Question

6．如圖是研究“2.5V  1W”的小燈泡燈絲電阻的電路圖和實(shí)物連線圖：

（1）實(shí)物接線圖還差幾根導(dǎo)線沒有接好，請(qǐng)用筆當(dāng)導(dǎo)線連接好實(shí)物圖．
（2）在正確連接好電路后，某次測(cè)量中電流表示數(shù)為0.30A，為測(cè)得額定電壓下的燈絲電阻，滑動(dòng)變阻器滑片P應(yīng)向左端移動(dòng)（填“左”或“右”）．
（3）小王同學(xué)連接好最后一根導(dǎo)線．燈泡立即發(fā)出明亮耀眼的光并很快熄滅．檢查后發(fā)現(xiàn)連線正確，請(qǐng)你找出實(shí)驗(yàn)中兩個(gè)操作不當(dāng)之處：①連接電路時(shí)，開關(guān)未斷開；②滑動(dòng)變阻器的滑片沒有調(diào)到最大阻值處．
（4）小明受此實(shí)驗(yàn)啟發(fā)，想測(cè)定電動(dòng)自行車上用作照明的LED（發(fā)光二極管）額定功率．在老師的幫助下通過實(shí)驗(yàn)得到該LED的電流電壓圖象如圖丙所示，查閱資料知道該LED的額定電壓為3V，結(jié)合圖象可得該LED的額定功率為0.072 W．小明進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)，在額定電壓下工作時(shí)，LED比小燈泡亮，請(qǐng)對(duì)此現(xiàn)象作出解釋LED的電能轉(zhuǎn)化為光能的效率比白熾燈的要高得多．
（5）小李同學(xué)完成實(shí)驗(yàn)后想再測(cè)桌上的一個(gè)定值電阻的阻值，他用的滑動(dòng)變阻器上標(biāo)有“30Ω  2A”字樣，剛閉合開關(guān)發(fā)現(xiàn)電流表示數(shù)為0.18A，移動(dòng)滑片電流表能達(dá)到最大電流0.58A，他很快就知道了這個(gè)電阻的阻值，這個(gè)電阻的阻值是13.5Ω

Answer 1

分析 （1）在實(shí)物圖找錯(cuò)誤連接，主要從電壓表、電流表、滑動(dòng)變阻器的正確使用考慮：
根據(jù)燈泡的額定電壓確定電壓表的量程，根據(jù)I=$\frac{P}{U}$計(jì)算獲得電流表的量程，還要注意電壓表、電流表的正負(fù)接線柱、連接方式．
滑動(dòng)變阻器要從一上一下的接線柱接法和滑片位置來分析．
（2）燈泡額定電流為I=$\frac{P}{U}$，要增大電路電流，減小總電阻，減小滑動(dòng)變阻器的電阻．
（3）連接好最后一根導(dǎo)線還沒閉合開關(guān)燈泡就發(fā)光，說明開關(guān)在連接電路之前是閉合的，燈泡立即發(fā)出明亮耀眼的光說明電路電流很大，故滑動(dòng)變阻器的阻值沒有調(diào)到最大阻值處．
（4）由I-U圖象找出3V電壓對(duì)應(yīng)的電流，然后由P=UI求出LED燈的功率；從燈泡發(fā)光時(shí)，
電能轉(zhuǎn)化為光能的效率分析LED燈比小燈泡亮的原因．
（5）剛閉合開關(guān)時(shí)，滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值最大；當(dāng)電路中電流最大時(shí)，滑動(dòng)變阻器接入電路的電阻為零；然后以電源電壓為等價(jià)列兩個(gè)關(guān)系式解之即可．

解答 解：（1）燈泡的額定電壓是2.5V，所以電壓表選擇0～3V量程；
燈泡的額定電流為I=$\frac{P}{U}$=$\frac{1W}{2.5V}$=0.4A，電流表選擇0～0.6A量程；
滑動(dòng)變阻器任選下面一個(gè)接線柱，然后根據(jù)電路圖將電路補(bǔ)充完整即可．如下圖：

（2）電路電流為0.3A，小于燈泡額定電流0.4A，要使電路中的電流增大，總電阻應(yīng)減小，要減小滑動(dòng)變阻器電阻，滑片應(yīng)左移．
（3）連好電路，沒閉合開關(guān)燈泡就發(fā)光，說明開關(guān)之前是閉合的，這是錯(cuò)誤操作．燈泡發(fā)出耀眼的光，說明電流很大，這是因?yàn)榛瑒?dòng)變阻器的滑片沒有調(diào)到最大阻值處，這也是不允許的．
（4）由I-U圖象可知，電壓U=3V對(duì)應(yīng)的電流I=24mA=0.024A，
LED的額定功率P=UI=3V×0.024A=0.072W，
LED工作時(shí)電能轉(zhuǎn)化為光能的效率遠(yuǎn)大于小燈泡電能轉(zhuǎn)化為光能的效率，所以，在額定電壓下工作時(shí)，LED比小燈泡亮；
（5）剛閉合開關(guān)發(fā)現(xiàn)電流表示數(shù)為0.18A，此時(shí)滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值最大，
則電源電壓U=0.18A×（30Ω+R）-----①
移動(dòng)滑片電流表能達(dá)到最大電流0.58A，此時(shí)滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值為零，
則電源電壓U=0.58A×R------②
由①②可得：R=13.5Ω．
故答案為：（1）見上圖；（2）左；（3）①連接電路，開關(guān)未斷開；②滑動(dòng)變阻器的滑片沒有調(diào)到最大阻值處；（4）0.072；LED的電能轉(zhuǎn)化為光能的效率比白熾燈的要高得多；（5）13.5．

點(diǎn)評(píng) 根據(jù)燈泡正常工作時(shí)的電壓、電阻，判斷電流表的量程比較常見．根據(jù)燈泡正常工作時(shí)的電壓、功率，判斷電流表量程不常見，但這是確定電流表量程的另一種方法；會(huì)根據(jù)現(xiàn)象判斷電路故障以及根據(jù)滑動(dòng)變阻器的最大值和最小值，并結(jié)合歐姆定律計(jì)算相關(guān)物理量；要認(rèn)真掌握．