Question

【题目】小雨同学进行“测量小灯泡的电功率”实验，现有器材：额定电压为2.5V的小灯泡(正常发光电阳约为10Ω)若干个，电压中为8V的电源1个，电流表、灵敏电流计、电压表、开关各1个，规格分别为“20Ω1A”、“50Ω 0.5A”和“500Ω 0.2A”的滑动变阻器各1个，导线若干。

(1)实验应选择规格为“__________”的滑动变阻器。

(2)连接的电路如图甲所示，实验前应将开关断开；滑动变阻器的滑片P应滑到最__________ (选填“左”或“右”)端。

(3)小雨同学闭合开关后，发现小灯泡不亮，但电流表有示数，接下来应进行的操作是__________(选填字母序号)

A.检查电路是否断路 B.更换小灯泡

C.移动滑动变阻器的滑片，观察小灯泡是否发光

(4)小雨同学正确操作实验测得的数据如下表所示：

分析数据可知：小灯泡的额定功率为__________W；第5次实验中，灯泡熄灭的原因是：______________________________。

(5)小雨同学选择了额定电压为6V的发光二极管换下小灯泡接入电路，闭合开关时，发光二极管的亮度和小灯泡正常发光差不多，电流表指针偏小，且调节滑动变阻器的滑片时，发光二极管的亮度和电流表示数几乎不变，这时小雨将电流表换成量程更小的灵敏电流计，同时为了多测几组数据还要将滑动变阻器更换为“__________”规格的才能顺利完成实验。

(6)小雨测出几组数据后作出了发光二极管的U-I图像如图乙所示，他发现在亮度相当的情况下，发光二极管的功率要比小灯泡小的多，这是因为____________________。

Answer 1

【答案】 50Ω 0.5A 右 C 0.7 灯泡的实际功率太小 500Ω 0.2A 小灯泡把大部分电能转化为热能，而发光二极管把大部分电能转化为光能

【解析】(1)根据题中条件，灯泡电阻约10Ω，电压2.5V，所以电流约：

，则此时滑动变阻器的电阻应为：

，所以选择“50Ω 0.5A”的滑动变阻器，第一个滑动变阻器电阻小，不能完成实验；第三个滑动变阻器的阻值太大，实验中调整较小的阻值时不方便；

(2)连接的电路如图甲所示，根据保护电路的原则，实验前应将开关断开，滑动变阻器的滑片P应滑到阻值最大端，即最右端。

(3)小雨同学闭合开关后，发现小灯泡不亮，但电流表有示数，说明电路是通路，电路可能是正常的，所以电路应该不会有断路，故A错误；

因为电路是通的，所以灯泡可能没坏，先不用换灯泡，故B错误；

所以下一步应该先移动滑动变阻器的滑片，将滑动变阻器接入电路的电阻调小，观察小灯泡是否发光，故选C。

(4)分析数据可知：小灯泡的额定功率为：

第5次实验中，灯泡两端的电压太小，灯泡的实际功率太小，不足以发光，所以灯泡熄灭。

(5)小雨同学选择了额定电压为6V的发光二极管换下小灯泡接入电路，闭合开关时，发光二极管的亮度和小灯泡正常发光差不多，电流表指针偏小，且调节滑动变阻器的滑片时，发光二极管的亮度和电流表示数几乎不变，说明通过二极管的电流很小，且电阻很大，由于滑动变阻器的电阻小，调节时对电路总电阻的影响小。

所以这时小雨将电流表换成量程更小的灵敏电流计，以测量电流的大小，同时将滑动变阻器更换为“500Ω 0.2A”规格的，根据串联电路的电压特点知，滑动变阻器的电阻增大时，分得电压才会增大，以多次测量，顺利完成实验。

(6)小雨测出几组数据后作出了发光二极管的U-I图像如图乙所示，电流为20mA左右，所以功率比小灯泡小的多，发现亮度相当，说明二极管的效率很高；

因为普通的灯泡发光时，电能主要转化为内能，很小一部分转化为光能，而大部分的内能散发到了空气中，浪费了大量的电能；

新型的二极管光源，可以将电能直接转化为光能，效率高，只有很小一部分转化为内能，大部分转化为光能，所以是近年来大力发展的新型光源。