Question

小陽觀察家里的臺燈（40W）、吸頂燈（60W）和壁燈（15W）亮度都不同，由此現(xiàn)象小陽得出一個錯誤的推論：如果將上述用電器串聯(lián)起來使用，額定功率大的燈比額定功率小的燈亮．請你利用實驗室給定的器材設(shè)計一個實驗，說明小陽的推論是不正確的．實驗器材：符合實驗要求的電源、開關(guān)、導(dǎo)線和三盞額定電壓相同、額定功率不同的小燈泡．
（1）簡述實驗過程及實驗現(xiàn)象：________．
（2）簡要說明小陽的結(jié)論為什么是不正確的：________．

Answer 1

解：（1）因需將臺燈、吸頂燈與壁燈是串聯(lián)在電路中的，觀察到它們的實際亮度，所以設(shè)計實驗如下：
①將電源和三只小燈泡、開關(guān)及導(dǎo)線組成串聯(lián)電路；
②閉合開關(guān)后，觀察小燈泡亮度，現(xiàn)象是額定功率小的燈比額定功率大的燈亮；
（2）根據(jù)公式R=可知額定電壓相同的白熾燈，額定功率大的電阻小，額定功率小的電阻大．
所以，吸頂燈（60W）的阻值最小，和壁燈（15W）的阻值最大，
在串聯(lián)電路中，通過三只燈泡的電流I相等，根據(jù)公式P=I²R和額定功率小的燈比額定功率大的燈電阻大知：
額定功率小的燈串聯(lián)時它的實際功率大，即燈泡的亮度較亮．
因此，小陽的結(jié)論是不正確的．
故答案為：（1）①將電源和三只小燈泡、開關(guān)及導(dǎo)線組成串聯(lián)電路；
②閉合開關(guān)后，觀察小燈泡亮度，現(xiàn)象是額定功率小的燈比額定功率大的燈亮；
（2）額定功率小的燈串聯(lián)時它的實際功率大，即比額定功率小的燈泡的亮度較亮．
分析：（1）因判斷的亮度取決于燈泡的實際功率，所以要驗證小陽的推論，只需將臺燈、吸頂燈與壁燈是串聯(lián)在電路中的，觀察到它們的亮度即可，按照這一思路設(shè)計實驗．
（2）由功率公式P=比較燈泡的電阻大小，根據(jù)公式P=I²R比較燈泡串聯(lián)時的實際功率，然后解釋實驗現(xiàn)象．
點評：本題考查燈泡亮度判斷的實驗設(shè)計，實際上是對實際功率比較大小的實驗設(shè)計，記住燈泡的亮度取決于燈的實際功率，額定功率大的燈泡如果實際功率小，發(fā)光時也可能較暗．