Question

2．某班同学在“测量小灯泡的电功率”的实验中，所测小灯泡的额定电压为2.5V．
（1）如图所示是某组同学连接的实验电路，可以更改其中的一根导线就将其改正确．请你在错误的导线上画“×”，并用笔画线代替导线画出正确的连线（导线不能交叉）．

（2）电路连接正确后，闭合开关前，将滑动变阻器的滑片移到阻值最大处．闭合开关后发现小灯泡不亮，电压表示数为零，电流表指针偏转．逐渐向右移动滑片，小灯泡始终不亮，电压表示数仍然为零，电流表示数逐渐变大．该电路故障可能是灯泡短路．
（3）排除故障后该小组正确操作实验，测量数据如下表所示

	1	2	3	4	5	6	7	8
发光情况	明亮	亮	更明亮	较亮	较暗	微光	熄灭	熄灭
电压U/V	2.5	2.1	3.0	1.7	1.3	0.9	0.5	0.1
电流I/A	0.28	0.26	0.30	0.24	0.20	0.19	0.16	0.05

分析实验数据可知：
①小灯泡的额定功率为0.7W．
②7、8两次实验中，灯泡熄灭的原因是实际功率太小．
③小灯泡在断电一段时间后的电阻可能是1Ω（选填“0Ω”、“1Ω”、“2Ω”或“8.9Ω”）
（4）为了比较发光二极管和小灯泡哪个更节能，接下来他们用一个发光二极管替换电路中的小灯泡，进一步测量发光二极管的电功率．闭合开关后，无论怎样调节滑动变阻器的滑片，发现此二极管都不发光，且电流表无示数，电压表有示数．经检查整个电路连接及元件均完好，则故障原因是：二极管正负极接反了．故障排除后，经测量和分析可知发光二极管与小灯泡相比，发光二极管（选填“小灯泡”或“发光二极管”）更加节能．

Answer 1

分析 （1）本实验中电压表应测灯泡两端电压，并注意电流从正接线柱流进，负接线柱流出；
（2）常见电路故障有短路与断路两种，根据电路故障现象分析电路故障原因；
（3）①由表中实验数据求出灯泡额定电压对应的电流，然后由P=UI求出灯泡额定功率；
②如果灯泡实际功率如果太小，将不足以引起灯泡发光；
③灯泡电阻受温度影响，随温度降低而减小，根据表中实验数据求出灯泡电阻阻值，然后答题
（4）电流表无示数，说明电路断路，但二极管正负接线柱接反后，二极管相当于断路；电压表有示数，说明电压表的正负接线柱与电源两极相连；
发光二极管与灯泡相比电能转化为内能少，发光效率高，由此分析可知谁节能．

解答 解：
（1）由图电压表与滑动变阻器并联了，测量小灯泡的电功率的实验中，电压表应测灯泡两端电压，由此修改如图所示：
；
（2）闭合开关后，小灯泡不亮，可能是灯泡短路或电路存在断路造成的；电流表指针偏转，说明电路不存在断路；电压表示数为零，说明与电压表并联的灯泡短路；
（3）①由表中实验数据可知，灯泡额定电压2.5V对应的电流为0.28A，灯泡额定功率P=UI=2.5V×0.28A=0.7W；
②由表中实验数据可知，7、8两次实验，灯泡电压与电流很小，灯泡实际功率很小，由于灯泡实际功率很小所以灯泡不能发光，所以灯泡熄灭．
③由表中第8组实验数据可知，此时灯泡电阻R=$\frac{U}{I}$=$\frac{0.1V}{0.05A}$=2Ω，灯泡电阻受温度影响，随温度降低而减小，小灯泡在断电一段时间后，灯丝温度更低，灯泡电阻阻值减小，则灯泡电阻可能是1Ω．
（4）电流表无示数，说明电路断路；电压表有示数，说明电压表的正负接线柱与电源两极相连，因此电路故障为二极管正负接线柱接反了；
发光二极管属于冷光源，电能转化为内能非常少，而灯泡是根据电流的热效应工作的，所以发光二极管更节能．
故答案为：（1）见上图；（2）灯泡短路；（3）①0.7；②实际功率太小；③1Ω；（4）二极管正负极接反了；发光二极管．

点评 本题考查了连接实物电路图、电路故障分析、求灯泡额定功率、求灯泡电阻阻值；解题时要注意，灯泡电阻受温度影响，随温度升高而增大，随温度降低而减小；二极管具有单向导电性．