Question

7．在测定“小灯泡电功率”的实验中，被测小灯泡的额定电压为2.5V．实验桌上提供有如下器材：电源（电压6V且恒定不变）、电流表、电压表、开关、滑动变阻器（50Ω 1A）各一只，导线若干．

某校两个实验小组在测定小灯泡电功率的实验中，被测小灯泡的额定电压为2.5V．实验桌上提供有如下器材：电源（电压6V且恒定不变）、电流表、电压表、开关、滑动变阻器（50Ω 1A）各一只，导线若干．
（1）小珂同学所在实验小组按照如图1甲所示的电路进行实验．
①用笔画线代替导线，将如图甲所示的实物电路连接完整．
②连接电路时，闭合开关，移动变阻器的滑片P的过程中，观察到电流表示数几乎接近最大值时，小灯泡仍然 不亮，且电压表无示数，其原因可能是小灯泡短路．
③排除故障后，闭合开关，移动滑片P至电压表的示数如图乙所示，
要使小灯泡正常发光，滑片P应向B （选填“A”或“B”）端移动．
④多次改变滑片P的位置，获得多组对应的电压、电流值，并绘制出如图丙所示的图象．由图象，小灯泡的额度功率是0.5  W．
⑤在一次测定小灯泡额定功率的实验中，老师提供了下列器材：额定电压为U₀的小灯泡、电源（电压未知）、一个电阻箱、一个滑动变阻器、一个电流表、三个单刀单掷开关和若干导线．请你把设计的测量小灯泡额定电功率的电路图在图2虚线框内．
（2）小艺同学找到一个与灯泡亮度相当的LED，经测定其发光时功率约为0.1W．对比两者的功率，LED功率小的原因是LED的电能的转化效率高．

Answer 1

分析 （1）①测定小灯泡电功率的实验中，灯泡与变阻器串联，电压表测灯泡两端电压，由此补充电路连接；
②电流表有示数说明电路为通路，电压表无示数示数说明电压表被短路；
③认清电压表的量程、分度值后读数；测灯泡的额定功率应使小灯泡两端电压为额定电压，由此分析滑片的移动情况；
④由图丙读出小灯泡两端电压为额定电压时的电流值，利用公式P=UI，计算额定功率；
⑤实验器材中没有电流表，只有电压表和定值电阻，可根据串联电路的电流特点设计电路，即灯泡与定值电阻、滑动变阻器串联组成电路，利用电压表分别测出灯泡和定值电阻两端电压以及灯泡两端的电压，调节滑动变阻器使灯泡两端的电压达到额定电压，然后测出定值电阻和灯泡两端的电压，根据串联电路的电流的特点和欧姆定律求出电路中的电流即为灯泡的额定电流，利用P=UI表示出灯泡的额定功率，根据实验器材与实验原理分析答题；
（2）从电能的转化效率上分析．

解答 解：（1）①本实验中，应将灯泡串联入电路中，电压表测灯泡两端电压，小灯泡的额定电压为2.5V，电压表的量程为0-3V，如图所示
；
②电流表有示数说明电路为通路，电压表无示数示数说明电压表被短路，即小灯泡短路；
③由题灯泡额定电压2.5V，电压表使用的量程为0～3V，分度值为0.1V，由图乙可知示数为2V，为测灯泡的额定功率应使小灯泡两端电压为额定电压，根据串联电路的分压原是，即要增大小灯泡两端电压，应使滑动变阻器的滑片向B移动以减小变阻器连入电路的阻值；
④由图丙可知，小灯泡两端电压为2.5V时，灯泡中的电流为0.2A；小灯泡的额定功率：P=UI=2.5V×0.2A=0.5W．
⑤灯泡的额定电压已知，要测其额定功率，需要测出灯泡正常发光时的电流，可以把灯泡与定值电阻串联，测出定值电阻两端电压，由欧姆定律求出通过定值电阻的电流，由于灯泡与定值电阻串联，可以求出通过灯泡的电流，然后由P=UI求出灯泡额定功率，实验电路图如图所示：
；
（2）与灯泡亮度相当的LED的功率小，说明其电能的转化效率高．
故答案为：（1）①如图；②小灯泡短路；③B；④0.5；⑤如图；（2）LED的电能的转化效率高．

点评 本题是测定小灯泡电功率的实验，在判断故障时，会根据电压表的示数的变化判断：若电压表有示数，说明电压表与电源能相通，电压表两接线柱之间有开路；若电压表无示数，说明电压表被短路或与电源不能相通．