Question

【題目】小雨同學(xué)進(jìn)行“測(cè)量小燈泡的電功率”實(shí)驗(yàn)，現(xiàn)有器材：額定電壓為2.5V的小燈泡(正常發(fā)光電陽約為10Ω)若干個(gè)，電壓中為8V的電源1個(gè)，電流表、靈敏電流計(jì)、電壓表、開關(guān)各1個(gè)，規(guī)格分別為“20Ω1A”、“50Ω 0.5A”和“500Ω 0.2A”的滑動(dòng)變阻器各1個(gè)，導(dǎo)線若干。

(1)實(shí)驗(yàn)應(yīng)選擇規(guī)格為“__________”的滑動(dòng)變阻器。

(2)連接的電路如圖甲所示，實(shí)驗(yàn)前應(yīng)將開關(guān)斷開；滑動(dòng)變阻器的滑片P應(yīng)滑到最__________ (選填“左”或“右”)端。

(3)小雨同學(xué)閉合開關(guān)后，發(fā)現(xiàn)小燈泡不亮，但電流表有示數(shù)，接下來應(yīng)進(jìn)行的操作是__________(選填字母序號(hào))

A.檢查電路是否斷路 B.更換小燈泡

C.移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑片，觀察小燈泡是否發(fā)光

(4)小雨同學(xué)正確操作實(shí)驗(yàn)測(cè)得的數(shù)據(jù)如下表所示：

分析數(shù)據(jù)可知：小燈泡的額定功率為__________W；第5次實(shí)驗(yàn)中，燈泡熄滅的原因是：______________________________。

(5)小雨同學(xué)選擇了額定電壓為6V的發(fā)光二極管換下小燈泡接入電路，閉合開關(guān)時(shí)，發(fā)光二極管的亮度和小燈泡正常發(fā)光差不多，電流表指針偏小，且調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器的滑片時(shí)，發(fā)光二極管的亮度和電流表示數(shù)幾乎不變，這時(shí)小雨將電流表?yè)Q成量程更小的靈敏電流計(jì)，同時(shí)為了多測(cè)幾組數(shù)據(jù)還要將滑動(dòng)變阻器更換為“__________”規(guī)格的才能順利完成實(shí)驗(yàn)。

(6)小雨測(cè)出幾組數(shù)據(jù)后作出了發(fā)光二極管的U-I圖像如圖乙所示，他發(fā)現(xiàn)在亮度相當(dāng)?shù)那闆r下，發(fā)光二極管的功率要比小燈泡小的多，這是因?yàn)?/span>____________________。

Answer 1

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

【解析】(1)根據(jù)題中條件，燈泡電阻約10Ω，電壓2.5V，所以電流約：

，則此時(shí)滑動(dòng)變阻器的電阻應(yīng)為：

，所以選擇“50Ω 0.5A”的滑動(dòng)變阻器，第一個(gè)滑動(dòng)變阻器電阻小，不能完成實(shí)驗(yàn)；第三個(gè)滑動(dòng)變阻器的阻值太大，實(shí)驗(yàn)中調(diào)整較小的阻值時(shí)不方便；

(2)連接的電路如圖甲所示，根據(jù)保護(hù)電路的原則，實(shí)驗(yàn)前應(yīng)將開關(guān)斷開，滑動(dòng)變阻器的滑片P應(yīng)滑到阻值最大端，即最右端。

(3)小雨同學(xué)閉合開關(guān)后，發(fā)現(xiàn)小燈泡不亮，但電流表有示數(shù)，說明電路是通路，電路可能是正常的，所以電路應(yīng)該不會(huì)有斷路，故A錯(cuò)誤；

因?yàn)殡娐肥峭ǖ�，所以燈泡可能沒壞，先不用換燈泡，故B錯(cuò)誤；

所以下一步應(yīng)該先移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑片，將滑動(dòng)變阻器接入電路的電阻調(diào)小，觀察小燈泡是否發(fā)光，故選C。

(4)分析數(shù)據(jù)可知：小燈泡的額定功率為：

第5次實(shí)驗(yàn)中，燈泡兩端的電壓太小，燈泡的實(shí)際功率太小，不足以發(fā)光，所以燈泡熄滅。

(5)小雨同學(xué)選擇了額定電壓為6V的發(fā)光二極管換下小燈泡接入電路，閉合開關(guān)時(shí)，發(fā)光二極管的亮度和小燈泡正常發(fā)光差不多，電流表指針偏小，且調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器的滑片時(shí)，發(fā)光二極管的亮度和電流表示數(shù)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(dòng)變阻器的電阻小，調(diào)節(jié)時(shí)對(duì)電路總電阻的影響小。

所以這時(shí)小雨將電流表?yè)Q成量程更小的靈敏電流計(jì)，以測(cè)量電流的大小，同時(shí)將滑動(dòng)變阻器更換為“500Ω 0.2A”規(guī)格的，根據(jù)串聯(lián)電路的電壓特點(diǎn)知，滑動(dòng)變阻器的電阻增大時(shí)，分得電壓才會(huì)增大，以多次測(cè)量，順利完成實(shí)驗(yàn)。

(6)小雨測(cè)出幾組數(shù)據(jù)后作出了發(fā)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(fā)現(xiàn)亮度相當(dāng)，說明二極管的效率很高；

因?yàn)槠胀ǖ臒襞莅l(fā)光時(shí)，電能主要轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，很小一部分轉(zhuǎn)化為光能，而大部分的內(nèi)能散發(fā)到了空氣中，浪費(fèi)了大量的電能；

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