Question

【題目】小華在探究“小燈泡發(fā)光時(shí)的亮度與電功率的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)中，所用的電源電壓是4V，小燈泡的額定電壓是2.5V，小燈泡兩端允許加的最大電壓為額定電壓的1.2倍。

（1）請(qǐng)將圖的實(shí)驗(yàn)電路連接完整。后畫出對(duì)應(yīng)分電路圖__________。

（2）小華連接的電路中，電流表接的是大量程，滑動(dòng)變阻器的滑片滑到了阻值最大端。在檢查電路連接正確后，小明又進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)操作，并根據(jù)觀察到的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象將電流表從大量程改為小量程。則他進(jìn)行了怎樣的實(shí)驗(yàn)操作？觀察到什么實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象？

實(shí)驗(yàn)操作：____________________。實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：__________________________。

（3）實(shí)驗(yàn)中，觀察到小燈泡開始發(fā)光時(shí)，電壓表的示數(shù)是0.5V。關(guān)于電壓測(cè)量點(diǎn)的選擇有如下三種方案。應(yīng)該選用_______方案。

甲：1.0V 2.0V 3.0V 乙：1.0V 2.5V 4.0V 丙：0.5V 1.0V 1.5V �。� 2.0V 2.5V 3.0V

（4）小剛在做該實(shí)驗(yàn)時(shí)，用數(shù)量和規(guī)格均滿足實(shí)驗(yàn)要求的定值電阻代替了滑動(dòng)變阻器。請(qǐng)分析說(shuō)明用定值電阻代替滑動(dòng)變阻器做實(shí)驗(yàn)的兩點(diǎn)不足。①、_____________________；②、________________。

(5)小金同學(xué)移動(dòng)滑片P，記下多組對(duì)應(yīng)的電壓表和電流表的示數(shù)，并繪制成圖所示的圖象．根據(jù)圖象信息，可計(jì)算出小燈泡的額定功率是________瓦．該圖象不是直線，主要原因是_______________．

(6) 小力受此實(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(guò)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________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_____________________________．

Answer 1

【答案】 迅速試觸開關(guān)，觀察電流表指針的偏轉(zhuǎn) 電流表偏轉(zhuǎn)角度非常小 丁 在實(shí)驗(yàn)中，小燈泡的電阻隨溫度發(fā)生變化，用定值電阻控制電壓非常困難。 更換定值電阻需要改變電路的連接，使操作過(guò)程復(fù)雜。

定值電阻的阻值不能連續(xù)變化，現(xiàn)象不明顯。 0.5 燈絲的電阻隨溫度的升高而增大 0.072 LED的電能轉(zhuǎn)化為光能的效率比白熾燈的要高得多．

【解析】解答：(1)燈泡兩端所允許加的最大電壓是：2.5V×1.2=3V，因此電壓表可選擇03V量程，燈泡與滑動(dòng)變阻器串聯(lián)接入電路，電壓表并聯(lián)在燈泡兩端，變阻器按一上一下接入電路中，如上所示：(2)小明又進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)操作，并根據(jù)觀察到的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象將電流表從大量程改為小量程，說(shuō)明電路中的電流比較小，他是采用試觸法進(jìn)行判斷的，即：迅速試觸開關(guān)時(shí)，并觀察電流表指針的偏轉(zhuǎn)角度，實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象是：發(fā)現(xiàn)電流表指針偏轉(zhuǎn)角度太小；(3)要探究“小燈泡發(fā)光時(shí)的亮度與電功率的關(guān)系”，可以再稍增大燈兩端的電壓，取小于額定電壓、等于額定電壓、大于額定電壓幾個(gè)電壓值，實(shí)際功率將小于額電功率、等于額電功率、大于額電功率；甲方案沒(méi)有在額定電壓下；乙方案4V會(huì)燒壞燈；甲丙兩方案均不可取，綜合分析可知，應(yīng)選用丁方案；(4)小剛的做法存在以下不足：①操作麻煩，改變小燈泡功率時(shí)，要更換不同的定值電阻，連續(xù)三次電阻；②定值電阻的阻值不能連續(xù)變化，現(xiàn)象不明顯。 (5)由圖丁可知，當(dāng)燈的電壓為2.5V額定電壓下，通過(guò)燈的電流為0.2A，小燈泡的額定功率：P1=UI=2.5V×0.2A=0.5W；因燈的電阻隨溫度的升高而增大，不是一個(gè)定值，根據(jù)歐姆定律可知，通過(guò)燈的電流與電壓不成正比，故該圖象不是直線；

(6)由圖丙可知，當(dāng)LED的電壓為3V時(shí)，通過(guò)的電流為24mA=0.024A，該LED的額定功率為：P2=U2I2=3V×0.024A=0.072W；LED燈不必要達(dá)到很高的溫度就能發(fā)光，電能基本上不轉(zhuǎn)化成內(nèi)能，幾乎全部轉(zhuǎn)化光能，即 LED的電能轉(zhuǎn)化為光能的效率比白熾燈的要高得多。