Question

19．在“測定小燈泡的額定功率”的實驗中，小佳同學選用的小燈泡的額定電壓為2.5V，電阻為8Ω，滑動變阻器的最大電阻阻值為10Ω．
（1）為順利完成實驗，現(xiàn)有電壓為4.5V和6V的兩電池組可供選擇，則A
A．只能選擇4.5V的電池組     B．只能選擇6V的電池組
C．兩電池組均可選用          D．須將其變成10.5V的電池組使用
（2）請用筆畫線代替導線，將圖乙中的實物電路連接完整．

（3）移動變阻器的滑片，使電壓表的示數(shù)為2.5V，此時電流表示數(shù)如圖丙所示，其值為0.28A，小燈泡的額定功率為0.7W．
（4）小明的同學小惠在借助上述實驗器材完成實驗時，不小心將電流表損壞，由于沒有多余的電流表更換，老師取走電流表，并拿來一個電阻箱代替滑動變阻器接在原電路中．
①閉合開關(guān)后，發(fā)現(xiàn)燈泡不發(fā)光，電壓表的示數(shù)等于電源電壓，則故障的原因可能是燈泡斷路（選填“短路”或“斷路”）；
②排除故障后，當小燈泡在額定電壓下工作時，電阻箱接入電路的阻值為R，則計算小燈泡額定功率的表達式為2.5V×$\frac{2V}{R}$．（電源電壓恒定不變）
（5）傳統(tǒng)的普通100W以上的白熾燈泡（如圖�。┮延�2012年10月1日起年底停止銷售．你覺得普通白熾燈被淘汰的原因主要是C（填編號）；
A．生產(chǎn)技術(shù)不成熟    B．價格高      C．發(fā)光效率低

（6）小冬同學在家找到兩個外觀一樣額定電壓均為220V的普通白熾燈，其銘牌已經(jīng)看不出額定功率，但小冬根據(jù)燈絲形狀（如圖戊），沒有通電便判斷出來了．你覺得兩燈中，額定功率大是的甲燈，將兩燈串聯(lián)起來，接在220V電路中，乙燈更亮一些（均選填“甲”或“乙”）．

Answer 1

分析 （1）當滑動變阻器連入電路中的電阻為其最大阻值10Ω時，要分去多余的電壓而使燈的電壓為額定電壓2.5V，否則燈不能正常發(fā)光，所以對電源電壓的最大值有一定的限制．
（2）根據(jù)燈的額定電壓確定電壓表的量程，將電壓表并聯(lián)在燈的兩端；根據(jù)燈正常時的電流大小確定電流表的量量程，將電流表與燈串聯(lián)，變阻器接線柱按一下一上的原則串聯(lián)接入電路中；
（3）根據(jù)圖丙電流表小量程讀數(shù)，根據(jù)P=UI求燈的額定功率
（4）①閉合開關(guān)，燈泡不發(fā)光，可能是燈短路或斷路；電壓表有示數(shù)為電源電壓，排除了燈短路的情況，說明電壓表與電源兩端是連通的，電壓表并聯(lián)電路之外不存在斷路；綜合分析知電路故障原因是：小燈泡斷路；
②根據(jù)串聯(lián)電路電壓的特點，求出燈正常發(fā)光時電阻箱的電壓，由歐姆定律求出通過其的大小，根據(jù)串聯(lián)電路電流的特點，可求燈的額定功率；
（5）白熾燈是因為燈絲發(fā)熱而發(fā)光，損失的能量較多，其發(fā)光效率較低；
（6）根據(jù)決定電阻大小的因素判斷燈絲電阻的大小，額定電壓相同，根據(jù)P=$\frac{{U}^{2}}{R}$判斷額定功率的大小關(guān)系；
串聯(lián)電流相同，根據(jù)P=I²R判斷實際功率的大小關(guān)系．

解答 解：（1）燈正常發(fā)光時的電流大小約為I=$\frac{U}{R}=\frac{2.5V}{8Ω}$=0.3125A，當變阻器連入電路中的電阻最大時，此時變阻器的電壓U_滑=IR_滑=0.3125A×10Ω=3.125V，所以電源電壓值不能超過U=2.5V+3.125V=5.625V，所以只能選用4.5V的電源；
答案選A．
（2）燈的額定電壓2.5V，所以電壓表選用小量程，根據(jù)（1）中燈正常工作時的電流大小，電流表選用小量程，結(jié)合上面的分析，實物圖連接如下：

（3）由圖丙知，電流表的量程為0～0.6A，分度值為0.02A，示數(shù)為0.28A，所以燈的額定功率
P=UI=2.5V×0.28A=0.7W；
（4）①經(jīng)分析，故障的原因可能是燈泡斷路；
②當小燈泡在額定電壓下工作時，電阻箱接入電路的阻值為R，則此時電阻箱的電壓U_箱=4.5-2.5V=2V，通過電阻箱的電流為I=$\frac{2V}{R}$，根據(jù)串聯(lián)電路電流的特點，通過燈的電流大小為$\frac{2V}{R}$，則計算小燈泡額定功率
P_額=U_額I=2.5V×$\frac{2V}{R}$；
（5）普通白熾燈比日光燈的發(fā)光效率低，所以逐漸被淘汰，選C；
（6）甲燈絲粗而短，乙燈絲細而長，所以，甲的電阻小于乙的電阻，R_甲＜R_乙，兩燈泡的額定電壓相同，根據(jù)P=$\frac{{U}^{2}}{R}$，甲的額定功率大于乙的額定功率，P_甲＞P_乙；
兩燈串聯(lián)時，通過的電流相等，根據(jù)P=I²R，甲的實際功率小于乙的實際功率，所以乙燈更亮一些．
故答案為：（1）A；
（2）如上圖所示；
（3）0.28；0.7；
（4）①斷路；②2.5V×$\frac{2V}{R}$；
（5）C；
（6）甲；乙．

點評 本題測定小燈泡的額定功率，考查器材的選擇、電路的連接、額定功率的計算、故障的分析、能量的轉(zhuǎn)化效率、影響電阻大小的因素、實際功率大小的計算及設(shè)計實驗方案的能力，涉及知識點多，綜合性強，有一定難度．