Question

【題目】善于觀察的小華發現家里轎車的前燈有好幾組，且燈絲粗細不同，發光的亮度也不同，他猜想車燈的亮度可能與燈絲的粗細有關，于是他設計了模擬電路，并選擇下列器材：電源、滑動變阻器、小燈泡 （L1 “2.5V 1.25W”、L2“2.5V 0.5W ”各一只，代替轎車前燈）、電流表、電壓表等進行實驗來驗證自己的猜想．如圖甲

（1）在電源電壓為12V的情況下，為保證電路安全，應選擇的滑動變阻器規格為（____________）

A.10Ω、1A B. 20Ω、0.5A C.20Ω、1A D．50Ω、1A

（2）閉合開關S，發現無論怎樣移動變阻器的滑片，燈泡L1、L2均不亮，A、V1無示數，V2有示數，則電路出現的故障是__________；排除故障后，移動變阻器的滑片，分別讀出電流表、電壓表的示數，觀察并記錄燈泡發光情況．填入表一．當變阻器滑片移至某位置時。電流表的示數如圖乙所示，則電路中的電流_________A，此時發現燈L2發光異常耀眼，原因是________。

（3）分析表一中的數據，可得結論：兩燈串聯，燈泡的燈絲越細，亮度越_________；

（4）然后，小華按圖丙所示設計連接電路進行實驗，記錄的實驗數據及現象如表二，根據表二可得出結論：兩燈并聯時，燈泡的燈絲越細，亮度越_________；

（5）小華完成實驗后有困惑，通過向爸爸請教，明白了轎車的燈是可以不同時工作的，在額定電壓相同時，若想要更換更亮的燈，應選擇燈絲較_________（選填“粗”或“細”）的燈泡。

表1

燈 泡 L1	粗細	電壓/V	電流/A	亮度	燈 泡 L2	粗細	電壓/V	電流/A	亮度
	粗	0.6	0.12	不發光		細	1.5	0.12	微亮
	粗	0.8	0.16	微亮		細	2.0	0.16	不很亮
	粗	1.0	0.20	微亮		細	2.5	0.20	較亮
	粗	1.3		不很亮		細	3.25		異常耀眼

表2

燈 泡 L1	粗細	電壓/V	電流/A	亮度	燈 泡 L2	粗細	電壓/V	電流/A	亮度
	粗	1.0	0. 2	微亮		細	1.0	0.08	不發光
	粗	1.5	0.3	不很亮		細	1.5	0.12	微亮
	粗	2.0	0.4	較亮		細	2.0	0.16	不很亮
	粗	2.5	0.5	明亮		細	2.5	0.20	較亮

Answer 1

【答案】D L2斷路 0.26 L2的實際電流大于額定電流 亮 暗 粗

【解析】

(1)[1]由題意可知，小燈泡L1的電阻是

小燈泡L2的電阻是

假設選擇滑動變阻器規格為10Ω、1A，當電路中的電流最小時，變阻器的阻值最大，電流大小是

此時小燈泡L1的電壓是

此時小燈泡L2的電壓是

這個電壓大小已超過額定電壓，不合要求，當變阻器的阻值更小時，電流會更大，小燈泡L2的電壓也會更大，這樣不合題意，所以滑動變阻器規格不能是10Ω；

假設選擇滑動變阻器規格為20Ω、0.5A，當電路中的電流最小時，變阻器的阻值最大，電流大小是

此時小燈泡L1的電壓是

此時小燈泡L2的電壓是

這個電壓大小已超過額定電壓，不合要求，當變阻器的阻值更小時，電流會更大，小燈泡L2的電壓也會更大，這樣不合題意，所以滑動變阻器規格不能是20Ω；

假設選擇滑動變阻器規格為50Ω、1A，當電路中的電流最小時，變阻器的阻值最大，電流大小是

此時小燈泡L1的電壓是

此時小燈泡L2的電壓是

這個電壓大小沒有超過額定電壓，符合要求，只要電阻值不是太小，電流不會太大，燈泡的電壓也不會太大，所以滑動變阻器規格可以是50Ω、1A；故選D。

(2)[2]假設L2斷路，那么沒有電流流過電流表和L1，電流表和電壓表V1示數為零，電壓表測的是電源電壓，有示數，這種情況下符合題意，故電路出現的故障是L2斷路；

[3]從圖乙可以看到，電流表的量程是0到0.6A，它的讀數是0.26A；

[4]燈L2的額定電流是

這是一個串聯電路，此時發現燈L2發光異常耀眼，原因是電流0.26A超過了燈L2的額定電流；

(3)[5]從表1可以看到，兩燈串聯，流過的電流大小相同，燈泡的燈絲細的，比粗的更亮，可得結論：兩燈串聯，燈泡的燈絲越細，亮度越亮；

(4)[6]從表2可以看到，兩燈并聯，兩燈兩端的電壓大小相同，燈泡的燈絲細的，比粗的更暗，可得結論：兩燈并聯時，燈泡的燈絲越細，亮度越暗；

(5)[7]根據可知，在額定電壓相同時，電阻越小，電功率越大，燈泡越亮，而燈絲較粗的燈泡電阻較小，所以應選擇燈絲較粗的燈泡。