Question

【題目】小華在探究“小燈泡發光時的亮度與電功率的關系”的實驗中，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）請將圖的實驗電路連接完整。后畫出對應分電路圖__________。

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

實驗操作：____________________。實驗現象：__________________________。

（3）實驗中，觀察到小燈泡開始發光時，電壓表的示數是0.5V。關于電壓測量點的選擇有如下三種方案。應該選用_______方案。

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

（4）小剛在做該實驗時，用數量和規格均滿足實驗要求的定值電阻代替了滑動變阻器。請分析說明用定值電阻代替滑動變阻器做實驗的兩點不足。①、_____________________；②、________________。

(5)小金同學移動滑片P，記下多組對應的電壓表和電流表的示數，并繪制成圖所示的圖象．根據圖象信息，可計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) 小力受此實驗啟發，想測定電動自行車上用作照明的LED（發光二極管）額定功率．在老師的幫助下通過實驗得到該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，結合圖象可得該LED的額定功率為________W．小明進一步發現，在額定電壓下工作時，LED比小燈泡亮，請對此現象作出解釋_____________________________．

Answer 1

【答案】 迅速試觸開關，觀察電流表指針的偏轉 電流表偏轉角度非常小 丁 在實驗中，小燈泡的電阻隨溫度發生變化，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，使操作過程復雜。

定值電阻的阻值不能連續變化，現象不明顯。 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，燈泡與滑動變阻器串聯接入電路，電壓表并聯在燈泡兩端，變阻器按一上一下接入電路中，如上所示：(2)小明又進行了實驗操作，并根據觀察到的實驗現象將電流表從大量程改為小量程，說明電路中的電流比較小，他是采用試觸法進行判斷的，即：迅速試觸開關時，并觀察電流表指針的偏轉角度，實驗現象是：發現電流表指針偏轉角度太小；(3)要探究“小燈泡發光時的亮度與電功率的關系”，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、大于額定電壓幾個電壓值，實際功率將小于額電功率、等于額電功率、大于額電功率；甲方案沒有在額定電壓下；乙方案4V會燒壞燈；甲丙兩方案均不可取，綜合分析可知，應選用丁方案；(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，要更換不同的定值電阻，連續三次電阻；②定值電阻的阻值不能連續變化，現象不明顯。 (5)由圖丁可知，當燈的電壓為2.5V額定電壓下，通過燈的電流為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，不是一個定值，根據歐姆定律可知，通過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LED的電壓為3V時，通過的電流為24mA=0.024A，該LED的額定功率為：P2=U2I2=3V×0.024A=0.072W；LED燈不必要達到很高的溫度就能發光，電能基本上不轉化成內能，幾乎全部轉化光能，即 LED的電能轉化為光能的效率比白熾燈的要高得多。