Question

20．在“測定小燈泡額定功率”的實(shí)驗(yàn)中，電源為新的干電池，小燈泡的額定電壓為2.5V，燈絲的電阻約為8Ω，滑動(dòng)變阻器上標(biāo)有“15Ω 1A”字樣．

（1）小宇選好器材連接了如圖甲所示的實(shí)驗(yàn)電路，但電路連接未完整，請你用筆畫線代替導(dǎo)線，畫出正確的連線．（導(dǎo)線不交叉）
（2）電路連接完整后，閉合開關(guān)發(fā)現(xiàn)燈泡不亮，電流表和電壓表均無示數(shù)，為了迅速找出故障，他不應(yīng)該首先檢查的是C
A．滑動(dòng)變阻器是否接觸不良             B．開關(guān)是否接觸不良
C．電壓表接線柱是否接觸不良           D．電流表接線柱是否接觸不良
（3）故障排除后，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器，當(dāng)電壓表的示數(shù)為2.5V時(shí)，燈泡正常發(fā)光，若電流表的示數(shù)如圖乙所示，此時(shí)通過小燈泡的電流為0.24A，則小燈泡的額定功率是0.6W．
（4）小宇發(fā)現(xiàn)家用的手電筒已采用新型LED（發(fā)光二極管）燈泡，他想測定此LED燈的額定功率．通過實(shí)驗(yàn)得到該LED的電流I-電壓U圖象如圖丙所示，已知該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．小宇進(jìn)一步觀察發(fā)現(xiàn)，兩種燈泡都在額定電壓下工作時(shí)，LED更亮，請對此現(xiàn)象作出解釋LED發(fā)光效率高．

Answer 1

分析 （1）燈泡與滑動(dòng)變阻器串聯(lián)在電路中，電壓表測量燈泡兩端的電壓，電流表測量電路中的電流；
（2）電路連接完畢，閉合開關(guān)，燈泡不亮，電流表、電壓表無示數(shù)，必須先切斷電流，然后依次確定故障原因．
（3）當(dāng)電壓表的示數(shù)等于小燈泡的額定電壓時(shí)小燈泡正常發(fā)光；根據(jù)電流表得出電流的大小，然后根據(jù)P=UI求出小燈泡的額定功率；
（4）根據(jù)圖象，確定當(dāng)電壓為3V時(shí)的電流值，根據(jù)公式P=UI計(jì)算出功率．

解答 解：（1）燈泡與滑動(dòng)變阻器串聯(lián)在電路中，電壓表測量燈泡兩端的電壓，小燈泡的額定電壓為2.5V，所以電壓表量程為0-3V；燈絲的電阻約為8Ω，燈泡的額定電流為：I=$\frac{U}{R}$=$\frac{2.5V}{8Ω}$=0.3125A，故電流表量程為0-0.6A，如圖：
；
（2）電路連接完畢，閉合開關(guān)燈泡不亮．為保護(hù)電路，必須先斷開開關(guān)切斷電路，進(jìn)行故障檢驗(yàn)；燈不亮，電流表、電壓表無示數(shù)，說明整個(gè)電路是斷路狀態(tài)，電流表、滑動(dòng)變阻器、和開關(guān)都串聯(lián)在電路中，這三個(gè)元件可能斷路，電壓表并聯(lián)到燈泡兩端，若電壓表斷路，則電流表有示數(shù)，故選C．
（3）實(shí)驗(yàn)過程中，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器，要使小燈泡正常發(fā)光，電壓表的示數(shù)應(yīng)等于小燈泡的額定電壓2.5V．由圖乙可知，電流表選擇的量程為0～0.6A，分度值為0.02A，示數(shù)為0.24A．則小燈泡的額定功率：P=UI=2.5V×0.24A=0.6W．
（4）由圖知，電壓表與燈泡并聯(lián)，則電流表測得的是電壓表與燈泡的電流之和，所以所測電流值偏大，根據(jù)P=UI，電功率的測量結(jié)果偏大；
（5）由圖象丙知，當(dāng)電壓為3V時(shí)，電流為24mA=0.024A；則P=UI=3V×0.024A=0.072W．兩種燈泡都在額定電壓下工作時(shí)，LED更亮，說明LED發(fā)光效率高．
故答案為：（1）如圖；（2）C；（3）2.5；0.24；0.6；（4）0.072；LED發(fā)光效率高．

點(diǎn)評 本題考查了根據(jù)電路圖連接實(shí)物圖，電壓表和電流表的讀數(shù)，電阻的計(jì)算，都是比較簡單的知識(shí)，掌握基礎(chǔ)很重要．