Question

20．小飛同學(xué)想研究小燈泡的發(fā)光亮度與實(shí)際電功率的關(guān)系，選取了一個(gè)標(biāo)有“2.5V”、額定功率約為1W的小燈泡和必要的實(shí)驗(yàn)器材．

（1）如圖甲所示是小飛連接的實(shí)物圖，請你用筆畫線代替導(dǎo)線完成實(shí)驗(yàn)電路的連接．
（2）當(dāng)小飛連接好所有的導(dǎo)線時(shí)，發(fā)現(xiàn)小燈泡立即發(fā)出耀眼的光，接著小燈泡燒壞，請指出小飛在連接電路時(shí)的錯(cuò)誤操作：
①連接電路時(shí)，沒有斷開開關(guān)；
②滑動(dòng)變阻器的滑片沒有調(diào)到阻值最大端．
（3）改正錯(cuò)誤后，小飛先后測量了3次，并把測量的數(shù)據(jù)和觀察到的現(xiàn)象填寫在表格里，其中第1次測量時(shí)電流表的示數(shù)如圖乙所示，小燈泡的額定功率為0.8W．

次 數(shù)	電壓表示數(shù)U/V	電流表示數(shù)I/A	實(shí)際功率P/W	燈泡亮度
1	2.50			正常
2	2.00	0.38	0.76	偏暗
3	3.00	0.46	1.38	偏亮

（4）從小飛的數(shù)據(jù)記錄表格中，找出他的實(shí)驗(yàn)方案中存在的一條不足實(shí)驗(yàn)次序不條理，不利于發(fā)現(xiàn)規(guī)律．
（5）接下來小飛用一個(gè)發(fā)光二極管替換電路中的小燈泡，進(jìn)一步研究發(fā)光二極管的亮度與實(shí)際電功率的關(guān)系．閉合開關(guān)后，無論怎樣調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器的滑片，發(fā)現(xiàn)此二極管都不發(fā)光，且電流表無示數(shù)，電壓表有示數(shù)．經(jīng)檢查整個(gè)電路連接及元件均完好，則出現(xiàn)此現(xiàn)象的原因是二極管正負(fù)接線柱接反了．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)燈泡額定電壓與燈泡正常發(fā)光時(shí)的電流確定電表量程，把電流表、滑動(dòng)變阻器串聯(lián)接入電路，電壓表并聯(lián)在燈泡兩端；
（2）為保證電路安全，連接電路時(shí)，開關(guān)要斷開，滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值應(yīng)為滑動(dòng)變阻器的最大阻值；
（3）由圖丙所示電流表確定其分度值，讀出電流表示數(shù)，然后由P=UI求出燈泡額定功率；
（4）在設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)步驟時(shí)，要合理安排實(shí)驗(yàn)先后順序，以便于得到正確的數(shù)據(jù)或客觀的結(jié)論；
（5）電流表無示數(shù)，說明電路斷路，但二極管正負(fù)接線柱接反后，二極管相當(dāng)于斷路；電壓表有示數(shù)，說明電壓表的正負(fù)接線柱與電源兩極相連．

解答 解：
（1）燈泡額定電壓是2.5V，電壓表選0～3V量程，燈泡額定功率在1W左右，
正常發(fā)光時(shí)的電流約為I=$\frac{P}{U}$=$\frac{1W}{2.5V}$=0.4A＜0.6A，所以電流表選0～0.6A量程，把電流表與滑動(dòng)變阻器串連接入電路，電壓表與燈泡并聯(lián)，電路連接如圖所示：
；
（2）①連完導(dǎo)線，燈泡立即發(fā)光，說明電路是閉合的，連接電路時(shí)開關(guān)閉合；
②燈泡發(fā)出耀眼的光，說明電路電流太大，電路電阻很小，滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值很小，滑動(dòng)變阻器滑片沒有調(diào)到最大阻值處；
（3）電流表量程為0～0.6A，由圖乙所示電流表可知，其分度值是0.02A，示數(shù)為0.42A，
燈泡額定功率為P=UI=2.5V×0.42A=1.05W；
（4）有統(tǒng)計(jì)表格可以看出，研究燈泡發(fā)光亮度與實(shí)際電壓的關(guān)系時(shí)，采用的是等于額定電壓、小于額定電壓和大于額定電壓的順序進(jìn)行的．這樣安排不利于以正常發(fā)光亮度為基礎(chǔ)，比較實(shí)際電壓對燈泡亮度的影響．正確的順序應(yīng)該是低于額定電壓、等于額定電壓、高于額定電壓；
（5）電流表無示數(shù)，說明電路斷路；電壓表有示數(shù)，說明電壓表的正負(fù)接線柱與電源兩極相連，因此電路故障為二極管正負(fù)接線柱接反了．
故答案為：
（1）如圖所示；
（2）①連接電路時(shí)，沒有斷開開關(guān)；②滑動(dòng)變阻器的滑片沒有調(diào)到阻值最大端；
（3）1.05；
（4）實(shí)驗(yàn)次序不條理，不利于發(fā)現(xiàn)規(guī)律；
（5）二極管正負(fù)接線柱接反了．

點(diǎn)評 此題考查的是“探究燈泡亮度與實(shí)際電壓”的關(guān)系實(shí)驗(yàn)，屬于基本技能的考查，涉及到實(shí)物圖的連接、電流表讀數(shù)、實(shí)驗(yàn)步驟的優(yōu)化和電功率的計(jì)算，考查的知識點(diǎn)較多，但難度不大．