Question

4．在比较灯泡亮度的实验中，小华将白炽灯A和白炽灯B接入如图所示的电路中，闭合开关适当移动滑片后，观察到灯A比灯B暗，V₁的示数小于V₂的示数，则两灯的电阻R_A＜R_B，请帮小华用电功知识解释灯B比灯A亮的原因电流和通电时间相等时，B灯的电压更大，电流做功多．若将发光效率更高的LED灯C替换A接入电路，移动滑片至另一位置时，发现两灯亮度相等，且V₂的示数为V₁示数的5倍，已知B的发光效率为10%，则C的发光效率为50%，此时C灯比B灯节能80%．

Answer 1

分析 根据电路图可知，两灯泡串联，电压表V₁测量A灯泡两端电压，电压表V₂测量B灯泡两端电压；
根据串联电路分压的特点比较两灯泡电阻的大小；
根据W=UIt分析两灯泡亮度不同的原因；
根据W=UIt可知相同时间内它们消耗电能的多少，两灯亮度相同，说明电能转化为的光能相同，光能与电能的比值等于灯泡的发光效率．

解答 解：根据电路图可知，两灯泡串联，并且V₁的示数小于V₂的示数；根据串联电路分压规律可知，电阻越大，分得的电压越多，因此R_A＜R_B；
已知灯泡A两端电压小于B两端电压，而串联电路电流相等，由W=UIt可知，电流和通电时间相等时，B灯的电压更大，电流做功多，因此B灯更亮；
将发光效率更高的LED灯C替换A接入电路，移动滑片至另一位置时，发现两灯亮度相等，说明电能转化为的光能相等；
因为V₂的示数为V₁示数的5倍，由W=UIt可知，B消耗的电能为C消耗电能的5倍，又因为B的发光效率为10%，则C的发光效率为B发光效率的5倍，即50%；
B的发光效率为10%，C的发光效率为50%，由于两灯亮度相同，所以B散失掉电能的效率为90%，C为50%，而B发光10%的能量与C发光50%的能量相同，因此此时C灯比B灯节能为90%-10%=80%．
故答案为：＜；电流和通电时间相等时，B灯的电压更大，电流做功多；50；80．

点评 本题考查串联电路电压的特点、电功公式的应用以及能量利用效率的应用，在做题时一定要善于抓住题目提供的信息，从信息入手逐步去分析并解决问题．