Question

19．小明觀察發(fā)現(xiàn)家里轎車的前燈有好幾組，且燈絲粗細(xì)不同，發(fā)光的亮度也不同，他猜想車燈的亮度可能與燈絲的粗細(xì)有關(guān)，于是他設(shè)計(jì)了模擬電路，并選擇下列器材：電源、滑動(dòng)變阻器、小燈泡（L₁“2.5V 1.25W”、L₂“2.5V 0.5W”各一只，代替轎車前燈）、電流表、電壓表等進(jìn)行實(shí)驗(yàn)來(lái)驗(yàn)證自己的猜想．
（1）小明按圖甲連接電路時(shí)，應(yīng)先將開(kāi)關(guān)S發(fā)現(xiàn)無(wú)論怎樣移動(dòng)變阻器的滑片，燈泡L₁、L₂均不亮，A、V₁無(wú)示數(shù)，V₂有示數(shù)，則電路出現(xiàn)的故障是L₂斷路了．
（2）排出故障后，移動(dòng)變阻器的滑片，分別讀出電流表、電壓表的示數(shù)，觀察共記錄燈泡發(fā)光情況，填入表一，當(dāng)變阻器滑片移至某一位置時(shí)，電流表的示數(shù)如圖乙所示，則電路中的電流為0.26A，此時(shí)發(fā)現(xiàn)燈L₂發(fā)光異常耀眼，原因是L₂實(shí)際功率大于它的額定功率，此時(shí)，他應(yīng)該將滑動(dòng)變阻器的滑片向左移動(dòng)，減小燈泡兩端電壓．
（3）分析數(shù)據(jù)，可得結(jié)論：兩燈串聯(lián)，燈泡的燈絲越細(xì)，發(fā)光越亮．
（4）然后，小明按圖丙所示設(shè)計(jì)連接電路進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，記錄的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)及現(xiàn)象如表二，根據(jù)表二可得出結(jié)論：兩燈并聯(lián)時(shí)，燈泡的燈絲越細(xì)，發(fā)光越暗．
表一：

燈泡L1	粗細(xì)	電壓/V	電流/A	亮度	燈泡 L2	粗細(xì)	電壓/V	電流/A	亮度
	粗	0.6	0.12	不發(fā)光		細(xì)	1.5	0.12	微亮
	粗	0.8	0.16	微亮		細(xì)	2.0	0.16	不很亮
	粗	1.0	0.20	微亮		細(xì)	2.5	0.20	較亮
	粗	1.3		不很亮		細(xì)	3.25		異常耀眼

表二：

燈泡L1	粗細(xì)	電壓/V	電流/A	亮度	燈泡 L2	粗細(xì)	電壓/V	電流/A	亮度
	粗	1.0	0.2	微亮		細(xì)	1.0	0.08	不發(fā)光
	粗	1.5	0.3	不很亮		細(xì)	1.5	0.12	微亮
	粗	2.0	0.4	較亮		細(xì)	2.0	0.16	不很亮
	粗	2.5	0.5	明亮		細(xì)	2.5	0.20	較亮

Answer 1

分析 （1）電流表無(wú)示數(shù)說(shuō)明電路可能有斷路，根據(jù)電壓表示數(shù)情況分析判斷故障；
（2）根據(jù)電流表的量程和分度值讀出電流表示數(shù)；燈泡的亮度是由其實(shí)際功率決定的由此分析解答；
（3）由P=$\frac{{U}^{2}}{R}$計(jì)算兩燈電阻，由電阻的影響因素分析兩燈燈絲的粗細(xì)，根據(jù)燈泡的亮度情況分析解答；
（4）兩燈并聯(lián)時(shí)，根據(jù)表中燈泡亮度情況分析解答．

解答 解：
（1）閉合開(kāi)關(guān)S，發(fā)現(xiàn)無(wú)論怎樣移動(dòng)變阻器的滑片，燈泡L₁、L₂均不亮，A無(wú)示數(shù)，說(shuō)明電路可能出現(xiàn)斷路，V₁無(wú)示數(shù)，說(shuō)明V₁到電源間有斷路，V₂有示數(shù)，說(shuō)明V₂到電源間是通路，由此可知故障是燈泡L₂斷路了；
（2）由圖乙知，電流表使用0-0.6A量程，分度值0.02A，所以電路中電流為0.26A；
由表格數(shù)據(jù)知此時(shí)燈泡L₂的實(shí)際電壓為3.25V，所以它的實(shí)際功率：P₂=U₂I₂=3.25V×0.26A=0.845W，此時(shí)其實(shí)際功率大于它的額定功率0.5W，所以燈L₂發(fā)光異常耀眼；
由題知，L₂的額定電壓是2.5V，根據(jù)串聯(lián)電路的分壓原理，要減小它的電壓，滑動(dòng)變阻器的滑片應(yīng)向左滑動(dòng)以增大其連入電路的阻值，使電壓不高于2.5V；
（3）由P=$\frac{{U}^{2}}{R}$可得兩燈電阻：R₁=$\frac{{{U}_{額1}}^{2}}{{P}_{額1}}$=$\frac{（2.5V）^{2}}{1.25W}$=5Ω，R₂=$\frac{{{U}_{額2}}^{2}}{{P}_{額2}}$=$\frac{（2.5V）^{2}}{0.5W}$=12.5Ω，
導(dǎo)體的電阻的與其材料、長(zhǎng)度和橫截面積有關(guān)，所以燈絲材料和長(zhǎng)度一定，L₂的燈絲較細(xì)，串聯(lián)時(shí)較亮；
（4）由圖丙知，兩燈并聯(lián)，由表二中數(shù)據(jù)可知，L₁較亮，L₂較暗，所以兩燈并聯(lián)時(shí)，燈泡的燈絲越細(xì)，發(fā)光越暗．
故答案為：（1）L₂斷路了；（2）0.26；L₂實(shí)際功率大于它的額定功率；將滑動(dòng)變阻器的滑片向左移動(dòng)，減小燈泡兩端電壓；（3）亮；（4）兩燈并聯(lián)時(shí)，燈泡的燈絲越細(xì)，發(fā)光越暗．

點(diǎn)評(píng) 本題考查電路連接的注意事項(xiàng)、電路故障的分析、電表讀數(shù)、電功率公式的應(yīng)用、電阻的影響因素以及根據(jù)表格數(shù)據(jù)分析結(jié)論等，考查知識(shí)點(diǎn)多，綜合性強(qiáng)．