Question

7．在測(cè)定“小燈泡電功率”的實(shí)驗(yàn)中，被測(cè)小燈泡的額定電壓為2.5V．實(shí)驗(yàn)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(guān)、滑動(dòng)變阻器（50Ω 1A）各一只，導(dǎo)線若干．

某校兩個(gè)實(shí)驗(yàn)小組在測(cè)定小燈泡電功率的實(shí)驗(yàn)中，被測(cè)小燈泡的額定電壓為2.5V．實(shí)驗(yàn)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(guān)、滑動(dòng)變阻器（50Ω 1A）各一只，導(dǎo)線若干．
（1）小珂同學(xué)所在實(shí)驗(yàn)小組按照如圖1甲所示的電路進(jìn)行實(shí)驗(yàn)．
①用筆畫線代替導(dǎo)線，將如圖甲所示的實(shí)物電路連接完整．
②連接電路時(shí)，閉合開關(guān)，移動(dòng)變阻器的滑片P的過程中，觀察到電流表示數(shù)幾乎接近最大值時(shí)，小燈泡仍然 不亮，且電壓表無示數(shù)，其原因可能是小燈泡短路．
③排除故障后，閉合開關(guān)，移動(dòng)滑片P至電壓表的示數(shù)如圖乙所示，
要使小燈泡正常發(fā)光，滑片P應(yīng)向B （選填“A”或“B”）端移動(dòng)．
④多次改變滑片P的位置，獲得多組對(duì)應(yīng)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(cè)定小燈泡額定功率的實(shí)驗(yàn)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(gè)電阻箱、一個(gè)滑動(dòng)變阻器、一個(gè)電流表、三個(gè)單刀單擲開關(guān)和若干導(dǎo)線．請(qǐng)你把設(shè)計(jì)的測(cè)量小燈泡額定電功率的電路圖在圖2虛線框內(nèi)．
（2）小藝同學(xué)找到一個(gè)與燈泡亮度相當(dāng)?shù)腖ED，經(jīng)測(cè)定其發(fā)光時(shí)功率約為0.1W．對(duì)比兩者的功率，LED功率小的原因是LED的電能的轉(zhuǎn)化效率高．

Answer 1

分析 （1）①測(cè)定小燈泡電功率的實(shí)驗(yàn)中，燈泡與變阻器串聯(lián)，電壓表測(cè)燈泡兩端電壓，由此補(bǔ)充電路連接；
②電流表有示數(shù)說明電路為通路，電壓表無示數(shù)示數(shù)說明電壓表被短路；
③認(rèn)清電壓表的量程、分度值后讀數(shù)；測(cè)燈泡的額定功率應(yīng)使小燈泡兩端電壓為額定電壓，由此分析滑片的移動(dòng)情況；
④由圖丙讀出小燈泡兩端電壓為額定電壓時(shí)的電流值，利用公式P=UI，計(jì)算額定功率；
⑤實(shí)驗(yàn)器材中沒有電流表，只有電壓表和定值電阻，可根據(jù)串聯(lián)電路的電流特點(diǎn)設(shè)計(jì)電路，即燈泡與定值電阻、滑動(dòng)變阻器串聯(lián)組成電路，利用電壓表分別測(cè)出燈泡和定值電阻兩端電壓以及燈泡兩端的電壓，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器使燈泡兩端的電壓達(dá)到額定電壓，然后測(cè)出定值電阻和燈泡兩端的電壓，根據(jù)串聯(lián)電路的電流的特點(diǎn)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(jù)實(shí)驗(yàn)器材與實(shí)驗(yàn)原理分析答題；
（2）從電能的轉(zhuǎn)化效率上分析．

解答 解：（1）①本實(shí)驗(yàn)中，應(yīng)將燈泡串聯(lián)入電路中，電壓表測(cè)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(shù)說明電路為通路，電壓表無示數(shù)示數(shù)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(shù)為2V，為測(cè)燈泡的額定功率應(yīng)使小燈泡兩端電壓為額定電壓，根據(jù)串聯(lián)電路的分壓原是，即要增大小燈泡兩端電壓，應(yīng)使滑動(dòng)變阻器的滑片向B移動(dòng)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(shí)，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(cè)其額定功率，需要測(cè)出燈泡正常發(fā)光時(shí)的電流，可以把燈泡與定值電阻串聯(lián)，測(cè)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(lián)，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(shí)驗(yàn)電路圖如圖所示：
；
（2）與燈泡亮度相當(dāng)?shù)腖ED的功率小，說明其電能的轉(zhuǎn)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(zhuǎn)化效率高．

點(diǎn)評(píng) 本題是測(cè)定小燈泡電功率的實(shí)驗(yàn)，在判斷故障時(shí)，會(huì)根據(jù)電壓表的示數(shù)的變化判斷：若電壓表有示數(shù)，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(shù)，說明電壓表被短路或與電源不能相通．