Question

7．在測定“小燈泡電功率”的實驗中，被測小燈泡的額定電壓為2.5V．實驗桌上提供有如下器材：電源（電壓6V且恒定不變）、電流表、電壓表、開關、滑動變阻器（50Ω 1A）各一只，導線若干．

某校兩個實驗小組在測定小燈泡電功率的實驗中，被測小燈泡的額定電壓為2.5V．實驗桌上提供有如下器材：電源（電壓6V且恒定不變）、電流表、電壓表、開關、滑動變阻器（50Ω 1A）各一只，導線若干．
（1）小珂同學所在實驗小組按照如圖1甲所示的電路進行實驗．
①用筆畫線代替導線，將如圖甲所示的實物電路連接完整．
②連接電路時，閉合開關，移動變阻器的滑片P的過程中，觀察到電流表示數幾乎接近最大值時，小燈泡仍然 不亮，且電壓表無示數，其原因可能是小燈泡短路．
③排除故障后，閉合開關，移動滑片P至電壓表的示數如圖乙所示，
要使小燈泡正常發光，滑片P應向B （選填“A”或“B”）端移動．
④多次改變滑片P的位置，獲得多組對應的電壓、電流值，并繪制出如圖丙所示的圖象．由圖象，小燈泡的額度功率是0.5  W．
⑤在一次測定小燈泡額定功率的實驗中，老師提供了下列器材：額定電壓為U₀的小燈泡、電源（電壓未知）、一個電阻箱、一個滑動變阻器、一個電流表、三個單刀單擲開關和若干導線．請你把設計的測量小燈泡額定電功率的電路圖在圖2虛線框內．
（2）小藝同學找到一個與燈泡亮度相當的LED，經測定其發光時功率約為0.1W．對比兩者的功率，LED功率小的原因是LED的電能的轉化效率高．

Answer 1

分析 （1）①測定小燈泡電功率的實驗中，燈泡與變阻器串聯，電壓表測燈泡兩端電壓，由此補充電路連接；
②電流表有示數說明電路為通路，電壓表無示數示數說明電壓表被短路；
③認清電壓表的量程、分度值后讀數；測燈泡的額定功率應使小燈泡兩端電壓為額定電壓，由此分析滑片的移動情況；
④由圖丙讀出小燈泡兩端電壓為額定電壓時的電流值，利用公式P=UI，計算額定功率；
⑤實驗器材中沒有電流表，只有電壓表和定值電阻，可根據串聯電路的電流特點設計電路，即燈泡與定值電阻、滑動變阻器串聯組成電路，利用電壓表分別測出燈泡和定值電阻兩端電壓以及燈泡兩端的電壓，調節滑動變阻器使燈泡兩端的電壓達到額定電壓，然后測出定值電阻和燈泡兩端的電壓，根據串聯電路的電流的特點和歐姆定律求出電路中的電流即為燈泡的額定電流，利用P=UI表示出燈泡的額定功率，根據實驗器材與實驗原理分析答題；
（2）從電能的轉化效率上分析．

解答 解：（1）①本實驗中，應將燈泡串聯入電路中，電壓表測燈泡兩端電壓，小燈泡的額定電壓為2.5V，電壓表的量程為0-3V，如圖所示
；
②電流表有示數說明電路為通路，電壓表無示數示數說明電壓表被短路，即小燈泡短路；
③由題燈泡額定電壓2.5V，電壓表使用的量程為0～3V，分度值為0.1V，由圖乙可知示數為2V，為測燈泡的額定功率應使小燈泡兩端電壓為額定電壓，根據串聯電路的分壓原是，即要增大小燈泡兩端電壓，應使滑動變阻器的滑片向B移動以減小變阻器連入電路的阻值；
④由圖丙可知，小燈泡兩端電壓為2.5V時，燈泡中的電流為0.2A；小燈泡的額定功率：P=UI=2.5V×0.2A=0.5W．
⑤燈泡的額定電壓已知，要測其額定功率，需要測出燈泡正常發光時的電流，可以把燈泡與定值電阻串聯，測出定值電阻兩端電壓，由歐姆定律求出通過定值電阻的電流，由于燈泡與定值電阻串聯，可以求出通過燈泡的電流，然后由P=UI求出燈泡額定功率，實驗電路圖如圖所示：
；
（2）與燈泡亮度相當的LED的功率小，說明其電能的轉化效率高．
故答案為：（1）①如圖；②小燈泡短路；③B；④0.5；⑤如圖；（2）LED的電能的轉化效率高．

點評 本題是測定小燈泡電功率的實驗，在判斷故障時，會根據電壓表的示數的變化判斷：若電壓表有示數，說明電壓表與電源能相通，電壓表兩接線柱之間有開路；若電壓表無示數，說明電壓表被短路或與電源不能相通．