Question

小明同學學習了家庭電路知識后，他研究了家中的照明燈具．他家中的燈具有兩類，一類是日光燈，另一類是白熾燈．他查有關資料得知：日光燈的玻璃燈管實際上是一種低氣壓放電管，燈管兩端裝有電極（俗稱燈絲），內壁涂有鎢酸鎂、硅酸鋅等熒光物質．制造時抽去空氣，充入少量水銀和氬氣．通電后，管內因水銀蒸氣放電而產生紫外線，紫外線激發(fā)熒光物質使其發(fā)出可見光，即“光致發(fā)光”．
（1）“光致發(fā)光”中的第一個“光”指的是______．
（2）下邊是明亮程度相當?shù)陌谉霟艉腿展鉄舻膶φ毡�，請補充完整表格內容．

燈名稱	發(fā)光原理	功率（W）	工作溫度（℃）
白熾燈		150	2400
日光燈	光致發(fā)光	40	50

（3）從能量角度分析白熾燈發(fā)光效率不高的原因______．
（4）他利用學到的知識設計了一種可調節(jié)燈光亮度的電路，如圖所示，將此電路接入家庭電路中時，A接______線（選：“火”“零”）．他所用的電阻R₁阻值為200Ω，R₂的阻值為284Ω，當開關扳向觸點1時，燈泡正常發(fā)光．已知燈泡的規(guī)格為“220V，100W”，電源電壓為220伏，當開關S分別扳向觸點1、2、3時燈泡的亮度隨之發(fā)生變化．

問：當開關S扳向哪個觸點時，燈變得最暗，此時小燈泡實際消耗的電功率是多少？（設燈泡的電阻不隨溫度的改變而改變）
（5）指出該同學設計的調光電路還存在什么缺陷，針對存在的缺陷在方框中畫出一種改進后的電路圖．

Answer 1

【答案】分析：（1）根據(jù)題意“紫外線激發(fā)熒光物質使其發(fā)出可見光”進行解答；
（2）根據(jù)電功的實質進行解答，即燈絲發(fā)光發(fā)熱是電能轉化為內能；
（3）燈泡發(fā)光時同時發(fā)熱，將電能轉化為內能和光能，燈泡的溫度越低，越省電；
（4）根據(jù)安全用電常識可知開關應控制火線；改變觸點的位置，電路中的總電阻會隨之改變，根據(jù)I=分析電路中電流的變化，電流越小，燈泡的亮度會變暗；先根據(jù)R=求出燈泡的電阻，然后根據(jù)歐姆定律求出電路中電流，再根據(jù)P=I²R求出小燈泡實際消耗的電功率；
（5）這個設計不可以連續(xù)改變燈泡的亮度，用一個滑動變阻器代替兩個電阻與燈泡串聯(lián)即可．
解答：解：（1）“光致發(fā)光”中的第一個“光”指的是紫外線；
故答案為：紫外線．
（2）白熾燈是靠電流通過燈絲產生的熱效應來發(fā)光，故完整表格內容如下：

燈名稱	發(fā)光原理	功率（W）	工作溫度（℃）
白熾燈	電流的熱效應	150	2400
日光燈	光致發(fā)光	40	50

（3）燈泡發(fā)光時，就是把電能轉化為內能和光能，同樣發(fā)光的情況下，熒光燈的溫度比較低說明電能轉化的內能比較少，耗電少；
故答案為：電能大部轉化為內能，少部分轉化為光能．
（4）當開關S扳向觸點3時，燈泡最暗，
燈泡的電阻為R_L===484Ω；
電路中的電流為I===A，
此時小燈泡實際消耗的電功率為P_L′=I²R=（A）²R_L=25W；
答：燈泡實際消耗的電功率為25W．
（5）該同學設計的調光電路雖能調節(jié)燈泡的亮度，但是不能連續(xù)改變燈泡的亮度，可以用滑動變阻器與燈泡串聯(lián)來調節(jié)亮度，電路圖如下：

點評：本題考查電阻、電流、電功率的計算，以及電功的實質；關鍵是公式及其變形的靈活運用，能從題中獲取信息的能力；難點是開關在不同位置時電路消耗電功率的判斷和根據(jù)題意設計電路圖的能力．