Question

调光台灯上有一个相当于滑动变阻器的旋纽，调节旋纽可控制台灯的明暗．为了研究台灯亮度与台灯实际功率之间的关系，小丽同学连接了如图所示的电路，她将标“3V，1W”的小灯泡接在电源电压恒为4.5伏的电路中进行实验研究．
（1）当电压表的读数为________伏时，小灯泡恰好正常发光，此时电路中的电流为________安．
（2）小丽同学在实验中获得了如下表所示的数据，请通过计算说明，随着台灯实际功率的增大，台灯亮度如何变化？

实验次数	1	2	3	4
电压表的示数（V）	0.90	1.14	1.60	1.96
电流表的示数（A）	0.40	0.38	0.32	0.28
小灯泡的亮度	逐渐变暗

（3）为了便于研究台灯亮度与台灯实际功率之间的关系，请你对小丽同学的电路连接进行改进．（用文字表达即可）

Answer 1

解：（1）如图，“3V，1W”的小灯泡接在电源电压恒为4.5伏的电路中，电压表测量的是滑动变阻器两端的电压，小灯泡正常发光时灯泡两端的为3V，则电压表示数为4.5V-3V=1.5V，电路中的电流等于小灯泡的额定电流，即I===0.33A．
故答案为：1.5、0.33．
（2）台灯两端的电压等于电源电压和电压表示数之差，二者电流相等，根据P=UI得出小灯泡两端的实际功率如下：
第1次实验中，P=UI=（4.5V-0.9V）×0.4A=1.44W；
第2次实验中，P=UI=（4.5V-1.14V）×0.38A=1.28W；
第3次实验中，P=UI=（4.5V-1.6V）×0.32A=0.928W；
第4次实验中，P=UI=（4.5V-1.96V）×0.28A=0.71W；
由此可见，从第1次实验到第4次实验，小灯泡的实际功率逐渐变小，小灯泡逐渐变暗；反之，从第4次实验到第1次实验，小灯泡的实际功率逐渐变大，小灯泡逐渐变亮．
答：随着台灯实际功率的增大，台灯亮度逐渐变大．
（3）为了便于研究台灯亮度与台灯实际功率之间的关系，电压表必须与台灯并联，这样就可以方便观察亮度与灯泡两端电压的关系．
答：对小丽同学的电路连接进行改进的方法是：把电压表并到灯泡上，注意接线时的正负极．
分析：（1）由图可见小灯泡与滑动变阻器串联，电流表测电路中的电流，电压表与滑动变阻器并联，测量的是滑动变阻器两端的电压；当小灯泡两端的电压等于其额定电压时，小灯泡正常发光，电路中的电流等于小灯泡的额定电流．
（2）小灯泡的实际功率等于实际电压和电流的乘积，即P=UI，注意表中记录的电压表示数是滑动变阻其两端的电压，不是小灯泡两端的电压．根据计算出的功率大小，分析功率大小和亮度的关系．
（3）小丽的电路将电压表与滑动变阻器并联，电压表测量的是滑动变阻器两端的电压，在进行读数和计算时很不方便．
点评：本题研究用电器亮度与电功率大小的关系，综合性很强，是最复杂的一个电学实验，考查学生的电路连接、数据分析处理、归纳总结的能力．