P=U_額I_額=2.5V×0.3A=0.75W．
（3）小燈的額定電壓為2.5伏，每節(jié)新干電池的電壓為1.5伏，因此電源電壓為1.5伏的整數(shù)倍，若不用滑動變阻器，則無法使小燈兩端的電壓為2.5伏．
（4）“2.5V 0.1W”的LED燈直接把電轉(zhuǎn)化為光，所以其電能100%轉(zhuǎn)化為光能，而規(guī)格“2.5V 0.75W”的白熾燈L₂，除了要把電能轉(zhuǎn)化為光能外，更多的能量轉(zhuǎn)化為內(nèi)能了．
所以造成此現(xiàn)象的原因是兩燈將電能轉(zhuǎn)化為光能的效率不同．
故答案為：
（1）見上圖；開關(guān)忘記連接到電路中、電源電壓太小；
（2）0.75；
（3）一定；每節(jié)新干電池的電壓為1.5伏，因此電源電壓為1.5伏的整數(shù)倍，若不用滑動變阻器，則無法使小燈兩端的電壓為額定電壓；
（4）C．

點(diǎn)評 本題考查了電壓表、電流表以及滑動變阻器的正確連接、電路故障分析、電表讀數(shù)以及燈泡功率的計算；其中，電路故障和計算燈泡的額定功率是本題的難點(diǎn)．