Question

15．在做“测定小灯泡电功率”的实验中，待测小灯泡上标有“0.3A”字样清晰可见，实验桌上还有若干节新干电池、电流表、电压表、滑动变阻器“10Ω　2A”和“20Ω　2A”各一个、电键和导线等器材可供选择．

（1）小明同学选取器材连接如图1所示电路，当他接上一根导线时发现小灯几乎不发光；他移动滑动变阻器的滑片P，小灯逐渐变亮，但无论怎样移动滑片P，都无法观察到小灯正常发光．请你在图1中用笔线代替导线将滑动变阻器连入电路；并请仔细观察图1并思考，说明发生此现象的原因是开关忘记连接到电路中、电源电压太小．
（2）该同学思考后解决了实验中的问题，又重新正确连接电路进行实验，再次闭合电键，观察到电压表示数如图2所示．当小灯正常发光时，此时电压表的示数变化了0.2伏，则待测小灯的额定功率为0.75瓦．
（3）完成上述实验后，他将本实验与“用电流表电压表测电阻”实验进行比较，提出“在不增加其它器材的情况下，本次实验是否也可以不用滑动变阻器，而能达到测定此小灯泡额定功率的目的？”你的观点是一定要用到滑动变阻器（选填“一定”或“不一定”），理由是每节新干电池的电压为1.5伏，因此电源电压为1.5伏的整数倍，若不用滑动变阻器，则无法使小灯两端的电压为额定电压．
（4）将外壳、尺寸相同，灯泡L₁规格为“2.5V  0.1W”的LED灯（LED灯即发光二极管，可以直接把电转化为光），灯泡L₂是规格“2.5V  0.75W”的白炽灯，均接入2.5V额定电压下正常工作，发现灯泡L₂的亮度比灯泡L₁的亮度小很多，造成此现象的原因是C．
A、灯L₂的电阻比灯L₁的电阻小
B、灯L₂的实际功率比灯L₁的实际功率小
C、两灯将电能转化为光能的效率不同
D、流过灯L₂的电流比流过灯L₁的电流大．

Answer 1

分析 （1）滑动变阻器在电路中起到调节灯泡两端电压作用；一节干电池电压为1.5V；
（2）根据电压变化判断出灯泡正常工作时电流，利用P=UI计算额定功率；
（3）灯泡额定电压下的功率为额定功率；
（4）灯的亮度取决于灯转化为光的功率大小．

解答 解：
（1）滑动变阻器在电路中起到调节灯泡两端电压作用，应与小灯泡串联，电路如下图所示；连接最后一根导线后小灯就发出微弱光，结合电路可知，该同学未将开关连入电路；
一节干电池电压为1.5V，无论怎样移动滑片P，都无法观察到小灯正常发光，说明电源电压小于灯泡的额定电压，小灯泡的实际功率小于额定功率，所以灯泡不能正常发光；
；
（2）由实物图知，电压表使用的量程为0-3V，分度值0.1V，由图2知，示数为2.3V，移动滑片，为使小灯正常发光，应减小变阻器连入阻值，以增大其电流为0.3A，此时灯泡正常发光；
此时灯泡两端电压增大，电压表示数变化了0.2V，即灯泡两端电压增大了0.2V，故：U_额=2.3V+0.2V=2.5V；小灯泡上标有“0.3A”字样，即正常工作时的电流：I_额=0.3A；
小灯泡的额定功率：P=U_额I_额=2.5V×0.3A=0.75W．
（3）小灯的额定电压为2.5伏，每节新干电池的电压为1.5伏，因此电源电压为1.5伏的整数倍，若不用滑动变阻器，则无法使小灯两端的电压为2.5伏．
（4）“2.5V 0.1W”的LED灯直接把电转化为光，所以其电能100%转化为光能，而规格“2.5V 0.75W”的白炽灯L₂，除了要把电能转化为光能外，更多的能量转化为内能了．
所以造成此现象的原因是两灯将电能转化为光能的效率不同．
故答案为：
（1）见上图；开关忘记连接到电路中、电源电压太小；
（2）0.75；
（3）一定；每节新干电池的电压为1.5伏，因此电源电压为1.5伏的整数倍，若不用滑动变阻器，则无法使小灯两端的电压为额定电压；
（4）C．

点评 本题考查了电压表、电流表以及滑动变阻器的正确连接、电路故障分析、电表读数以及灯泡功率的计算；其中，电路故障和计算灯泡的额定功率是本题的难点．