Question

12．在探究“同一個(gè)燈泡發(fā)光時(shí)亮度與電功率的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)中，所用的實(shí)驗(yàn)器材有兩節(jié)蓄電池，額定電壓是2.5V的小燈泡（燈絲電阻約為10Ω，兩端加的最大電壓為額定電壓的1.2倍），額定電壓為2.7V的發(fā)光二極管，滑動(dòng)變阻器、電流表、電壓表、開關(guān)、導(dǎo)線等．
（1）小明同學(xué)用小燈泡做實(shí)驗(yàn)時(shí)連接的部分電路如圖所示，請將實(shí)驗(yàn)電路連接完整．

（2）小明同學(xué)記錄的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如下表．

實(shí)驗(yàn)次數(shù)	電壓U/V	電流I/A	電功率P/W	發(fā)光情況
1	3.0	0.34	1.02	較亮
2	2.5	0.30	0.75	正常發(fā)光
3	2.0	0.28	0.56	較暗

根據(jù)表中數(shù)據(jù)可得出的探究結(jié)論是：燈的實(shí)際功率越小，燈越暗．
（3）小剛同學(xué)用發(fā)光二極管做實(shí)驗(yàn)，發(fā)光二極管是用半導(dǎo)體材料制成的．實(shí)驗(yàn)測得發(fā)光二極管正常發(fā)光時(shí)的電流是0.02A，則該二極管的額定功率是0.054W．
（4）實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)小燈泡與二極管均正常發(fā)光時(shí)的亮度相當(dāng)．結(jié)合小明和小剛的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，分析說明小燈泡和發(fā)光二極管哪個(gè)更節(jié)能？

Answer 1

分析 （1）測量燈的電功率，電流表與燈串聯(lián)，由歐姆定律，求出燈的最大電流確定電流表選用的量程串聯(lián)在電路中，變阻器按一上一下接入電路中；
（2）分析表中數(shù)據(jù)得出結(jié)論；
（3）發(fā)光二極管是用半導(dǎo)體材料制成的；由P=U′I求該二極管的額定功率；
（4）實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)小燈泡與二極管均正常發(fā)光時(shí)的亮度相當(dāng)．由小明和小剛的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析得出結(jié)論．

解答 解：（1）測量燈的電功率，電流表與燈串聯(lián)，因燈的最大電壓為2.5V×1.2=3V，由歐姆定律，燈的最大電流約為：
I=$\frac{U}{R}=\frac{3V}{10Ω}$=0.3A，故電流表選用小量程串聯(lián)在電路中，變阻器按一上一下接入電路中，如下所示：

（2）分析表中數(shù)據(jù)可知，燈的實(shí)際功率越小，燈越暗；
（3）剛同學(xué)用發(fā)光二極管做實(shí)驗(yàn)，發(fā)光二極管是用半導(dǎo)體材料制成的．實(shí)驗(yàn)測得發(fā)光二極管正常發(fā)光時(shí)的電流是0.02A，則該二極管的額定功率是：
P=U′I=2.7×0.02A=0.054W．
（4）實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)小燈泡與二極管均正常發(fā)光時(shí)的亮度相當(dāng)，由表中數(shù)據(jù)知，燈的消耗的功率為0.75W，而二極管消耗的功率是0.054W，根據(jù)W=Pt，故二極管更節(jié)能．
故答案為：（1）如上所示；（2）燈的實(shí)際功率越小，燈越暗；（3）半導(dǎo)體；0.054；（4）燈的消耗的功率為0.75W，而二極管消耗的功率是0.054W，故二極管更節(jié)能．

點(diǎn)評 本題探究同一個(gè)燈泡發(fā)光時(shí)亮度與電功率的關(guān)系，考查電路的連接、分析數(shù)據(jù)歸納結(jié)論的能力、半導(dǎo)體的組成材料及功率的計(jì)算，培養(yǎng)學(xué)生的節(jié)能意識．