Question

【題目】小雨同學進行“測量小燈泡的電功率”實驗，現有器材：額定電壓為2.5V的小燈泡(正常發光電陽約為10Ω)若干個，電壓中為8V的電源1個，電流表、靈敏電流計、電壓表、開關各1個，規格分別為“20Ω1A”、“50Ω 0.5A”和“500Ω 0.2A”的滑動變阻器各1個，導線若干。

(1)實驗應選擇規格為“__________”的滑動變阻器。

(2)連接的電路如圖甲所示，實驗前應將開關斷開；滑動變阻器的滑片P應滑到最__________ (選填“左”或“右”)端。

(3)小雨同學閉合開關后，發現小燈泡不亮，但電流表有示數，接下來應進行的操作是__________(選填字母序號)

A.檢查電路是否斷路 B.更換小燈泡

C.移動滑動變阻器的滑片，觀察小燈泡是否發光

(4)小雨同學正確操作實驗測得的數據如下表所示：

分析數據可知：小燈泡的額定功率為__________W；第5次實驗中，燈泡熄滅的原因是：______________________________。

(5)小雨同學選擇了額定電壓為6V的發光二極管換下小燈泡接入電路，閉合開關時，發光二極管的亮度和小燈泡正常發光差不多，電流表指針偏小，且調節滑動變阻器的滑片時，發光二極管的亮度和電流表示數幾乎不變，這時小雨將電流表換成量程更小的靈敏電流計，同時為了多測幾組數據還要將滑動變阻器更換為“__________”規格的才能順利完成實驗。

(6)小雨測出幾組數據后作出了發光二極管的U-I圖像如圖乙所示，他發現在亮度相當的情況下，發光二極管的功率要比小燈泡小的多，這是因為____________________。

Answer 1

【答案】 50Ω 0.5A 右 C 0.7 燈泡的實際功率太小 500Ω 0.2A 小燈泡把大部分電能轉化為熱能，而發光二極管把大部分電能轉化為光能

【解析】(1)根據題中條件，燈泡電阻約10Ω，電壓2.5V，所以電流約：

，則此時滑動變阻器的電阻應為：

，所以選擇“50Ω 0.5A”的滑動變阻器，第一個滑動變阻器電阻小，不能完成實驗；第三個滑動變阻器的阻值太大，實驗中調整較小的阻值時不方便；

(2)連接的電路如圖甲所示，根據保護電路的原則，實驗前應將開關斷開，滑動變阻器的滑片P應滑到阻值最大端，即最右端。

(3)小雨同學閉合開關后，發現小燈泡不亮，但電流表有示數，說明電路是通路，電路可能是正常的，所以電路應該不會有斷路，故A錯誤；

因為電路是通的，所以燈泡可能沒壞，先不用換燈泡，故B錯誤；

所以下一步應該先移動滑動變阻器的滑片，將滑動變阻器接入電路的電阻調小，觀察小燈泡是否發光，故選C。

(4)分析數據可知：小燈泡的額定功率為：

第5次實驗中，燈泡兩端的電壓太小，燈泡的實際功率太小，不足以發光，所以燈泡熄滅。

(5)小雨同學選擇了額定電壓為6V的發光二極管換下小燈泡接入電路，閉合開關時，發光二極管的亮度和小燈泡正常發光差不多，電流表指針偏小，且調節滑動變阻器的滑片時，發光二極管的亮度和電流表示數幾乎不變，說明通過二極管的電流很小，且電阻很大，由于滑動變阻器的電阻小，調節時對電路總電阻的影響小。

所以這時小雨將電流表換成量程更小的靈敏電流計，以測量電流的大小，同時將滑動變阻器更換為“500Ω 0.2A”規格的，根據串聯電路的電壓特點知，滑動變阻器的電阻增大時，分得電壓才會增大，以多次測量，順利完成實驗。

(6)小雨測出幾組數據后作出了發光二極管的U-I圖像如圖乙所示，電流為20mA左右，所以功率比小燈泡小的多，發現亮度相當，說明二極管的效率很高；

因為普通的燈泡發光時，電能主要轉化為內能，很小一部分轉化為光能，而大部分的內能散發到了空氣中，浪費了大量的電能；

新型的二極管光源，可以將電能直接轉化為光能，效率高，只有很小一部分轉化為內能，大部分轉化為光能，所以是近年來大力發展的新型光源。