Question

4．小明做“测定小灯泡电功率”的实验时，连接的实物电路如图甲所示，电源电压为3V，小灯泡的额定电压为2.5V．

（1）用笔画线替代导线，将实物电路连接完整．
（2）连接电路的最后一根导线时，灯泡立即发光，而且很亮，则连接电路时存在的不规范或不妥当是：
①连接电路时没有断开（断开/闭合）开关；
②滑动变阻器的滑片没有调到最右（左/右）端．
（3）实验过程中，当电压表示数为2.5V时小灯泡正常发光，由图乙可知，此时电流表的示数为0.3 A，小灯泡的额定功率为0.75W．
（4）小明受此实验启发，想测定电动自行车上用作照明的LED（发光二极管）额定功率．在老师的帮助下通过实验得到该LED的电流电压图象如图丙所示，查阅资料知道该LED的额定电压为3V，结合图象可得该LED的额定功率为0.072W．
（5）针对上述实验，你认为：
①利用甲图实验装置不能（能/不能）探究“导体中的电流与导体两端电压的关系”；
②同一灯泡的亮度跟它的实际电压有关，而不同灯泡的亮度还跟它的电阻有关．

Answer 1

分析 （1）把小灯泡、电流表串联接入电路，电压表并联在灯泡两端，注意电表的正负接线柱不要接反；
（2）为保证电路安全，连接电路时开关要断开；闭合开关前，滑动变阻器接入电路的阻值应为最大阻值；
碰触电路的最后一根导线时，灯立即发出明亮的光，可以从开关与滑动变阻器两方面分析原因；
（3）确定电流表的量程与最小分度值，读出电流表示数；由公式P=UI求出灯泡的额定功率；
（4）由I-U图象找出3V电压对应的电流，然后由P=UI求出LED灯的功率；
（5）①在研究电路与电压关系时，需要保持电阻一定；灯泡电阻与温度有关，温度越高，电阻越大；
②灯泡亮度决定于灯泡的实际功率；在电阻或电压一定时，灯泡实际功率用P=$\frac{{U}^{2}}{R}$比较．

解答 解：
（1）小灯泡、电流表串联接入电路，电压表并联在灯泡两端，
电路图如图所示：
；
（2）碰接电路的最后一根导线时，灯泡立即发光，而且很亮，是由于连接电路时，没有闭合开关，滑动变阻器接入电路的阻值不是滑动变阻器的最大阻值--滑片没有在最右端；
（3）由图乙可知，电流表量程是0.6A，最小分度值是0.02A，电流表示数是0.3A，小灯泡的额定功率P=UI=2.5V×0.3A=0.75W；
（4）由I-U图象可知，电压U=3V对应的电流I=24mA=0.024A，LED的额定功率P=UI=3V×0.024A=0.072W；
（5）①要研究电流与电压的关系，需要保持电阻一定，改变电阻两端电压；而灯泡电阻受温度影响，不同电压下灯泡亮度不同，电阻是不同的．所以不能利用上述器材研究电流与电压的关系；
②灯泡的亮度决定于实际功率，灯泡越亮，说明实际功率越大．
同一只灯泡，电阻相对变化较小，由公式P=$\frac{{U}^{2}}{R}$知，实际电压越大，灯泡越亮；
不同灯泡，电压一定时，由公式P=$\frac{{U}^{2}}{R}$知，电阻越小，灯泡越亮．
故答案为：
（1）电路连接如上图；
（2）①断开；②右；
（3）0.3；0.75；
（4）0.072；
（5）①不能；②实际电压；电阻．

点评 本题考查了连接实物图、连接电路的注意事项、电流表读数、求灯泡的功率、比较LED灯比小灯泡亮的原因等，认真分析电路图，明确各电路的连接方式，是正确补全电路图的关键；由图象找出LED灯在额定电压下的电流，是正确求出LED灯功率的关键，要提高由图象获取信息的能力．