Question

2．某学校STS研究小组进行了调光台灯的设计．如图为小明同学设计的调光灯电路，如图所示．所用器材及规格为：两节新的干电池、一个小电灯（2.5V 1.25W）、一个开关、一个滑动变阻器（10Ω 1A）．

（1）连接电路时，开关要断开，滑动变阻器的滑片要放在最左端．（“左”或“右”）
（2）正确操作后，小明无论如何移动滑片P，灯泡始终不亮，于是，他将电压表分别接在电源两端，示数为3V，灯两端，示数为0，滑动变阻器两端，示数为3V，如果故障只有一个，这个故障一定是滑动变阻器断路，你认为小明的判断正确吗？不正确为什么？小灯泡短路或滑动变阻器断路
（3）排除故障后，小灯泡能持续改变灯泡的亮度，当小灯泡正常发光时，电路中的电流为0.5A，小明查了一下这个小灯泡的规格，得知这个灯泡在正常工作时将电能转化为光能的效率为10%，求小明设计的调光台灯在L正常工作时的效率为10%
（4）小刘觉得小明设计的调光台灯有明显不足，他设计了如乙图所示的电路，你觉得小刘设计的调光台相比小明的调光台灯好在哪里？由图甲知，滑动变阻器与灯串联，该电路能连续调节灯的亮度，但灯不能熄灭；由图乙知，滑动变阻器为分压接法，灯泡与滑动变阻器的左半部分并联，该电路能连续调节灯的亮度，且灯能熄灭．

Answer 1

分析 （1）连接电路时，为了保护电路，开关始终应该处于断开状态，闭合开关前，将滑动变阻器的滑片移到阻值最大处；
（2）如果电压有示数，说明与电压表串联的元件是完好的；如果无示数，说明与电压表串联的元件有断路，或与电压表并联的元件短路或电路中无电源，据此判断故障所在；
（3）灯泡正常工作时的电压和额定电压相等，根据P=UI求出正常发光时通过灯丝的电流；白炽灯正常工作时电能转化为光能的效率是光能占总能的百分比；
（4）分析甲与乙的电路结构，对电路作出判断．

解答 解：（1）为了保护电路，连接电路时，开关始终应该处于断开状态；闭合开关前，将滑动变阻器的滑片移到阻值最大处，故将滑片放在左端；
（2）闭合开关，小明无论如何移动滑片P，灯泡始终不亮，灯泡可能短路也可能电路有断路现象；在开关闭合状态下，将电压表接在电源两端时，电压表有示数，说明电源、电压表是完好的；电压表接在滑动变阻器两端时有示数，说明滑动变阻器以外的电路是通路，将电压表接在灯泡两端时，电压表无示数，说明小灯泡短路或滑动变阻器断路，故小明的判断不正确；
（3）由P=UI可得，正常发光时的电流：
I_L=$\frac{{P}_{L}}{{U}_{L}}$=$\frac{1.25W}{2.5V}$=0.5A，
白炽灯正常工作时电能转化为光能的效率是光能占总能的百分比，电能转化为光能的效率：η=10%；
（4）由图甲知，滑动变阻器与灯串联，该电路能连续调节灯的亮度，但灯不能熄灭；
由图乙知，滑动变阻器为分压接法，灯泡与滑动变阻器的左半部分并联，该电路能连续调节灯的亮度，且灯能熄灭．
故答案为：（1）断开；左；（2）不正确；小灯泡短路或滑动变阻器断路；（3）0.5；10%；（4）由图甲知，滑动变阻器与灯串联，该电路能连续调节灯的亮度，但灯不能熄灭；由图乙知，滑动变阻器为分压接法，灯泡与滑动变阻器的左半部分并联，该电路能连续调节灯的亮度，且灯能熄灭．

点评 分析清楚电路结构、熟练应用功率公式是正确解题的关键，常见题目．