Question

15．在做“測定小燈泡電功率”的實驗中，待測小燈泡上標有“0.3A”字樣清晰可見，實驗桌上還有若干節新干電池、電流表、電壓表、滑動變阻器“10Ω　2A”和“20Ω　2A”各一個、電鍵和導線等器材可供選擇．

（1）小明同學選取器材連接如圖1所示電路，當他接上一根導線時發現小燈幾乎不發光；他移動滑動變阻器的滑片P，小燈逐漸變亮，但無論怎樣移動滑片P，都無法觀察到小燈正常發光．請你在圖1中用筆線代替導線將滑動變阻器連入電路；并請仔細觀察圖1并思考，說明發生此現象的原因是開關忘記連接到電路中、電源電壓太小．
（2）該同學思考后解決了實驗中的問題，又重新正確連接電路進行實驗，再次閉合電鍵，觀察到電壓表示數如圖2所示．當小燈正常發光時，此時電壓表的示數變化了0.2伏，則待測小燈的額定功率為0.75瓦．
（3）完成上述實驗后，他將本實驗與“用電流表電壓表測電阻”實驗進行比較，提出“在不增加其它器材的情況下，本次實驗是否也可以不用滑動變阻器，而能達到測定此小燈泡額定功率的目的？”你的觀點是一定要用到滑動變阻器（選填“一定”或“不一定”），理由是每節新干電池的電壓為1.5伏，因此電源電壓為1.5伏的整數倍，若不用滑動變阻器，則無法使小燈兩端的電壓為額定電壓．
（4）將外殼、尺寸相同，燈泡L₁規格為“2.5V  0.1W”的LED燈（LED燈即發光二極管，可以直接把電轉化為光），燈泡L₂是規格“2.5V  0.75W”的白熾燈，均接入2.5V額定電壓下正常工作，發現燈泡L₂的亮度比燈泡L₁的亮度小很多，造成此現象的原因是C．
A、燈L₂的電阻比燈L₁的電阻小
B、燈L₂的實際功率比燈L₁的實際功率小
C、兩燈將電能轉化為光能的效率不同
D、流過燈L₂的電流比流過燈L₁的電流大．

Answer 1

分析 （1）滑動變阻器在電路中起到調節燈泡兩端電壓作用；一節干電池電壓為1.5V；
（2）根據電壓變化判斷出燈泡正常工作時電流，利用P=UI計算額定功率；
（3）燈泡額定電壓下的功率為額定功率；
（4）燈的亮度取決于燈轉化為光的功率大小．

解答 解：
（1）滑動變阻器在電路中起到調節燈泡兩端電壓作用，應與小燈泡串聯，電路如下圖所示；連接最后一根導線后小燈就發出微弱光，結合電路可知，該同學未將開關連入電路；
一節干電池電壓為1.5V，無論怎樣移動滑片P，都無法觀察到小燈正常發光，說明電源電壓小于燈泡的額定電壓，小燈泡的實際功率小于額定功率，所以燈泡不能正常發光；
；
（2）由實物圖知，電壓表使用的量程為0-3V，分度值0.1V，由圖2知，示數為2.3V，移動滑片，為使小燈正常發光，應減小變阻器連入阻值，以增大其電流為0.3A，此時燈泡正常發光；
此時燈泡兩端電壓增大，電壓表示數變化了0.2V，即燈泡兩端電壓增大了0.2V，故：U_額=2.3V+0.2V=2.5V；小燈泡上標有“0.3A”字樣，即正常工作時的電流：I_額=0.3A；
小燈泡的額定功率：P=U_額I_額=2.5V×0.3A=0.75W．
（3）小燈的額定電壓為2.5伏，每節新干電池的電壓為1.5伏，因此電源電壓為1.5伏的整數倍，若不用滑動變阻器，則無法使小燈兩端的電壓為2.5伏．
（4）“2.5V 0.1W”的LED燈直接把電轉化為光，所以其電能100%轉化為光能，而規格“2.5V 0.75W”的白熾燈L₂，除了要把電能轉化為光能外，更多的能量轉化為內能了．
所以造成此現象的原因是兩燈將電能轉化為光能的效率不同．
故答案為：
（1）見上圖；開關忘記連接到電路中、電源電壓太小；
（2）0.75；
（3）一定；每節新干電池的電壓為1.5伏，因此電源電壓為1.5伏的整數倍，若不用滑動變阻器，則無法使小燈兩端的電壓為額定電壓；
（4）C．

點評 本題考查了電壓表、電流表以及滑動變阻器的正確連接、電路故障分析、電表讀數以及燈泡功率的計算；其中，電路故障和計算燈泡的額定功率是本題的難點．